第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

概述四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則§1.1概述一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義：發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。二、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類：冷卻介質(zhì)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)通常分類特征為：冷卻、點(diǎn)火方式、沖程數(shù)、缸數(shù)及排列、工作方式、燃料。點(diǎn)火方式點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)●汽油自燃溫度高，采用火花塞強(qiáng)制點(diǎn)火，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)?！癫裼妥匀粶囟鹊?，采用高壓縮比壓燃，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。沖程數(shù)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)一周完成一個(gè)工作循環(huán)。由于換氣不徹底，經(jīng)濟(jì)性較差，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此在摩托車上廣泛使用。曲軸旋轉(zhuǎn)二周完成一個(gè)工作循環(huán)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有獨(dú)立的進(jìn)氣和排氣沖程，換氣徹底，在汽車上廣泛使用，并已逐漸用于摩托車。缸數(shù)及排列L42.4LV63.0L直列LINE4缸排氣量V形排列6缸排氣量直列發(fā)動(dòng)機(jī)V形發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1）轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)迥然不同。2）轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無(wú)用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢(shì)。3）三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火做功三次。4）還存在氣密性、潤(rùn)滑和磨損等一系列技術(shù)難題。燃料性質(zhì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式燃料沖程數(shù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列方式單列式發(fā)動(dòng)機(jī)雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類：氣缸數(shù)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)§1.2四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理氣缸內(nèi)油氣混合氣周期性地燃燒產(chǎn)生壓力，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力輸出。以實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。一個(gè)工作循環(huán)：經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣，每進(jìn)行一次稱為一個(gè)工作循環(huán)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)二次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)：上止點(diǎn)下止點(diǎn)活塞行程(S)曲柄半徑(R)氣缸工作容積(Vh)發(fā)動(dòng)機(jī)排量(VL)燃燒室容積(Vc

)氣缸總?cè)莘e(Va

)壓縮比（ε）Vh=πD2·S×10-6/4（L）VL=Vh×iD——?dú)飧字睆絤mS——活塞行程mmi——?dú)飧讛?shù)Va＝Vh＋Vc

ε＝Va/Vc＝1＋Vｈ/Vcvehicle單缸四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程二、四沖程汽油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣行程2、壓縮行程3、作功行程4、排氣行程進(jìn)氣行程排氣門(mén)關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟活塞溫度370~440K，壓力75~90kPaP0PVra示功圖上止點(diǎn)下止點(diǎn)表示活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉排氣門(mén)關(guān)閉活塞壓縮比：ε=Va/VcPVra示功圖P0c上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度600~800K，壓力600~1500kPa壓縮行程進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉排氣門(mén)關(guān)閉活塞a示功圖ZPVrP0cb上止點(diǎn)下止點(diǎn)瞬時(shí)最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa作功終了：溫度1500~1700K，壓力300~500kPa

作功行程進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉排氣門(mén)打開(kāi)活塞cbrPV示功圖P0Z上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度900~1200K壓力105~125kPa殘余廢氣排氣行程爆燃：由于氣體壓力和溫度過(guò)高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。后果：輕微爆燃，發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所升高；但過(guò)度，則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，功率下降，經(jīng)濟(jì)性變差，零件壽命下降等?，F(xiàn)象：發(fā)生爆燃時(shí)，有尖銳的金屬敲擊聲傳出。表面點(diǎn)火：由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門(mén)頭、火花塞電極、積碳）點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒。后果：發(fā)動(dòng)機(jī)的性能下降，零部件壽命降低?，F(xiàn)象：發(fā)生表面點(diǎn)火時(shí)，有沉悶的敲擊聲傳出。工作過(guò)程的不正常燃燒1.發(fā)動(dòng)機(jī)自行運(yùn)轉(zhuǎn)之前需要外力完成進(jìn)氣和壓縮兩個(gè)沖程，通常用人力、電動(dòng)機(jī)等帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和運(yùn)轉(zhuǎn)。2.在四個(gè)沖程中只有作功沖程是活塞帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其他三個(gè)沖程都是曲軸帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。3.在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)各開(kāi)啟一次。一個(gè)工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)720°（2圈）；活塞上、下運(yùn)動(dòng)四次（4個(gè)行程）。小結(jié)4.發(fā)動(dòng)機(jī)著火的基本條件是：油：有油，混合氣濃度合適。電：能產(chǎn)生足夠的火花,點(diǎn)燃可燃混合氣。氣：氣缸有足夠壓力。點(diǎn)火正時(shí)：壓縮沖程上止點(diǎn)前點(diǎn)火。配氣正時(shí)：定時(shí)將進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)關(guān)。二、四沖程柴油機(jī)的工作原理：1、壓縮比高：15-22,壓縮壓力達(dá)3.5-4.5MPa。2、熱效率高：達(dá)到30%-40%。3、燃油消耗低：比汽油機(jī)低30%左右，經(jīng)濟(jì)性好。4、沒(méi)有點(diǎn)火系，油路系統(tǒng)機(jī)件精密，故障相對(duì)減少，工作可靠性高。5、排放污染物少，但易產(chǎn)生碳煙。6、轉(zhuǎn)速低、質(zhì)量大、制造維修費(fèi)用高。柴油機(jī)的特點(diǎn)四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)的共同點(diǎn)每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一行程曲軸轉(zhuǎn)半周。只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)的不同點(diǎn)燃油不同.點(diǎn)火方式不同。供油方式不同?；旌蠚庑纬蓵r(shí)間不同。所需要的過(guò)量空氣系數(shù)不同。三、多缸機(jī)工作原理四缸機(jī)1、3、4、21、2、4、3六缸機(jī)1、5、3、6、2、41、4、2、6、3、5§1.3二沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理（一）結(jié)構(gòu)1.換氣機(jī)構(gòu)（氣孔、氣閥）2.曲軸箱掃氣、掃氣泵掃氣3.活塞頂為凸頂，引導(dǎo)氣流掃氣4.活塞裙部較長(zhǎng)，有缺口。一、二沖程汽油機(jī)1、第一沖程活塞：從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)活塞上方：換氣；三孔關(guān)閉后，壓縮可燃混合氣活塞下方：新鮮混合氣由進(jìn)氣口進(jìn)入曲軸箱曲軸：旋轉(zhuǎn)從0℃A～180℃A（二）工作原理2、第二沖程活塞：從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)活塞上方：可燃混合氣燃燒膨脹做功；排氣口露出后排氣；掃氣口露出后開(kāi)始掃氣?；钊路剑哼M(jìn)氣口被下移地活塞關(guān)閉后新鮮混合氣被下移的活塞預(yù)壓縮，掃氣口露出后，被預(yù)壓縮的新鮮氣體經(jīng)過(guò)掃氣口進(jìn)入活塞上方的氣缸內(nèi)。曲軸：旋轉(zhuǎn)從180℃A～360℃A（一）結(jié)構(gòu)介紹1、有排氣閥，無(wú)排氣口。2、進(jìn)氣口設(shè)置在氣缸上部，進(jìn)氣口和掃氣口為同一氣3、通過(guò)掃氣泵掃氣。二、二沖程柴油機(jī)的工作原理J8384

（二）工作原理第一沖程：活塞從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)。最開(kāi)始，通過(guò)掃氣泵換氣；當(dāng)進(jìn)氣口被關(guān)閉后，對(duì)進(jìn)入到氣缸內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮；快到上止點(diǎn)時(shí)噴油器噴油入燃燒室，油氣混合自燃起來(lái)。第二沖程：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)。氣缸內(nèi)的燃?xì)馊紵蛎涀龉?；活塞下移排氣閥打開(kāi)排氣；露出掃氣孔后開(kāi)始利用掃氣泵將新鮮空氣掃入氣缸進(jìn)行掃氣。二沖程柴油機(jī)演示四、二沖程汽油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)（同四沖程汽油機(jī)相比較）（一）優(yōu)點(diǎn)：1、從工作原理上來(lái)講，在發(fā)動(dòng)機(jī)排量和轉(zhuǎn)速相同的前提下，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率理論上是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的2倍。2、由于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的做功頻率比較高，所以發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。3、無(wú)專門(mén)的換氣機(jī)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小。4、由于附屬機(jī)構(gòu)少，所以使用、維護(hù)很方便。所以摩托車上多用。（二）缺點(diǎn)：1、廢氣不易排除干凈。2、換氣時(shí)減少了有效工作行程。3、部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，使能源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性下降。4、同時(shí)造成環(huán)境污染?！?.3發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造一、機(jī)體組：包括氣缸蓋、氣缸體、油底殼等。二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)：包括活塞、連桿總成，帶有飛輪的曲軸等。三、配氣機(jī)構(gòu)：包括進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、液力挺桿總成、凸輪軸、凸輪軸正時(shí)齒輪等。四、燃料供給系：包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管、空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣歧管、排氣消聲器等。五、點(diǎn)火系：包括電源、分電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈、火花塞等。六、冷卻系：包括水泵、散熱器、風(fēng)扇、水溫表、節(jié)溫器等。七、潤(rùn)滑系：包括油底殼、機(jī)油集濾器、機(jī)油泵、限壓閥、潤(rùn)滑油道及油管、油溫和油壓傳感器、油溫和油壓表、油標(biāo)尺等。八、起動(dòng)系：包括起動(dòng)機(jī)、冷起動(dòng)加熱器及其附屬裝置。§1.4發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性一、動(dòng)力性指標(biāo)：1、有效轉(zhuǎn)矩：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，通常用Tｅ表示，單位為N·m。2、有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。式中：Te－有效扭矩，單位為N·m；

n－曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

二、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)

通常用燃油消耗率來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為g/kW·h，計(jì)算公式如下

式中：GT－每小時(shí)的燃油消耗量，kg/h；

Pe－有效功率，kW。三、發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性：發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線。

§1.5內(nèi)燃機(jī)型號(hào)編制規(guī)則內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由下列四部分內(nèi)容組成。首部：產(chǎn)品特征代號(hào)，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門(mén)核準(zhǔn)。中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號(hào)，以字母表示。尾部：區(qū)分符號(hào)。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號(hào)表示。

內(nèi)燃機(jī)型號(hào)的排列順序及符號(hào)所代表的意義規(guī)定如下：二、型號(hào)編