陳家瑞汽車構(gòu)造 內(nèi)燃機(jī)的基本工作原課件

第二章內(nèi)燃機(jī)的基本工作原理及總體構(gòu)造

本章主要內(nèi)容：1、有關(guān)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的名詞術(shù)語(yǔ)2、四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理3、二沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理4、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理一、內(nèi)燃機(jī)的基本名詞術(shù)語(yǔ)1、上止點(diǎn)（下止點(diǎn)）定義：活塞頂離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)（近)處。即活塞的最高（低）位置。2、活塞沖程S定義：活塞上、下止點(diǎn)之間的距離。若曲柄半徑為R，則：S＝2R6、氣缸總?cè)莘eVa定義：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂以上的空間容積。定義式：Va＝Vs＋Vc7、壓縮比εc定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。定義式：εc＝Va/Vc物理意義：表示氣缸內(nèi)氣體被壓縮的倍數(shù)或燃?xì)馊紵笈蛎浀谋稊?shù)。是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能參數(shù)。柴油機(jī)εc：14～22汽油機(jī)εc：6～9（轎車有的達(dá)到9～11）二、單缸四沖程汽油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣沖程活塞：從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉曲軸：旋轉(zhuǎn)從0℃A~180℃A進(jìn)氣終了壓力：pde＝0.075～0.09Mpa進(jìn)氣終了溫度：Tde＝370～400K

2、壓縮沖程活塞：從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉曲軸：旋轉(zhuǎn)從180℃A～360℃A壓縮終了壓力：pco＝0.8～2.0Mpa壓縮終了溫度：Tco＝600～700K爆燃：由于氣體壓力和溫度過高，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；但過度，則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，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。現(xiàn)象：發(fā)生表面點(diǎn)火時(shí)，有沉悶的敲擊聲傳出。4、排氣沖程活塞：從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟曲軸：旋轉(zhuǎn)從540℃A～720℃A排氣終了氣體壓力（殘余廢氣壓力）：

p`r＝0.105～0.115Mpa排氣終了氣體溫度（殘余廢氣溫度）：

T`r＝900～1100K二、單缸四沖程柴油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣沖程與汽油機(jī)主要區(qū)別：進(jìn)入氣缸的是純空氣。進(jìn)氣終了壓力：pde＝0.08～0.09Mpa進(jìn)氣終了溫度：Tde＝340～380K2、壓縮沖程與汽油機(jī)的主要區(qū)別：壓縮比高于汽油機(jī)；在壓縮過程快要結(jié)束的時(shí)候，噴油器向氣缸內(nèi)噴入柴油。當(dāng)油與空氣混合后在高壓下達(dá)到其自燃點(diǎn)就開始著火燃燒。壓縮終了壓力：pco＝3.0～5.0Mpa壓縮終了溫度：Tco＝750～1000K4、排氣沖程排氣終了氣體壓力：p`r＝0.105～0.12Mpa排氣終了氣體溫度：T`r＝700～900K四沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)缸內(nèi)壓力、溫度比較（p：Mpa；T：K）汽油機(jī)柴油機(jī)

進(jìn)氣pde0.075~0.090.08~0.09Tde370~400340~380

壓縮pco0.6~1.23.0~5.0Tco600~700750~1000

做功pmax3.0~6.54.5~9Tmax2200~28001800~2500pex0.3~0.60.2~0.5Tex1200~15001000~1200

排氣p`r0.105~0.1150.105~0.12T`r900~1100700~9004、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低于汽油機(jī)原因：1）由于柴油機(jī)的壓縮比高，所以其受到的機(jī)械負(fù)荷較大，故其零部件的質(zhì)量需較大，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力較大。2）汽油機(jī)可燃混合氣的混合時(shí)間和質(zhì)量?jī)?yōu)于柴油機(jī)。

5、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音高，但有害氣體的排放優(yōu)于汽油機(jī)，而微粒排放較高。6、柴油機(jī)啟動(dòng)困難，汽油機(jī)易啟動(dòng)。

第二節(jié)二沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理二沖程內(nèi)燃機(jī)：一、結(jié)構(gòu)介紹1、

換氣機(jī)構(gòu)（氣孔、氣閥）2、

曲軸箱掃氣、掃氣泵掃氣3、

活塞頂部為凸頂，以引導(dǎo)氣流掃氣4、

活塞裙部較長(zhǎng)，有缺口等二、二沖程汽油機(jī)的工作原理（一）結(jié)構(gòu)介紹（二）工作原理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三、二沖程柴油機(jī)的工作原理（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口。3、通過掃氣泵掃氣。

（二）工作原理第一沖程：活塞從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)。最開始，通過掃氣泵換氣；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排氣；露出掃氣孔后開始利用掃氣泵將新鮮空氣掃入氣缸進(jìn)行掃氣。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）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、有效燃油消耗率be定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1KW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位）。定義式：be＝B/Pe*103（g/KW.h）其中B：發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的耗油量（kg/h）,可在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得。（三）發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)1、排氣品質(zhì)2、噪聲3、啟動(dòng)性二、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性（一）定義1、發(fā)動(dòng)機(jī)特性：發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。2、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性：發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。3、發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率特性。（二）速度特性制取步驟（汽油機(jī)為例）1）發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，將點(diǎn)火提前角、水溫（80～95℃）、油溫（80℃左右）保持最佳。2）將油門固定在某一位置后，先將發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)在最低轉(zhuǎn)速處，此時(shí)即為試驗(yàn)的起點(diǎn)。記錄耗一定量燃油所需要的時(shí)間、測(cè)功器讀數(shù)、轉(zhuǎn)速。3）依次減少發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，使其轉(zhuǎn)速增加，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所選擇的轉(zhuǎn)速間隔，使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作在某一轉(zhuǎn)速處，再進(jìn)行此時(shí)數(shù)據(jù)記錄。如此試驗(yàn)幾個(gè)點(diǎn)，到發(fā)動(dòng)機(jī)功率開始下降為止。4）在坐標(biāo)上描點(diǎn)。（橫坐標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）（三）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線。分析：此特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。1、可以從此曲線上找出發(fā)動(dòng)機(jī)所能發(fā)出的最高功率和最高轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速。2、最高轉(zhuǎn)矩和最高功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速不同3、發(fā)動(dòng)機(jī)的最低燃油消耗率并不是出現(xiàn)在最高功率或最高轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下，此說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的最高動(dòng)力性與最好經(jīng)濟(jì)性不能兼得。最低燃油消耗率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速介于最高功率和轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之間。（四）發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況(簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)工況):一般用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表示；有時(shí)也用負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表示。發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷：就是當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。以百分?jǐn)?shù)表示。

注意：負(fù)荷與功率不是同一概念。第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造CA488Q為例（傳統(tǒng)的化油器式汽油機(jī)）：一、機(jī)體組作用：組成：氣缸蓋、氣缸體、油底殼等二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用：組成：活塞、連桿、曲軸、飛輪等三、配氣機(jī)構(gòu)作用：組成：進(jìn)（排）氣門、搖臂、凸輪軸等四、供給系

作用：組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器等五、點(diǎn)火系

作用