第二章汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造

1、第二章第二章 汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造2.1 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機基本結(jié)構(gòu)與2.4 2.2 往復(fù)活塞式2.5 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱及型號編制規(guī)則2.3汽車發(fā)動機總體構(gòu)造汽車發(fā)動機總體構(gòu)造2.1 基本結(jié)構(gòu)與一 發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語1. 上止點活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當活塞向上運動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的極限位置，稱為上止點。2. 下止點活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當活塞向下運動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點。3. 活塞行程活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即上

2、、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180。4. 曲柄半徑曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降膬杀叮磗=2R5. 氣缸工作容積活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。一般用Vs表示：式中：D氣缸直徑，單位mm； S活塞行程，單位mm；發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語6. 燃燒室容積活塞位于上止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。一般用 Vc 表示。7. 氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用 Va 表示，顯而易見，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃

3、燒室容積之和，即VaVcVs發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語8. 發(fā)動機排量多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量。一般用 VL表示： VL= i*Vs式中：Vs氣缸工作容積； i 氣缸數(shù)目。9. 壓縮比氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用表示。 壓縮比是發(fā)動機中一個非常重要的概念，表示了氣體的壓縮程度發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語10.二沖程發(fā)動機：活塞往復(fù)兩個行程完成一個工作循環(huán)（曲軸旋轉(zhuǎn)一周）。11.四沖程發(fā)動機：活塞往復(fù)四個行程完成一個工作循環(huán)（曲軸旋轉(zhuǎn)一周）。12.負荷率（負荷）：發(fā)動機某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的

4、最大有效功率之比。 表示：百分數(shù)。：某時刻的運行狀況； 一般用 表示。發(fā)動機常用術(shù)語發(fā)動機常用術(shù)語1.四沖程發(fā)動機點燃式發(fā)動機：汽油機壓燃式發(fā)動機：柴油機2.二沖程發(fā)動機 (自學(xué)）二沖程汽油機：點燃二沖程柴油機：壓燃2.2 往復(fù)活塞式一一. .四沖程發(fā)動機的基本工作原理四沖程發(fā)動機的基本工作原理使使燃料燃料在氣缸中燃燒在氣缸中燃燒，形成形成高溫、高高溫、高壓壓的燃氣，的燃氣，推動活塞并通過連桿帶推動活塞并通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，將動曲軸旋轉(zhuǎn)，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。二.四沖程汽油機工作原理l 活塞運動過程活塞運動過程l 氣缸氣缸壓力及溫度變化壓力及溫度變化

5、l 進進、排氣門狀態(tài)排氣門狀態(tài) 隨或變化的曲線圖變化的曲線圖。表示：P-V或P=圖四沖程汽油機工作原理 進氣行程 曲線 ra 表示進氣行程, 活塞從上止點(r)向下止點(a)運動，進氣過程開始時，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，可燃混合氣通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。 四沖程汽油機工作原理 壓縮行程 曲線 ac 表示壓縮行程, 活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點(c)時壓縮行程結(jié)束。壓縮終了時可燃混合氣壓力

6、可達 0.61.2MPa，溫度可達 600700K。 四沖程汽油機工作原理 作功行程 曲線 cb 表示作功行程, 包括燃燒過程和膨脹過程，壓縮行程接近上止點時，火花塞點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，Z 點最高壓力可達 35MPa，最高溫度可達 22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當活塞運動到下止點(b)時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到 13001600K。四沖程汽油機工作過程 排氣行程 曲線br表示排氣行程, 活塞從下止點向上止點運動，把廢氣強制排出

7、到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。排氣終止(r)時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。 四沖程汽油機工作過程名名 稱稱 活塞運活塞運動方向動方向氣門狀態(tài)氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角動力動力曲軸旋轉(zhuǎn)曲軸旋轉(zhuǎn)曲線曲線示功圖示功圖對應(yīng)對應(yīng)進進 氣氣 飛輪慣性力飛輪慣性力壓壓 縮縮 飛輪慣性力飛輪慣性力作作 功功排排 氣氣 飛輪慣性力飛輪慣性力上上-下下開關(guān)0180ra 進氣門開啟進氣門開啟到關(guān)閉時期到關(guān)閉時期排氣門進氣門下下-上上開關(guān)540720br上上-下下關(guān)關(guān)360540cz下下-上上 關(guān)關(guān)180360ac排氣門開排氣門開啟到關(guān)閉

8、啟到關(guān)閉時期時期三.四沖程柴油機與汽油機比較進氣沖程做功沖程壓縮沖程排氣沖程四沖程柴油機示功圖四沖程柴油機示功圖汽汽油油機機示功圖示功圖特征點特征點進氣終點進氣終點a 壓縮終點壓縮終點c(1)Pa Pa Pa汽，汽， TaTa柴柴TaTa汽汽, ,(3)T(3)Tmax max P Pmaxmax并不同時達并不同時達到到壓力p/ Mpa0.080.090.81.53.06.50.350.50.1050.12 溫度T/ K3203806007502200280012001500900 1100 自然自然吸氣吸氣柴柴油油機機壓力p/ Mpa0.0850.09535690.20.50.1050.12

9、溫度T/ K31034075010001800220010001200 700900四沖程發(fā)動機示功圖特征點的熱力參數(shù)比較四沖程發(fā)動機示功圖特征點的熱力參數(shù)比較增增 壓壓 柴柴 油機油機壓力壓力p/ Mpa 0.0130.250.130.25 9160.50.80.120.13 溫度溫度 T/ K320450320450230026001300150010001100 柴油機柴油機 電控單點或多點（化油電控單點或多點（化油器式）器式） 新鮮充量新鮮充量純空氣純空氣 汽油汽油+空氣空氣=可燃可燃混合氣形成裝置混合氣形成裝置燃燒室燃燒室單點噴射：節(jié)氣門體單點噴射：節(jié)氣門體 多點噴射：進氣管道多點噴

10、射：進氣管道早期化油器式汽油機：早期化油器式汽油機： 化油器化油器點火方式點火方式 壓燃壓燃火花塞點火火花塞點火 壓縮比壓縮比1822 69 工作循環(huán)中缸內(nèi)工作循環(huán)中缸內(nèi)氣體狀態(tài)參數(shù)氣體狀態(tài)參數(shù) Pc 、Tc 較高較高 Tc、 Pc 較低，較低，TbTb、Pb Pb 高于高于柴油機的柴油機的TbTb、PbPb 四沖程柴油機與汽油機比較四沖程柴油機與汽油機比較柴油機柴油機電控（化油器式）汽油機電控（化油器式）汽油機功率調(diào)功率調(diào)節(jié)方式節(jié)方式 每循環(huán)噴油量每循環(huán)噴油量“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”進入氣缸混合氣量的多少進入氣缸混合氣量的多少( (節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣門調(diào)節(jié)) )“量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)”變化大，變化大，每循環(huán)吸入

11、空氣量基本每循環(huán)吸入空氣量基本相等相等 變范圍不大變范圍不大結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)（噴油泵、高壓油管、（噴油泵、高壓油管、噴油器）噴油器）點火系統(tǒng)（火花塞、分電器、點火系統(tǒng)（火花塞、分電器、點火線圈）點火線圈） 四沖程柴油機與汽油機比較四沖程柴油機與汽油機比較思考題四沖程汽油機和柴油機四沖程汽油機和柴油機工作原理和結(jié)構(gòu)差異的工作原理和結(jié)構(gòu)差異的根本原因是什么根本原因是什么汽油與柴油理化特性不同汽油與柴油理化特性不同1. 汽油機優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、工作噪聲小、起動容易、制造和維修費用低缺點：燃油消耗率高，燃油經(jīng)濟性差2. 柴油機優(yōu)點：壓縮比高，燃油消耗率平均比汽油機低20%-30%，

12、且價格低，所以燃油經(jīng)濟性好缺點：轉(zhuǎn)速低、不易蒸發(fā)，低溫起動性差、噪聲較大、質(zhì)量大、要求有較高的零部件強度、剛度，制造維修費用高四沖程柴油機與汽油機優(yōu)缺點對比自學(xué)：單缸二沖程內(nèi)燃機工作原理 二沖程汽油機 二沖程柴油機 二沖程、四沖程比較二沖程汽油機結(jié)構(gòu)第一行程：活塞自下向上運動，進行上方壓縮，下方進氣；接近上止點時，火花塞打火，混合氣燃燒。第二行程：活塞自上向下運動，在上方做功和換氣，下方進行混合氣與壓縮。二沖程柴油機思考題1. 理論上理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的動機的二倍二倍。2. 由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動機的運轉(zhuǎn)比較機的運轉(zhuǎn)比較均勻

13、平穩(wěn)均勻平穩(wěn)。3. 構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。4. 易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量較少。部件數(shù)量較少。5. 換氣時間短，換氣質(zhì)量較差。換氣時間短，換氣質(zhì)量較差。2.3 汽車發(fā)動機總體構(gòu)造1 機體組2 曲柄連桿機構(gòu)3 配氣機構(gòu)4 供給系5 點火系6 潤滑系7 冷卻系8 起動系1 機體組結(jié)構(gòu)：缸體，缸蓋，曲軸箱安裝運動件和附屬機構(gòu)的支承架；安裝運動件和附屬機構(gòu)的支承架；整機的支承基礎(chǔ)整機的支承基礎(chǔ)作用：2 曲柄連桿機構(gòu)：結(jié)構(gòu)A 是主要運動機構(gòu)：活塞作往復(fù)直線運動；曲軸作旋轉(zhuǎn)運動；連桿作平面運動 B 活塞力變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩，輸出動力（能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)）其他沖程

14、利用飛輪中儲存的動能克服各種阻力作用：活塞、連桿、曲軸、飛輪3 配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)：作用：定時啟、閉進、排氣門，實現(xiàn)缸內(nèi)充量的更換氣門組、傳動組、驅(qū)動組 汽油機燃油系統(tǒng)和進、排氣系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃油系統(tǒng)和進、排氣系統(tǒng)的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。4 供給系結(jié)構(gòu)：燃油供給系、空氣供給（進、排氣系統(tǒng)）柴油機燃油供給系汽油機供給系5 點火系火花塞、點火線圈、分電器、電源設(shè)備定時以足夠的能量點燃缸內(nèi)被壓縮的可燃混合氣結(jié)構(gòu)：作用:6 潤滑系機油濾清器、機油道、機油泵、機油散熱器等u減磨u冷卻u密封u防銹u清洗返回作用：結(jié)構(gòu)：桑塔納發(fā)動機潤滑系示意圖7 冷卻系水冷、 風(fēng)冷、 復(fù)合水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器散熱類型：結(jié)構(gòu)：作用：桑塔納發(fā)動機冷卻系示意圖8 起動裝置起動電機、傳遞機構(gòu)、離合裝置可靠起動結(jié)構(gòu)：作用： 動力性指標 經(jīng)濟性指標 強化指標 緊湊性指標 環(huán)境指標 可靠性指標 耐久性指標 工藝性指標內(nèi)燃機調(diào)整和運行特性（曲線）2