第二章1基本組成、原理

第二章基本原理與組成

§2-1概述一、內(nèi)燃機(jī)的類型（僅限于往復(fù)活塞式）1、按所用的燃料分：（1）液體燃料發(fā)動機(jī)；汽油機(jī)（gasolineengine）；柴油機(jī)（dieselengine）。（2）氣體燃料發(fā)動機(jī)：壓縮天然氣發(fā)動機(jī)（CNG）；液化石油氣發(fā)動機(jī)（LPG）。天燃?xì)鈾C(jī)2、按發(fā)火方式分：（1）點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)（如汽油機(jī)、氣體燃料發(fā)動機(jī)）；（2）壓燃式發(fā)動機(jī)（如柴油機(jī)）。3、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分：（1）四沖程發(fā)動機(jī)；（2）二沖程發(fā)動機(jī)。4、按冷卻方式分：（1）水冷發(fā)動機(jī)；（2）風(fēng)冷發(fā)動機(jī)。5、按進(jìn)氣方式分：（1）自然吸氣式發(fā)動機(jī)（非增壓式發(fā)動機(jī)）；（2）強(qiáng)制吸氣式（增壓式發(fā)動機(jī)）。非增壓增壓6、按氣缸數(shù)分：（1）單缸發(fā)動機(jī)；（2）多缸發(fā)動機(jī)。7、按氣缸排列方式分：（1）單列發(fā)動機(jī)：直立式發(fā)動機(jī)、平臥式發(fā)動機(jī)（2）雙列發(fā)動機(jī)：V型發(fā)動機(jī)、水平對置式發(fā)動機(jī)（3）W型X型星型德國phaeton8．按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分（1）筒形活塞柴油機(jī)缺點(diǎn)；活塞裙部起向?qū)ё饔茫趥?cè)推力的作用下，活塞與缸套磨損較大。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕便用于中，高速柴油機(jī)（2）十字頭活塞柴油機(jī)（鏈接視頻）優(yōu)點(diǎn)：活塞與缸套間無側(cè)推力，因?yàn)橛墒诸^導(dǎo)向，故磨損較小，不易擦傷和咬死?？稍谄紫虏吭O(shè)橫隔板，以免汽缸內(nèi)的臟油、煙灰、燃?xì)獾嚷┤肭S箱。污損曲軸箱底部的滑油。缺點(diǎn)：使柴油機(jī)高度和重量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。用途：船用大型低速柴油機(jī)十字頭下連連桿，上連活塞圓筒形活塞9、按用途：固定式內(nèi)燃機(jī)和移動式內(nèi)燃機(jī)10、按標(biāo)定轉(zhuǎn)速：（1）高速機(jī)n＞3000r/min；（舊標(biāo)準(zhǔn)＞1000）（2）中速機(jī)800--3000r/min；（300-1000）（3）低速機(jī)：n<800r/min；（＜300）11、按曲軸轉(zhuǎn)向：左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，可逆轉(zhuǎn)和不可逆轉(zhuǎn)。（從飛輪端看）。12、按混合氣形成方式分：化油器式，直接噴射式，進(jìn)氣管噴射式13、按燃燒室結(jié)構(gòu)分：開式，半開式，分隔式二、內(nèi)燃機(jī)的型號1、型號編注的國標(biāo)規(guī)則（1）型號書寫由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成（2）型號書寫分為四個(gè)組成部分，中間兩部分是主題部分，必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)（3）所有內(nèi)燃機(jī)均以燃料命名，但在型號中可以不顯示2、型號的含義（見下表）1234567893、舉例說明（現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)型號編制自由度較大）（1）、汽油機(jī)

1E65F：表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型

4100Q：表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用

4100Q-4：表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品

CA6102：表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號

8V100：表示八缸，四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型

TJ376Q：表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車用，TJ表示系列符號

CA488：表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號（2）、柴油機(jī)

195：表示單缸，四行程，缸徑95mm，水冷通用型

165F：表示單缸，四行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型

495Q：表示四缸，四行程，缸徑95mm，水冷車用

6135Q：表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車用

X4105：表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號

思考下列型號4100Q,1E40F,12V135ZG(增壓型工程機(jī)械用)YC6120T（玉柴）12VE230ZCZ（增壓船用左機(jī)型）EQ-6110-3BJ492QAGW4G-1.5長城高配1.5LLF479Q-2力帆三、內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）、熱效率高（2）、結(jié)構(gòu)緊湊（3）、功率變化范圍大（4）、操作方便（5）、使用安全2、缺點(diǎn)（1）、對燃料要求較高（2）、有慣性力存在，有振動（3）、功率、轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)速影響大（4）、有排放與噪聲污染四、工程機(jī)械用發(fā)動機(jī)與汽車用發(fā)動機(jī)的區(qū)別1、工機(jī)用內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)（1）、在顛簸路面上抗沖擊、振動剛度、強(qiáng)度的大（2）、與底盤的連接特殊（3）、工地傾斜35-50°仍能可靠工作（4）、抗惡劣空氣質(zhì)量（5）、防水、防引燃特點(diǎn)（6）、適應(yīng)劇烈的負(fù)荷變化（7）、大扭矩儲備系數(shù)（8）、抗寬范圍的溫度變化（9）、大轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)（10）、前、中、左、右輔助動力的輸出2、汽車用內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)（1）、機(jī)動性好（2）、加速快（3）、省油（4）、較高的環(huán)保性（5）、良好的啟動性§2-2內(nèi)燃機(jī)的基本組成和工作原理

一、基本組成AUDI-V10—5.2寶馬V-12-6.0單缸機(jī)立體解剖圖1、一裝置起動裝置2、二機(jī)構(gòu)：（1）、曲柄連桿機(jī)構(gòu)—?dú)飧?內(nèi)裝有活塞8，活塞通過活塞銷10、連桿11與曲軸14相連接?；钊跉飧變?nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動，通過連桿推動曲軸轉(zhuǎn)動，通過飛輪13對外輸出作功。曲柄連桿機(jī)構(gòu)拆分圖（2）、配氣機(jī)構(gòu)—為了吸入新鮮氣體和排出廢氣，設(shè)有進(jìn)氣門2和排氣門3，曲軸14通過正時(shí)齒輪副推動配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動，凸輪通過挺桿克服氣門彈簧力頂開氣門，氣門在氣門彈簧預(yù)緊力的作用下關(guān)閉。配氣流程圖配氣機(jī)構(gòu)立體彩圖3、三系統(tǒng)（1）、供給系—汽油和空氣在化油器4內(nèi)混合成新鮮可燃混合氣，經(jīng)過進(jìn)氣管1、進(jìn)氣門2吸入氣缸內(nèi)，燃燒后的廢氣經(jīng)過排氣門3、排氣管排入大氣中。（2）、潤滑系—機(jī)油泵17由配氣凸輪軸上的偏心凸輪驅(qū)動，將油底殼16內(nèi)的機(jī)油吸入并經(jīng)過機(jī)油管15、潤滑油道泵入到各運(yùn)動件的摩擦部位進(jìn)行潤滑。（3）、冷卻系—水泵9由曲軸14上的皮帶輪帶動，將來自散熱器冷卻后的冷卻水泵入氣缸7燃燒室周圍的冷卻水套，經(jīng)過氣缸蓋6中的冷卻水套，熱水由氣缸蓋上部的出水口流往散熱器4、四輔助：（1）汽油機(jī)及燃?xì)鈾C(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)——?dú)飧變?nèi)的新鮮可燃混合氣經(jīng)過壓縮后由氣缸蓋上伸入燃燒室內(nèi)的火花塞5產(chǎn)生的點(diǎn)火花點(diǎn)燃。

（2）機(jī)體組件——骨架、載體（3）電控單元（大腦、神經(jīng)中樞）及執(zhí)行元件（4）傳感設(shè)備——感覺器官

小結(jié)一裝置、兩機(jī)構(gòu)、三系統(tǒng)、四輔助。

二、基本概念和術(shù)語活塞處于最上方活塞處于最下方CROWN-V6活塞行程截取圖

1、上止點(diǎn)（T.D.C.）（TDP）活塞頂離曲軸中心最遠(yuǎn)處。2、下止點(diǎn)（B.D.C.）(BDP)：活塞頂離曲軸中心最近處。3、活塞行程S：上、下止點(diǎn)之間的距離。4、曲柄半徑R：曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離。5、氣缸工作容積Vs：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積（氣缸排量）。6、發(fā)動機(jī)工作容積Vst：多缸發(fā)動機(jī)各氣缸工作容積的總和（發(fā)動機(jī)排量）。式中：D——?dú)飧字睆剑╟m）diameterS——活塞行程（cm）strokei——?dú)飧讛?shù)involveR——radiusT——topD——deadC——centerP——pointa——all7、燃燒室容積VC

：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，塞頂上方的氣缸容積（或氣缸最小容積）。8、氣缸總?cè)莘eVa：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上方的氣缸容積（或氣缸最大容積）9、工作循環(huán)：在發(fā)動機(jī)內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能都必須經(jīng)過吸入空氣、壓縮和輸入燃料，使之發(fā)火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系列連續(xù)過程，稱為一個(gè)工作循環(huán)。...10、壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。（=Va/VC=1+Vs/VC）三、內(nèi)燃機(jī)的工作過程（沖程不同、缸數(shù)不同、過程不同1、單缸四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)（鏈接動畫）四沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)需要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹（作功）、排氣四個(gè)過程，對應(yīng)活塞上下四個(gè)行程，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)720（兩周）。(1)、進(jìn)氣行程（0~180CA）：活塞自上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動，活塞上方氣缸容積增大，形成一定真空，此時(shí)排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，可燃混合氣由化油器經(jīng)進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣門吸入氣缸，歷時(shí)一個(gè)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°轉(zhuǎn)角。由于有進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣終了時(shí)缸內(nèi)壓力低于大氣壓力，約為0.075~0.09MPa；由于氣缸內(nèi)的可燃混合氣受上一循環(huán)殘余廢氣和高溫零件的加熱，進(jìn)氣終了時(shí)缸內(nèi)氣體溫度上升到370~400K（正常工作溫度狀態(tài)下）。華氏度F＝32＋1.8×攝氏度CK溫=℃+271.16（2）壓縮行程（180~360CA）：為了使可燃混合氣能迅速燃燒，使發(fā)動機(jī)發(fā)出更大功率，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，密度加大，溫度升高。此時(shí)，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動，曲軸旋轉(zhuǎn)180CA。壓縮終了時(shí)，可燃混合氣的壓力、溫度取決于壓縮比的大小。愈大，壓縮終了時(shí)的可燃混合氣的壓力、溫度愈高，燃燒速度愈快，發(fā)動機(jī)發(fā)出功率愈大，經(jīng)濟(jì)性愈好，但汽油機(jī)的壓縮比過高會引起爆燃和表面點(diǎn)火等不正常的燃燒現(xiàn)象，一般在6~9之間，現(xiàn)代轎車汽油機(jī)的在9~11之間。（3）作功（膨脹）行程：（360~540CA）進(jìn)、排氣門仍關(guān)閉。當(dāng)壓縮行程接近終了時(shí)，火花塞發(fā)出電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣，放出大量的熱能，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度迅速增加，所能達(dá)到的最大壓力PZ約為3~5MPa，相應(yīng)溫度為2200~2800K。...高溫、高壓燃?xì)馔苿踊钊麖纳现裹c(diǎn)向下止點(diǎn)移動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并通過飛輪輸出機(jī)械能，除了一部分用于維持發(fā)動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余大部分機(jī)械能用于對外作功，期間曲軸旋轉(zhuǎn)180CA，膨脹終了時(shí)，壓力降至0.3~0.5MPa，相應(yīng)溫度則降為1300~1600K?，F(xiàn)代增壓汽油機(jī)的最大爆發(fā)壓力可達(dá)（4）排氣行程（540~720CA）：當(dāng)膨脹接近終了時(shí)，排氣門打開，靠廢氣的壓力進(jìn)行自由排氣（排氣門開啟時(shí)廢氣壓力與大氣壓力之比大于臨界壓力比），大部分廢氣自行排出。活塞到達(dá)下止點(diǎn)后再向上止點(diǎn)移動，繼續(xù)將廢氣強(qiáng)制排到大氣中，排氣終了時(shí)缸內(nèi)壓力稍大于大氣壓力（排氣阻力存在），約為0.105~0.115MPa，廢氣溫度約為900~1200K。由于燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時(shí)（上止點(diǎn)），不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。2、單缸四形成柴油機(jī)的工作過程（鏈接動畫）四沖程柴油機(jī)每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。但是：（1）、與汽油機(jī)原理上的區(qū)別：（吸入純空氣）柴油的粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，不可能用氣缸外部的化油器進(jìn)行霧化，因此不可能采用氣缸外部形成可燃混合氣的方法，唯有在高溫、高壓的氣缸內(nèi)采用高壓噴射才能將柴油在很短的時(shí)間內(nèi)完全霧化。柴油可在高壓下自然，因此，可燃混合氣的著火方式可采用自燃（壓燃）方式，與汽油機(jī)的點(diǎn)燃方式不同（否則會產(chǎn)生爆炸性燃燒，使柴油機(jī)工作粗暴）。柴油機(jī)壓縮比較高（一般為16～22），所以壓縮終了時(shí)的壓力可達(dá)3.5～4.5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，大大超過柴油的自燃溫度，故柴油高壓（10MPa以上）噴入氣缸后，在很短時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便自行著火燃燒，最大爆發(fā)壓力可達(dá)6～9MPa，最高燃?xì)鉁囟瓤蛇_(dá)2000～2500K。（3）、工作過程1）、進(jìn)氣行程2）、壓縮行程3）、做功行程4）、排氣行程（2）、與汽油機(jī)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別狀態(tài)沖程曲軸轉(zhuǎn)角活塞位置進(jìn)門排門始溫始壓末溫末壓吸氣0-180°由上至下開關(guān)室溫室壓50-70℃78-91KPa壓縮180-360°由下至上關(guān)關(guān)50-70℃78-91KPa500-700℃3-5MPa作功360-540°由上至下關(guān)關(guān)500-700℃3-5MPa800-900℃7-9MPa排氣540-720°由下至上關(guān)開800-900℃0.2-0.5MPa400-600℃0.1-0.12MPa（4）、單缸四沖程柴油機(jī)工作情況表3、單缸四沖程發(fā)動機(jī)的示功圖（1）、定義：將發(fā)動機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)里的汽缸內(nèi)的壓力P與汽缸工作容積Vs之間的變化關(guān)系，用線圖在直角坐標(biāo)系里表示出來（2）、含義：1）、反映出P與Vs之間在各個(gè)行程里的變化關(guān)系2）、反映出該汽缸在一個(gè)工作循環(huán)里所做的功（3）、解釋：P—pressure;V—volume;r—recycle;a—acme;c—combustion;z—zennic;b—bottom;示功圖4、多缸發(fā)動機(jī)的工作過程導(dǎo)入——①、單缸發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)②、單缸發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)③、什么是多缸發(fā)動機(jī)④、多缸發(fā)動機(jī)的缸序⑤、多缸發(fā)動機(jī)的工作順序前后缸數(shù)——；缸序——；作功分配——；工作順序——1→3→4→2；1→2→4→3（1）、四缸四行程發(fā)動機(jī)的工作（鏈接動畫）4個(gè)人過排隊(duì)4道門（2）、六缸四沖程發(fā)動機(jī)的工作直列六缸機(jī)工作循環(huán)表1-5-3-6-2-4-1

6個(gè)人排隊(duì)過4道門按1→5→3→6→2→4→1的工作順序用另一種方式列表表示6缸機(jī)的工作過程12345660°工作順序曲軸轉(zhuǎn)角各缸工作1→5→3→6→2→4……720°（3）、V8發(fā)動機(jī)的工作8個(gè)人排隊(duì)過4道門5、二沖程發(fā)動機(jī)的工作導(dǎo)入——①、何謂二沖程？②、二沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）、單缸二行程汽油機(jī)的工作（鏈接動畫）第一：壓縮、預(yù)進(jìn)氣（換氣、壓縮）行程第二：做功、排氣、進(jìn)氣（換氣、做功）行程（2）、單缸二行程柴油機(jī)的工作（鏈接動畫“帶氣門”）①、二沖程柴油機(jī)與二沖程汽油機(jī)的區(qū)別：A、結(jié)構(gòu)區(qū)別，注意：二沖程發(fā)動機(jī)的掃氣（換氣）有3種情況一是橫流掃氣：換氣口和排氣孔布置在氣缸兩側(cè)，掃氣效果差；二是回流掃氣：開于同側(cè)，效果較好；三是直流掃氣：排氣門置于頂部，效果最好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜非增壓型柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別

B、原理區(qū)別，②、工作過程儲氣室掃氣泵進(jìn)氣口（3）、單缸二沖程汽油機(jī)的示功圖

排氣孔比換氣孔（掃氣孔）稍大，即排氣孔比換氣孔早開一些、晚關(guān)一些。第一行程達(dá)到將排氣門關(guān)閉時(shí)，壓縮作用開始。所以——a為開始壓點(diǎn)，c為開始燃燒點(diǎn)，ac為壓縮曲線，czb為作功段，b點(diǎn)為排氣門開點(diǎn)，bf為預(yù)排段，f點(diǎn)為換氣孔開點(diǎn)，fdh為換氣（掃氣）兼排氣中段，h點(diǎn)為換氣口關(guān)閉點(diǎn)，ha為后排氣段。zfh注意：此圖為不帶有排氣門時(shí)的示功圖四、二沖程發(fā)動機(jī)與四沖程發(fā)動機(jī)的比較（一）優(yōu)點(diǎn)：1、從工作原理上來講，在發(fā)動機(jī)排量和轉(zhuǎn)速相同的前提下，二沖程發(fā)動機(jī)的功率理論上是四沖程發(fā)動機(jī)的2倍。2、由于二