第一章發(fā)動機的工作原理和總體構造-2015

1、汽車發(fā)動機構造汽車發(fā)動機構造1-1. 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型一、發(fā)動機-將某一種形式的能量轉變?yōu)闉闄C械能的機器。 水力勢能：水輪機； 風能 ：風輪機； 電能 ：電動機； 太陽能 ：太陽能汽車； 熱能 ：燃料在發(fā)動機內部燃燒-內燃機； 燃料在發(fā)動機外部燃燒-外燃機。二、內燃機的應用 特點：熱效率高、體積小、重量輕、便于移動、起動性好 應用：廣泛應用于汽車、拖拉機、工程機械、摩托車、坦克、船艦、飛機、割草機等。內燃機與外燃機（蒸汽機）的對比內燃機與外燃機（蒸汽機）的對比蒸汽機蒸汽機內燃機內燃機輪船輪船割草機割草機 / 鏈鋸鏈鋸發(fā)電廠發(fā)電廠轎車轎車卡車卡車摩托車摩托車飛機飛機火車火車內燃機的應用內

2、燃機的應用汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（1 1）按活塞運動方式）按活塞運動方式往復活塞式往復活塞式旋轉活塞式旋轉活塞式汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類液體燃料發(fā)動機液體燃料發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機（2 2）按燃料種類）按燃料種類汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（3 3）按行程數）按行程數二行二行( (沖沖) )程程四行四行( (沖沖) )程程汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（4 4）按著火方式）按著火方式火花點火火花點火壓縮著火壓縮著火（5 5）按混合氣形成方式）按混合氣形成方式均質混合均質混合分層混合分層混合（6 6）按冷卻方式）按冷卻方式水冷水冷風冷風冷水冷和風冷發(fā)動機水冷和

3、風冷發(fā)動機汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（7 7）按進氣狀態(tài)）按進氣狀態(tài)非增壓非增壓/ /自然吸氣自然吸氣增壓增壓汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（8 8）按氣缸數）按氣缸數單缸單缸多缸多缸汽車發(fā)動機的分類汽車發(fā)動機的分類（9 9）按氣缸排列）按氣缸排列直列直列V V型型往復活塞式內燃機的基本結構往復活塞式內燃機的基本結構往復活塞式內燃機的基本術語往復活塞式內燃機的基本術語（1 1）上、下止點）上、下止點 活塞頂離曲軸回轉中心最遠處，即活塞最高位活塞頂離曲軸回轉中心最遠處，即活塞最高位置，稱為置，稱為上止點上止點（Top Dead Center, TDCTop Dead Center, TD

4、C）；）； 活塞頂離曲軸回轉中心最近處，即活塞最低點，活塞頂離曲軸回轉中心最近處，即活塞最低點，稱為稱為下止點下止點（Bottom Dead Center, BDCBottom Dead Center, BDC）。）。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。（2 2）活塞行程）活塞行程 活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即上、下止點之間的距離稱為上、下止點之間的距離稱為活塞行程活塞行程。一般用。一般用S表表示，對應一個活塞沖程，曲軸旋轉示，對應一個活塞沖程，曲軸旋轉180。（3 3）曲柄半徑）曲柄半徑曲軸旋轉中心到曲柄

5、銷中心之間的距離稱為曲軸旋轉中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半曲柄半徑徑，一般用，一般用R表示。通常活塞沖程為曲柄半徑的兩表示。通?；钊麤_程為曲柄半徑的兩倍，即倍，即S=2R。往復活塞式內燃機的基本術語往復活塞式內燃機的基本術語（4 4）氣缸工作容積）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，稱為氣缸工作容積氣缸工作容積。一般用一般用Vs表示：表示：式中：式中：D氣缸直徑氣缸直徑 mm； S活塞行程活塞行程 mm。（5 5）發(fā)動機排量）發(fā)動機排量 多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量

6、發(fā)動機排量。一般用。一般用VL表示：表示： VL= Vsi 式中：式中：Vs氣缸工容積；氣缸工容積； i 氣缸數目。氣缸數目。（6 6）燃燒室容積燃燒室容積 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燃燒室容積。一般。一般用用Vc表示表示(L)SDV62S104往復活塞式內燃機的基本術語往復活塞式內燃機的基本術語（7 7） 氣缸總容積氣缸總容積 活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總容積氣缸總容積。一般。一般用用Va表示，顯而易見，氣缸總容積就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，

7、表示，顯而易見，氣缸總容積就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即即 VaVcVs（8 8） 壓縮比壓縮比 壓縮比是發(fā)動機中一個非常重要的概念，壓縮比表示氣體的壓縮程度，壓縮比是發(fā)動機中一個非常重要的概念，壓縮比表示氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值 ，即氣缸總容積與燃燒，即氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為室容積之比稱為壓縮比壓縮比。一般用。一般用表示。表示。 式中：式中：Va 氣缸總容積；氣缸總容積；Vs 氣缸工作容積；氣缸工作容積； Vc 燃燒室容積；燃燒室容積；csccscaV1V=VVVVV 往復活塞式內燃機的基本術語往復

8、活塞式內燃機的基本術語 （9 9） 工作循環(huán)工作循環(huán) 每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)工作循環(huán)。（1010） 工況工況 發(fā)動機在某時刻的運行狀況。發(fā)動機在某時刻的運行狀況。 以發(fā)動機輸出的有效功率和曲軸轉速表示，以發(fā)動機輸出的有效功率和曲軸轉速表示，曲軸轉速即為內燃機曲軸轉速即為內燃機轉速。轉速。（1111）負荷率）負荷率內燃機在某一轉速下發(fā)出的有效功率與相同轉速下所能發(fā)出的最大有內燃機在某一轉速下發(fā)出的有效功率與相同轉速下所能發(fā)出的最大有效功

9、率的比值，以百分數表示。負荷率通常簡稱負荷。效功率的比值，以百分數表示。負荷率通常簡稱負荷。發(fā)動機在某轉速下發(fā)出的有效功率相同轉速下所能發(fā)出的最大有效功率X 100負荷率1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（1 1）四沖程汽油機工作原理）四沖程汽油機工作原理 進氣行程進氣行程汽油機將空氣與燃料先在氣缸外部的化油器中汽油機將空氣與燃料先在氣缸外部的化油器中（化油器式）、節(jié)氣門體處（單點噴射）或進（化油器式）、節(jié)氣門體處（單點噴射）或進氣道內（進氣道多點噴射）進行混合，形成可氣道內（進氣道多點噴射）進行混合，形成可燃混合氣后被吸人氣缸。燃混合氣后被吸人氣缸。進氣過程中，進氣門

10、開啟，排氣門關閉。隨著進氣過程中，進氣門開啟，排氣門關閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而氣缸內的壓力降低到大氣壓以容積增大，從而氣缸內的壓力降低到大氣壓以下，即在氣缸內造成真空吸力。這樣，可燃混下，即在氣缸內造成真空吸力。這樣，可燃混合氣便經進氣門被吸人氣缸。出于進氣系統(tǒng)有合氣便經進氣門被吸人氣缸。出于進氣系統(tǒng)有阻力，進氣終了時氣缸內的氣體壓力約為阻力，進氣終了時氣缸內的氣體壓力約為0.0750.09MPa。溫度達到溫度達到370400 K。1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（1 1）四沖程汽油機工作原

11、理）四沖程汽油機工作原理 壓縮行程壓縮行程 進氣門和排氣門都關閉；活塞從下止進氣門和排氣門都關閉；活塞從下止點向上止點運動；壓縮終了時，可燃混點向上止點運動；壓縮終了時，可燃混合氣壓力可達合氣壓力可達0.61.2 MPa， 溫度可達溫度可達600700 K。 壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的壓壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機效率越高，但太大容易引起機效率越高，但太大容易引起“爆震爆震” 。1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（1 1）四沖程汽油機工作原理）四沖程汽油機工作原理 作功行程作功行程壓縮行程結束

12、后，火花塞點火，混合氣壓縮行程結束后，火花塞點火，混合氣燃燒放熱作功。燃燒放熱作功。進氣門和排氣門都關閉；活塞從上止點進氣門和排氣門都關閉；活塞從上止點向下止點運動。向下止點運動。燃燒最高壓力可達燃燒最高壓力可達35 MPa，最高溫度，最高溫度可達可達22002800 K。作功終了時，作功終了時， 氣體壓力降低到氣體壓力降低到0.30.5 MPa，氣體溫度降低到，氣體溫度降低到13001600 K。1- 3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（1 1）四沖程汽油機工作原理）四沖程汽油機工作原理 排氣行程排氣行程進氣門關閉；進氣門關閉； 排氣門開啟。活塞從排氣門開啟。活塞從下止點

13、向上止點運動。排氣終止時，下止點向上止點運動。排氣終止時，氣體壓力約為氣體壓力約為0.1050.115 MPa，溫度約為溫度約為9001200 K。四沖程汽油機工作原理四沖程汽油機工作原理1- 3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（2 2）四沖程柴油機工作原理）四沖程柴油機工作原理 進氣行程進氣行程柴油機柴油機吸入氣缸的是純空氣吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣，在進氣而不是可燃混合氣，在進氣通道中通道中沒有節(jié)氣門沒有節(jié)氣門，進氣阻，進氣阻力小，進氣終了時氣體壓力力小，進氣終了時氣體壓力略高于汽油機而氣體溫度略略高于汽油機而氣體溫度略低于汽油機。低于汽油機。進氣終了時氣體壓力

14、約為進氣終了時氣體壓力約為0.0850.0850.095 MPa0.095 MPa，氣體溫，氣體溫度約為度約為310310340 K340 K。1- 3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（2 2）四沖程柴油機工作原理）四沖程柴油機工作原理 壓縮行程壓縮行程在壓縮行程接近上止點時，噴在壓縮行程接近上止點時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燒室，柴油和空氣在氣缸內形柴油和空氣在氣缸內形成可燃混合氣成可燃混合氣。柴油機的壓縮。柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多比比汽油機的壓縮比大很多(一一般為般為1622)，壓縮終了時氣體，壓縮終了時氣體溫度和壓力都比

15、汽油機高，大溫度和壓力都比汽油機高，大大超過柴油機的自燃溫度。大超過柴油機的自燃溫度。壓縮終了時氣體壓力約為壓縮終了時氣體壓力約為35 MPa，氣體溫度約為，氣體溫度約為7501000 K。1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（2 2）四沖程柴油機工作原理）四沖程柴油機工作原理 作功行程作功行程在壓縮終點，由于氣缸內的在壓縮終點，由于氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃點，溫度遠高于柴油的自燃點，柴油隨即自行柴油隨即自行壓縮著火壓縮著火，故，故柴油機又稱為柴油機又稱為壓燃機壓燃機。 柴油機燃燒過程中氣缸內出柴油機燃燒過程中氣缸內出現的最高壓力要比汽油機高現的最高壓力要比汽油機高得

16、多，可高達得多，可高達69 MPa，最，最高溫度也可高達高溫度也可高達18002200 K。作功終了時，氣體壓力約。作功終了時，氣體壓力約為為0.20.5 MPa，溫度約為，溫度約為10001200 K。1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理（2 2）四沖程柴油機工作原理）四沖程柴油機工作原理 排氣行程排氣行程柴油機的排氣行程和汽油機一柴油機的排氣行程和汽油機一樣，廢氣同樣經排氣管排入到樣，廢氣同樣經排氣管排入到大氣中去，排氣終了時，氣缸大氣中去，排氣終了時，氣缸內氣體壓力約為內氣體壓力約為0.1050.12 MPa，氣體溫度約為，氣體溫度約為700900 K。1-3. 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理四沖程柴油機、汽油機比較：四沖程柴油機、汽油機比較：相同點：相同點：1.1.每個工作循環(huán)曲軸轉兩周，每一沖程曲軸轉半周，進氣沖程進氣門開，排氣沖程排每個工作循環(huán)曲軸轉兩周，每一沖程曲軸轉半周，進氣沖程進氣門開，排氣沖程排氣門開，其余兩個沖程進、排氣門均關閉。氣門開，其余兩個沖程進、排氣門均關閉。2.2.四個沖程中，只有作功沖程產生動力，其余三個沖程消耗能量。四個沖程中，只有作功沖程產生動力，其余三個沖程消耗能量。3.3.必須用外力起動。必須用外力起動。4