第一章 發(fā)動機(jī)工作原理

第一章發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造重點(diǎn)：難點(diǎn)：2023/2/41第一篇汽車發(fā)動機(jī)第一章發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造第一節(jié)基本術(shù)語第二節(jié)發(fā)動機(jī)的簡單工作原理第三節(jié)發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造2023/2/42第一節(jié)基本術(shù)語2023/2/432023/2/44

1．上止點(diǎn)

活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常指活塞上行到最高位置。

2.

下止點(diǎn)

活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞下行到最低位置。2023/2/45

3．活塞行程(s)

上、下兩止點(diǎn)間的距離（mm）。

4．曲柄半徑(R)

與連桿下端（即連桿大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離（mm）。

5．氣缸工作容積（Vh）

活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間容積（L）。2023/2/466．發(fā)動機(jī)排量（VL）

發(fā)動機(jī)所有氣缸工作容積之和（L）。設(shè)發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)為i，則VL＝Vhi（L）

7．燃燒室容積（Vc）

活塞在上止點(diǎn)時，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積（L）。

8．氣缸總?cè)莘e（Va）

活塞在下止點(diǎn)時，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即Va＝Vh＋Vc2023/2/479．壓縮比（ε）氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值.

壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高,燃燒速度越快,功率增大,經(jīng)濟(jì)性升高,但過大,會產(chǎn)生爆震和早燃等現(xiàn)象。汽油機(jī)壓縮比為6～10。柴油機(jī)壓縮比為15～22。2023/2/4810．發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)

在氣缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一系列連續(xù)過程（進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣）稱發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)。11.

二沖程發(fā)動機(jī)

活塞往復(fù)兩個行程完成一個工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動機(jī)。12．四沖程發(fā)動機(jī)

活塞往復(fù)四個行程完成一個工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動機(jī)。2023/2/49第二節(jié)發(fā)動機(jī)的簡單工作原理一、四沖程汽油機(jī)的工作原理二、四沖程柴油機(jī)的工作原理三、二沖程汽油機(jī)的工作原理四、二沖程柴油機(jī)工作原理2023/2/410一、四沖程汽油機(jī)的工作原理

四沖程汽油機(jī)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣完成一個工作循環(huán)。汽油機(jī)工作原理演示直列發(fā)動機(jī)V形發(fā)動機(jī)2023/2/4112023/2/4121．進(jìn)氣行程

活塞由曲軸帶動從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動。此時，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。進(jìn)氣行程結(jié)束時，化油器進(jìn)氣管、進(jìn)氣門等有進(jìn)氣阻力，氣缸內(nèi)壓力低于大氣壓，約為75kPa~90kPa。由于氣缸壁、活塞等高溫機(jī)件及殘留高溫廢氣的加熱，氣體溫度約為370K~440K。2023/2/4132．壓縮行程

進(jìn)氣行程結(jié)束時，活塞在曲軸的帶動下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)﹑排氣門均關(guān)閉，隨著活塞上移、活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮。壓縮終了時，氣缸內(nèi)的壓力約為600kPa~1500kPa，溫度約為600K~800K，遠(yuǎn)高于汽油的點(diǎn)燃溫度(約263K)，很容易點(diǎn)燃。2023/2/4143．作功行程

壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，在氣體壓力的作用下，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，再通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。在作功過程中，開始階段氣缸內(nèi)氣體壓力、溫度急劇上升，瞬時壓力可達(dá)3MPa~5MPa，瞬時溫度可達(dá)2200K~2800K。隨著活塞的下移，壓力、溫度下降，作功行程終了時，壓力約為300kPa~500kPa，溫度約為1500K~l700K。2023/2/4154．排氣行程

排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動下由下止點(diǎn)向上止運(yùn)動。廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸。排氣終了時，由于燃燒室容積的存在，氣缸內(nèi)還存有少量廢氣，氣體壓力也因排氣門和排氣道等有阻力而高于大氣壓。此時，壓力約為105kPa~125kPa，溫度約為900K~1200K。排氣行程結(jié)束后，進(jìn)氣門再次開啟，又開始了下一個工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，發(fā)動機(jī)就自行運(yùn)轉(zhuǎn)．2023/2/416

二、四沖程柴油機(jī)的工作原理柴油機(jī)和汽油機(jī)

相同點(diǎn):

其每一個工作循環(huán),也是由進(jìn)氣﹑壓縮﹑作功﹑排氣四個過程組成,活塞往復(fù)運(yùn)動四次.不同點(diǎn):

由于柴油機(jī)和汽油機(jī)的性質(zhì)不同,柴油機(jī)在可燃混合氣的形成、著火方式等與汽油有較大區(qū)別。2023/2/4171．進(jìn)氣行程

它不同于汽油機(jī)的是進(jìn)入氣缸的不是混合氣，是純空氣。由于進(jìn)氣阻力比汽油機(jī)小，上一沖程殘留的廢氣溫度比較低等原因，進(jìn)氣終了壓力和溫度與汽油機(jī)稍有不同，壓力約為800kPa~900kPa，溫度約為320K~350K。2023/2/4182．壓縮行程

不同于汽油機(jī)的是壓縮的是純空氣，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機(jī)高。壓力可達(dá)3MPa~5MPa，溫度可達(dá)800K~1000K。噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣。2023/2/4193．作功行程

壓縮行程終了，氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃溫度（約500K左右），柴油自行著火燃燒，且以后的一段時間內(nèi)邊噴邊燃燒，氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇升高，推動活塞下行作功。此行程中，瞬時壓力可達(dá)5MPa~l0MPa，瞬時溫度可達(dá)1800K~2200K，作功終了壓力約為200kPa~400kPa，溫度約為1200K~1500K。2023/2/4204．排氣行程

與汽油機(jī)排氣行程基本相同。排氣終了，氣缸壓力約為105kPa~125kPa，溫度約為800K~1000K。2023/2/4211）兩種發(fā)動機(jī)工作循環(huán)的基本內(nèi)容相似，其共同特點(diǎn)是：

(1)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)（720°）每一行程曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)（180°），進(jìn)氣行程是進(jìn)氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個行程進(jìn)用氣門均關(guān)閉。(2)四個行程中，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程是為作功行程做準(zhǔn)備工作的輔助行程，雖然作功行程是主要行程，但其它三個行程也不可缺少。(3)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的第一個循環(huán)，必須有外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進(jìn)氣、壓縮行程，著火后，完成作功行程，依靠曲軸和飛輪貯存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循環(huán)發(fā)動機(jī)無需外力就可自行完成。2023/2/4222）兩種發(fā)動機(jī)工作循環(huán)的主要不同之處是：

(1)混合形成方式不同。(2)著火方式不同。所以汽油機(jī)有點(diǎn)火系，而柴油機(jī)則無點(diǎn)火系。2023/2/423三、二沖程汽油機(jī)的工作原理2023/2/4242023/2/425

二沖程汽油機(jī)完成一個工作循環(huán)也需有進(jìn)氣﹑壓縮﹑作功﹑排氣四個過程，但它完成上述工作是在活塞往復(fù)運(yùn)動兩個行程完成的。1﹑組成:

換氣口﹑進(jìn)氣口﹑排氣口2023/2/4262﹑工作原理：第一行程第一行程活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)氣；

“換氣過程”：當(dāng)活塞下行到排氣口露出時，燃燒后的廢氣在自身壓力下經(jīng)排氣口排出氣缸，接著換氣口開啟，曲軸箱內(nèi)被預(yù)壓的混合氣經(jīng)換氣口進(jìn)入氣缸的過程。該過程一直延續(xù)到下一個行程活塞上行到將換氣口、排氣口關(guān)閉為止。活塞在曲軸的帶動下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)活塞上行到將換氣口、排氣口關(guān)閉時，已進(jìn)入氣缸的混合氣被壓縮，直到活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)，壓縮行程便結(jié)束。隨著活塞上行，曲軸箱容積增大，形成一定的真空度，當(dāng)活塞上行到進(jìn)氣口露出時，化油器供應(yīng)的新鮮混合氣在真空吸力的作用下被吸入曲軸箱內(nèi)。2023/2/427

第二行程第二行程活塞上方進(jìn)行作功、換氣，活塞下方混合氣被預(yù)壓，換氣過程縱跨兩個行程。

當(dāng)活塞上行到接近上止點(diǎn)時，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃缸內(nèi)的可燃混合氣，混合氣著火燃燒產(chǎn)生高溫、高壓，在氣壓的作用下，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，帶動軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。當(dāng)活塞下移到將進(jìn)氣口堵死時，隨著活塞繼續(xù)下移，曲軸箱內(nèi)的新鮮混合氣被預(yù)壓。2023/2/428二沖程汽油機(jī)特點(diǎn)﹕

排氣口位置稍高于換氣口，這樣可使作功行程將要結(jié)束時，排氣口首先露出，氣缸內(nèi)的廢氣在殘壓的作用下迅速排出，既有利于排氣干凈，也可使氣缸內(nèi)壓力迅速降低，便于當(dāng)換氣口出時，新鮮混合氣進(jìn)入氣缸。活塞頂部通常做成特殊形狀，以便將從換氣口進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣引到氣缸的上部。事實(shí)上盡管如此，要完全避免新鮮混合氣不隨廢氣排出是不可能的，故二沖程發(fā)動機(jī)的換氣“品質(zhì)”差。2023/2/429四、二沖程柴油機(jī)工作原理2023/2/430二沖程柴油機(jī)

工作原理同二沖程汽油機(jī)工作原理有很多相似之處，所不同的是進(jìn)入氣缸不是混合氣，而是純空氣。2023/2/431二沖程柴油機(jī)特點(diǎn)：二沖程發(fā)動機(jī)與四沖程發(fā)動機(jī)相比.1．四沖程發(fā)動機(jī)的進(jìn)、排氣是兩個分開的專門過程，而二沖程發(fā)動機(jī)單純的排氣（或進(jìn)氣）時間極短，主要是一個幾乎完全重疊的，以新鮮氣體清掃廢氣的換氣過程。

2．完成一個工作循環(huán)，二沖程發(fā)動機(jī)只需轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，而四沖程發(fā)動機(jī)需要轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)。3．當(dāng)轉(zhuǎn)速相同時，二沖程發(fā)動機(jī)的作功次數(shù)較四沖程發(fā)動機(jī)多一倍。2023/2/4324．由于沒有氣門或只有排氣門，也就省去了配氣機(jī)構(gòu)或使配氣機(jī)構(gòu)較為簡單，簡化了發(fā)動的結(jié)構(gòu)。由于二沖程汽油機(jī)有混合氣損失，故經(jīng)濟(jì)性差，在大中型汽車上的應(yīng)用受到了限制。但由于結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，輕便摩托車和微型汽車的小排量發(fā)動機(jī)廣泛采用。二沖程柴油機(jī)由于換氣時進(jìn)入氣缸的是純空氣，沒有燃料損失，為某些汽車所采用。2023/2/433五、多缸發(fā)動機(jī)的工作

從上述各單缸發(fā)動機(jī)工作原理可知，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程都要消耗動力。為了維持運(yùn)動，單缸發(fā)動機(jī)必須有一個貯備能量較大的飛輪。即使如此，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)仍然是不平穩(wěn)的，作功行程快，其它行程慢。另外，單缸發(fā)動機(jī)還有其它缺點(diǎn)，使其在汽車上的應(yīng)用受到了限制。2023/2/434

多缸發(fā)動機(jī)，是由若干個相同的單缸排列在一個機(jī)體上共用一根曲軸輸出動力所組成?，F(xiàn)代汽車上用的較多是四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。

多缸發(fā)動機(jī)是在曲軸轉(zhuǎn)角720°內(nèi)(四沖程發(fā)動機(jī))或曲軸轉(zhuǎn)角360°內(nèi)(二沖程發(fā)動機(jī))，各缸都要象單缸發(fā)動機(jī)一樣完成一個工作循環(huán)。為了使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)乎穩(wěn)，除少數(shù)發(fā)動機(jī)因結(jié)構(gòu)限制外，各缸作功間隔角大都均等。如四沖程六缸發(fā)動機(jī)各缸作功間隔角為120°2023/2/435第三節(jié)發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造汽油機(jī)的組成通常由二大機(jī)構(gòu)、五大系統(tǒng)組成；柴油機(jī)的組成由二大機(jī)構(gòu)、四大系統(tǒng)（較汽油機(jī)缺點(diǎn)火系）組成。

2023/2/436下面以EQ6100—1型汽油發(fā)動機(jī)為例，介紹發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造。2023/2/437奧迪100發(fā)動機(jī)

2023/2/4382023/2/4392023/2/440它的兩大機(jī)構(gòu)是：曲柄連桿機(jī)構(gòu)

1)組成:

由缸蓋4、缸體11、油底殼14、活塞23、連桿對、曲軸12及飛輪等組成。2)作用:

是維持發(fā)動機(jī)工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要機(jī)構(gòu)。2023/2/441配氣機(jī)構(gòu)1)組成:

由進(jìn)氣門5、排氣門3、挺桿25、推桿21、搖臂20、凸輪軸10、凸輪軸正時齒輪16等組成。2)作用:

是適時開關(guān)進(jìn)、排氣門，以便可燃混合氣能及時進(jìn)入氣缸、廢氣能及時從缸內(nèi)排出。2023/2/442它的五大系統(tǒng)是：燃料供給系潤滑系冷卻系點(diǎn)火系起動系2023/2/443燃料供給系1)組成:

由汽油箱、汽油濾清器、汽油泵26、化油器7、空氣濾清器19、進(jìn)氣管6用汽管8、排氣消聲器等組成。2)作用:

是將汽油和空氣混合成一定數(shù)量和一定濃度的混合氣供入氣缸，并將著火燃燒后的廢氣排出發(fā)動機(jī)。2023/2/4442023/2/4452023/2/446點(diǎn)火系1)組成﹕由分電器