第一節(jié)：汽車發(fā)動機(jī)的類型及工作原理ppt

第1章

汽車發(fā)動機(jī)總論學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能正確描述發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、作用和發(fā)動機(jī)的常用術(shù)語定義；

2.能簡單敘述發(fā)動機(jī)基本工作原理；

3.能夠正確描述發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造。什么是發(fā)動機(jī)？發(fā)動機(jī)（Engine）是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括如發(fā)動機(jī)（汽油發(fā)動機(jī)等）、外燃機(jī)（斯特林發(fā)動機(jī)、蒸汽機(jī)等）、電動機(jī)等。如發(fā)動機(jī)通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。發(fā)動機(jī)既適用于動力發(fā)生裝置，也可指包括動力裝置的整個(gè)機(jī)器（如：汽油發(fā)動機(jī)、航空發(fā)動機(jī)）。發(fā)動機(jī)最早誕生在英國，所以，發(fā)動機(jī)的概念也源于英語，它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機(jī)械裝置”。一、汽車發(fā)動機(jī)的類型

汽車發(fā)動機(jī)的分類方法很多，按照不同的分類方法可以把汽車發(fā)動機(jī)分成不同的類型。(1)按照行程分類汽車發(fā)動機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程和二行程發(fā)動機(jī)。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的發(fā)動機(jī)稱為四行程發(fā)動機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)發(fā)動稱為二行程發(fā)動機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)廣泛使用四行程發(fā)動機(jī)。(2)按照冷卻方式分類發(fā)動機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)。水冷發(fā)動機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動機(jī)是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)。

發(fā)動機(jī)冷卻水循壞方式動感視圖(3)按照氣缸數(shù)目分類

發(fā)動機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(jī)和多缸發(fā)動機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動機(jī)稱為多缸發(fā)動機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。六缸發(fā)動機(jī)工作示意圖(4)按照氣缸排列方式分類發(fā)動機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機(jī)。L型發(fā)動機(jī)1V型發(fā)動機(jī)2H型發(fā)動機(jī)3W發(fā)動機(jī)4轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)56水平對置發(fā)動機(jī)7轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)什么是L型發(fā)動機(jī)呢？又稱“直列”(LineEngine)發(fā)動機(jī)，是指汽缸是按直線排列的，它所有的汽缸均按同一角度并排成一個(gè)平面?！爸绷小币话阌肔代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)動機(jī)代號。思考L3、L4、L5、L6代表的含義？L3：表示直列3缸發(fā)動機(jī)。L4：表示直列4缸發(fā)動機(jī)。L5：表示直列5缸發(fā)動機(jī)。L6：表示直列6缸發(fā)動機(jī)。L4型發(fā)動機(jī)工作示意圖四沖程發(fā)動機(jī)做功過程直列發(fā)動機(jī)做工過程圖請思考直列發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：成本低，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性好，體積小穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛。缺點(diǎn)：當(dāng)排氣量和汽缸數(shù)增加時(shí)，發(fā)動機(jī)的長度將大大增加。直列4缸發(fā)動機(jī)，一般廣泛運(yùn)用于2.2升排量以下的發(fā)動機(jī)中。直列6缸發(fā)動機(jī)，目前的佼佼者就是著名的BMW，BMW直列6缸發(fā)動機(jī)凝聚了當(dāng)今量產(chǎn)發(fā)動機(jī)的頂尖技術(shù)，堪稱直列6缸的巔峰之作。V型發(fā)動機(jī)將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定的夾角布置在一起，使兩組汽缸形成兩個(gè)有一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形，故稱V型發(fā)動機(jī)。V型發(fā)動機(jī)的工作示意圖V型發(fā)動機(jī)的高度和長度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。尤其是現(xiàn)代汽車比較重視空氣動力學(xué)，要求汽車的迎風(fēng)面越小越好，也就是要求發(fā)動機(jī)蓋越低越好。常見的V型發(fā)動機(jī)有V6、V8、V10、V12。還有V3、V5以及V16。顧名思義，V代表發(fā)動機(jī)氣缸成V型排列，一般是60度，這樣可以抵消運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的震動，更加穩(wěn)定。也有75度和72度的。雷諾賽車甚至用了超過90度的廣角V10引擎。思考V型發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定（針對V6、V8、V12）、節(jié)省空間、有利于降低車身的風(fēng)阻系數(shù)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于保養(yǎng)和維修，并且造價(jià)較高。同時(shí)，V3、V5包括V10都由于其結(jié)構(gòu)或排量的原因，并不非常穩(wěn)定，尤其是作為F1發(fā)動機(jī)的V103L引擎，更是需要投入大量的精力和經(jīng)費(fèi)用于保證其穩(wěn)定性。代表車型：奧迪的A6、法拉利360、保時(shí)捷carrearGT、奔馳S600。分別使用V6,V8,V10,V12發(fā)動機(jī)。而V3主要是出現(xiàn)在一些摩托車上，V5據(jù)說在上一代大眾高爾夫上有使用。而V16則在一些豪華的老爺車上可以找到。什么是H型發(fā)動機(jī)？H型發(fā)動機(jī)及水平對置發(fā)動機(jī)，這也是V型發(fā)動機(jī)的一種，只不過V的夾角變成了180度了，一般為4缸或6缸。水平對置發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：低重心，產(chǎn)生的橫向震動容易被支架吸收、平順性好，有效將全車較重的發(fā)動機(jī)重心降低，更容易達(dá)到整體平衡.低振動：活塞運(yùn)動的平衡良好（180度左右抵消）。相比直列式，在曲軸方面所需的平衡重減少，有助轉(zhuǎn)速提升。它能保持650轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速，并保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)的工作。同樣相比其它發(fā)動機(jī)行駛油耗最低。缺點(diǎn)：造價(jià)高，發(fā)動機(jī)太寬，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)成本高。目前世界上只有“保時(shí)捷”和“斯巴魯”兩家汽車制造商生產(chǎn)水平對置發(fā)動機(jī)。水平對置發(fā)動機(jī)的工作示意圖W發(fā)動機(jī)W型發(fā)動機(jī)，W型發(fā)動機(jī)是德國大眾專屬發(fā)動機(jī)技術(shù)。將V型發(fā)動機(jī)的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯開（如帕薩特W8的小角度為15度），就成了W型發(fā)動機(jī)。或者說W型發(fā)動機(jī)的汽缸排列形式是由兩個(gè)小V形組成一個(gè)大V形。嚴(yán)格說來W型發(fā)動機(jī)還應(yīng)屬V型發(fā)動機(jī)的變種。大眾系列W型發(fā)動機(jī)的特性？優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)更緊湊，可以容納更多的汽缸數(shù)，有更大的排量。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性也不好。由于專利的原因，這種發(fā)動機(jī)只在大眾和奧迪，布加迪等少量車上可以見到，在歐版大眾高爾夫、歐版大眾帕薩特以及奧迪A8上，分別裝備著W6,W8和W12發(fā)動機(jī)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)全稱為三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。它是一種特殊的活塞式發(fā)動機(jī)。轉(zhuǎn)子活塞為一個(gè)凸弧邊三角形，當(dāng)轉(zhuǎn)子在近似橢圓的外旋輪線缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，弧邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)與缸壁保持接觸，從而使轉(zhuǎn)子弧面同缸壁之間形成三個(gè)相互分隔的工作室。這三個(gè)工作室的容積大小隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而周期性變化，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，各個(gè)工作室都能完成一次四個(gè)沖程的過程，這四個(gè)沖程同活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)的四個(gè)沖程相對應(yīng)，從而形成完整的工作循環(huán)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：升功率高，適合高轉(zhuǎn)速，括體積較小、重量輕、低重心、震動小等。缺點(diǎn)：費(fèi)油，污染環(huán)境，還有機(jī)器的壽命比較短。目前只有馬自達(dá)公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)運(yùn)用在汽車之上，其典型的就是馬自達(dá)RX-7RX-8等車型潛艇使用的斯特林發(fā)動機(jī)潛艇使用的斯特林發(fā)動機(jī)飛機(jī)的星型發(fā)動機(jī)噴氣式發(fā)動機(jī)(5)按照所用燃料分類

分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。(6)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類

發(fā)動機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動機(jī)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。（7）：按照是否電噴分類（8）：按照噴油位置的分類

（9）：按氣門的多少分：二、發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語1.發(fā)動機(jī)能量和運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特點(diǎn)：

發(fā)動機(jī)的工作過程是周期性地將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣，每進(jìn)行一次稱為一個(gè)工作循環(huán)。曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動四次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為四沖程發(fā)動機(jī)。曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運(yùn)動二次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為二沖程發(fā)動機(jī)。單缸發(fā)動機(jī)基本結(jié)構(gòu)1-機(jī)油泵；2-曲軸正時(shí)齒輪；3-凸輪軸正時(shí)齒輪；4-凸輪軸；6-排氣歧管；7-進(jìn)氣歧管；8-進(jìn)氣門；9-排氣門；10-化油器；11-火花塞；12-氣缸蓋；14-氣缸；15-活塞；18-活塞銷；21-飛輪；22-曲軸；24-油底殼四沖程汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)動感視圖字母名稱A進(jìn)氣門及搖桿和彈簧，由凸輪軸控制打開，彈簧復(fù)位。B氣門室蓋。C進(jìn)氣口，在進(jìn)氣門打開時(shí)，油氣混合物由此進(jìn)入汽缸。D汽缸蓋E冷卻水F曲軸箱（機(jī)體、缸體、中缸）G油底殼，盛放機(jī)油用，平時(shí)發(fā)動機(jī)不工作時(shí)，機(jī)油就回流到這里。H機(jī)油。I凸輪軸，極為重要的部件，控制進(jìn)氣和排氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)間。J排氣門及搖桿和彈簧，由凸輪軸控制打開，彈簧復(fù)位。K火花塞或噴油器。L排氣口，在排氣門打開時(shí)，燃燒廢氣由此排出汽缸。M活塞，在爆發(fā)壓力和曲軸慣性的作用下產(chǎn)生上下往復(fù)運(yùn)動。N連桿，連接曲軸，是活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過渡元件。O連桿軸承。P曲軸，被活塞及連桿驅(qū)動后帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，是發(fā)動機(jī)動力輸出的關(guān)鍵部件。發(fā)動機(jī)汽缸工作術(shù)語動感視圖2.發(fā)動機(jī)基本術(shù)語

1.上止點(diǎn)活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文縮寫詞TDC表示。

2.下止點(diǎn)活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文縮寫詞BDC表示。

3.活塞行程（S）上、下止點(diǎn)間的距離。

4.曲柄半徑（