汽車發(fā)動機原理

1、第一章第一章 發(fā)動機的工作原理和總體構造發(fā)動機的工作原理和總體構造找一發(fā)動機圖片外燃機外燃機內燃機的特點：內燃機的特點： 一、發(fā)動機的分類一、發(fā)動機的分類n1 1按燃料分類按燃料分類n2 2按著火方式分類按著火方式分類 n3 3按工作循環(huán)沖程數分類：按工作循環(huán)沖程數分類：四沖程和二沖程四沖程和二沖程n4 4缸數與排列分類：缸數與排列分類：單缸和多缸單缸和多缸n5 5冷卻方式分類：冷卻方式分類：液體冷卻和氣體冷卻液體冷卻和氣體冷卻n6. 按發(fā)動機進氣形式分為：按發(fā)動機進氣形式分為：增壓式和非增壓式增壓式和非增壓式發(fā)動機發(fā)動機二、發(fā)動機型號編制規(guī)則二、發(fā)動機型號編制規(guī)則n 汽油發(fā)動機汽油發(fā)動機n

2、柴油發(fā)動機柴油發(fā)動機n 壓縮天然氣發(fā)動機壓縮天然氣發(fā)動機n 液化石油氣發(fā)動機液化石油氣發(fā)動機n 雙燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機 活塞式內燃機分為水冷式和風冷式兩種?；钊絻热紮C分為水冷式和風冷式兩種。結構特征符號結構特征符號無符號無符號: : 水冷水冷 F: F: 風冷風冷 N: N: 凝氣冷卻凝氣冷卻 S: S: 十字頭式十字頭式 Dz: Dz: 可倒轉可倒轉 Z: Z: 增壓增壓 ZL: ZL: 增壓中冷增壓中冷 1、工作循環(huán)工作循環(huán)(Working Cycle): 2、上、下止點、上、下止點 3、活塞行程、活塞行程 4、氣缸工作容積、氣缸工作容積(Volume)5、發(fā)動機排量、發(fā)動機排量(Di

3、splacement)三、發(fā)動機的常用術語三、發(fā)動機的常用術語6、燃燒室容積、燃燒室容積7、氣缸總容積、氣缸總容積8、壓縮比、壓縮比(Compression ratio)9、工況、工況10、負荷率、負荷率四、發(fā)動機主要性能指標四、發(fā)動機主要性能指標1、動力性能指標包括動力性能指標包括有效轉矩有效轉矩Te，有效功率，有效功率Pe ，平均有效壓力，平均有效壓力pme, 曲軸轉速曲軸轉速n 有效轉矩有效轉矩Te有效功率有效功率Pe 3210()609550eeeT nnpTkW式中：式中：Te有效轉矩，有效轉矩，Nm； n曲軸轉速，曲軸轉速，r/min。平均有效壓力平均有效壓力pme曲軸轉速曲軸轉速

4、n有效熱效率有效熱效率: 燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有效熱效率，記作效熱效率，記作 e。2、經濟性能指標包括、經濟性能指標包括 有效燃油消耗率有效燃油消耗率ge：單位時間內單位有效功的燃油消耗量，通常用單位時間內單位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其單位為表示，其單位為g/kWh3、強化指標、強化指標 強化指標是指發(fā)動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標，一般強化指標是指發(fā)動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標，一般包括包括升功率升功率和和強化系數強化系數等。等。4、緊湊性指標、緊湊性指標用來表征發(fā)動機總體結構緊湊程度的指標，

5、通常用比容積和比質量衡量。用來表征發(fā)動機總體結構緊湊程度的指標，通常用比容積和比質量衡量。比容積比容積比質量比質量 5、環(huán)境性能指標環(huán)境性能指標 排放：排放：有害氣體有害氣體CO、HC、NOx、顆粒物、顆粒物PM 噪音噪音溫室氣體：溫室氣體： 二氧化碳二氧化碳CO2等等起動性能起動性能6、可靠性指標、可靠性指標表征發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，正常持續(xù)工作能力的指標。表征發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，正常持續(xù)工作能力的指標。7、耐久性指標、耐久性指標指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。1、速度特性曲線、速度特性曲線性能指標隨發(fā)動機曲性能指

6、標隨發(fā)動機曲軸轉速變化的關系稱軸轉速變化的關系稱為發(fā)動機的速度特性為發(fā)動機的速度特性曲線。曲線。五、五、 發(fā)動機特性曲線發(fā)動機特性曲線 發(fā)動機的主要性能指標隨其發(fā)動機的主要性能指標隨其調整狀況及運行工況調整狀況及運行工況 (負荷、轉速負荷、轉速)變化而變化而變化的關系曲線稱為發(fā)動機的特性曲線。變化的關系曲線稱為發(fā)動機的特性曲線。發(fā)動機負荷率：發(fā)動機負荷率：外特性：外特性：部分速度特性：部分速度特性：2、發(fā)動機工作狀況、發(fā)動機工作狀況通常用功率和曲軸轉速來表示。通常用功率和曲軸轉速來表示。進氣行程（進氣行程（Intake） 進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上止點向下止點運動。進氣門打開，排氣門關閉

7、，活塞從上止點向下止點運動。 空氣和汽油的混合物被吸入氣缸空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，在氣缸內進一步混合形成可燃混，在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。合氣。 進氣終了時，氣缸內氣體壓力約為進氣終了時，氣缸內氣體壓力約為0.080.09 MPa，溫度達到，溫度達到320400 K。四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個活塞行程：進氣、壓縮、做功和排氣四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個活塞行程：進氣、壓縮、做功和排氣一、四沖程汽油機的工作原理一、四沖程汽油機的工作原理示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況排氣門關閉進氣門開啟活塞大氣壓力線大氣

8、壓力線PVra示功圖示功圖上止點下止點進氣行程（進氣行程（Intake）壓縮行程（壓縮行程（Compression） 進氣門和排氣門都關閉，活塞從下止點向上止點運動進氣門和排氣門都關閉，活塞從下止點向上止點運動; 氣缸容積逐漸變小，氣缸內混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。氣缸容積逐漸變小，氣缸內混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。 壓縮終了時，混合氣壓力可達壓縮終了時，混合氣壓力可達0.81.5 MPa，溫度可達，溫度可達600750 K。 采用大壓縮比，可提高壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度，從而加快燃燒采用大壓縮比，可提高壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發(fā)動機熱效率。但太

9、大容易引起速度，提高發(fā)動機熱效率。但太大容易引起“爆震爆震”和和“表面點火表面點火”，通，通常常=611進氣門關閉排氣門關閉活塞壓縮比：=Va/VcPVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點下止點溫度600800K，壓力6001500kPa壓縮行程壓縮行程作功行程（作功行程（Power/Expansion） 進排氣門仍然關閉。進排氣門仍然關閉。 壓縮行程結束時，點燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，并放壓縮行程結束時，點燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，并放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動活塞從出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動活塞

10、從上止點運動到下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉作功。上止點運動到下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉作功。 燃燒最高壓力可達燃燒最高壓力可達36.5 MPa，最高溫度可達，最高溫度可達22002800 K。作功終。作功終了時，氣體壓力降低到了時，氣體壓力降低到0.350.5 MPa，氣體溫度降低到，氣體溫度降低到12001700 K。進氣門關閉排氣門關閉活塞PVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點下止點瞬時最高：溫度22002800K，壓力35MPa作功終了：溫度12001700K，壓力300500kPa作功行程作功行程排氣行程（排氣行程（Exhaust） 進氣門關閉，排氣門開啟；活塞從下

11、止點向上止點運動。進氣門關閉，排氣門開啟；活塞從下止點向上止點運動。 膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經排氣門排出氣膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經排氣門排出氣缸。缸。 排氣行程結束后，殘留在燃燒室內的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣排氣行程結束后，殘留在燃燒室內的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為壓力約為0.1050.12 MPa，溫度約為，溫度約為9001100 K。 進氣門關閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點下止點溫度9001200K壓力105125kPa殘余廢氣排氣行程排氣行程二、四沖程柴油機的工作原理二、四沖程柴油機的工作

12、原理進氣行程（進氣行程（Intake） 進入氣缸的是純凈的空氣。進入氣缸的是純凈的空氣。 因進氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同因進氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同汽油機相比，進氣終了時缸內氣體汽油機相比，進氣終了時缸內氣體壓力略高壓力略高，約為，約為0.0850.095 Ma，而，而溫溫度略低度略低，約為，約為310340 K。壓縮行程（壓縮行程（Compression）柴油機的壓縮比大柴油機的壓縮比大(一般為一般為1622)，壓縮終了時缸內氣體壓力約為，壓縮終了時缸內氣體壓力約為35 MPa，溫度約為，溫度約為7501000 K，都比汽油機的高

13、。，都比汽油機的高。 壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。作功行程（作功行程（Power/Expansion） 壓縮行程結束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時，缸內溫壓縮行程結束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時，缸內溫度高于柴油自燃溫度，度高于柴油自燃溫度，柴油自行著火燃燒。柴油自行著火燃燒。 燃燒氣體最高壓力燃燒氣體最高壓力69 MPa，最高溫度也可高達，最高溫度也可高達18002500 K。 作功終了時，氣體壓力約為作功終了時，氣體壓力約為0.20.5 MPa，溫度約為，溫度約為10001200 K。排氣行程（排氣行程（Exhaust） 排氣終

14、了時，缸內殘余廢氣壓力約為排氣終了時，缸內殘余廢氣壓力約為0.1050.12 MPa，氣體溫度約為，氣體溫度約為700900 K。說明：說明：汽油機轉速高、質量小、易起動、噪音低等，多用于轎車；汽油機轉速高、質量小、易起動、噪音低等，多用于轎車； 柴油機壓縮比大，經濟性好，多用于柴油機壓縮比大，經濟性好，多用于5t以上的貨車等；以上的貨車等； 四個行程中，僅有一個作功行程，故不采取其它措施的情況四個行程中，僅有一個作功行程，故不采取其它措施的情況下發(fā)動機運轉不穩(wěn)定；下發(fā)動機運轉不穩(wěn)定； 多缸發(fā)動機的每一個氣缸內，所有的工作過程是相同的。多缸發(fā)動機的每一個氣缸內，所有的工作過程是相同的。兩個活塞

15、行程內，即曲軸旋轉一周的時間內完成一個工作循環(huán)。兩個活塞行程內，即曲軸旋轉一周的時間內完成一個工作循環(huán)。第一沖程第一沖程第二沖程第二沖程第一沖程：第一沖程：活塞由下止點向上止點運動，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入活塞由下止點向上止點運動，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入氣缸，與此同時將氣缸內的燃燒廢氣經排氣門清掃出氣缸，并且實現對新鮮氣缸，與此同時將氣缸內的燃燒廢氣經排氣門清掃出氣缸，并且實現對新鮮空氣的壓縮?？諝獾膲嚎s。 第二沖程：第二沖程：活塞由上止點向下止點運動，噴油器向氣缸內噴油，同時柴油與活塞由上止點向下止點運動，噴油器向氣缸內噴油，同時柴油與氣缸內的高壓空氣混合并且進行燃燒，推動活塞

16、做功，在做功終了的瞬間，氣缸內的高壓空氣混合并且進行燃燒，推動活塞做功，在做功終了的瞬間，排氣門打開。排氣門打開。 三、發(fā)動機的基本構造三、發(fā)動機的基本構造機體組：機體組：包括包括氣缸體氣缸體、氣缸蓋及油底殼等。、氣缸蓋及油底殼等。 機體組的作用是作為發(fā)動機各機構、各系統(tǒng)的裝配基體，且其本身的許多機體組的作用是作為發(fā)動機各機構、各系統(tǒng)的裝配基體，且其本身的許多部分又分別是曲軸連桿機構、配氣機構、供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分部分又分別是曲軸連桿機構、配氣機構、供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分兩個機構兩個機構：曲柄連桿機構曲柄連桿機構、配氣機構配氣機構 利用飛輪貯存和輸出能量，完成整個工作循環(huán)

17、。利用飛輪貯存和輸出能量，完成整個工作循環(huán)。 利用燃燒室產生壓力推動活塞實現熱能及動能的轉換。利用燃燒室產生壓力推動活塞實現熱能及動能的轉換。 利用氣門與活塞的合理運動的配合，實現工作循環(huán)的全過程。利用氣門與活塞的合理運動的配合，實現工作循環(huán)的全過程。五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)：供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)、 起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機的總體構造發(fā)動機的總體構造2. 氣缸體的特點氣缸體的特點（1）水冷發(fā)動機的氣缸體）水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體；和上曲軸箱常鑄成一體；（2）風冷發(fā)動機氣缸體與）風冷發(fā)動機氣缸體與曲軸箱分別鑄造曲軸箱分別鑄造;（

18、3）氣缸體上部的圓柱形）氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間；腔為曲軸運動的空間；（4）在氣缸體內部鑄有許）在氣缸體內部鑄有許多加強筋、冷卻水套和潤多加強筋、冷卻水套和潤滑油道等滑油道等。曲柄連桿機構：曲柄連桿機構：包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。作用：作用：是將活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的旋轉運動，并輸出動力的機構是將活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的旋轉運動，并輸出動力的機構組成：組成：進氣門、排氣門、搖進氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調節(jié)器、凸輪臂、氣門間隙調節(jié)器、凸輪軸以

19、及凸輪軸定時帶（齒）軸以及凸輪軸定時帶（齒）輪等。輪等。作用：作用：使可燃混合氣及時充使可燃混合氣及時充入氣缸，并及時從氣缸排出入氣缸，并及時從氣缸排出廢氣。廢氣。配氣機構配氣機構供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)組成：組成：燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進氣管、排燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進氣管、排氣管、排氣消聲器等。氣管、排氣消聲器等。作用：作用：把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進行燃燒，并把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進行燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。組成：組成：蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈以及火花塞等；蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈以及火花塞等；作用：作用：保證按規(guī)定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的可燃混合氣。保證按規(guī)定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的可燃混合氣。點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)組成：組成：水泵、散熱器、風扇、節(jié)溫器、百葉窗水泵、散熱器、風扇、節(jié)溫器、百葉窗、分水管以及氣缸體和氣缸蓋內鑄出分水管以及氣缸體和