汽車發(fā)動機(jī)原理

1、第一章第一章 發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造找一發(fā)動機(jī)圖片外燃機(jī)外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)： 一、發(fā)動機(jī)的分類一、發(fā)動機(jī)的分類n1 1按燃料分類按燃料分類n2 2按著火方式分類按著火方式分類 n3 3按工作循環(huán)沖程數(shù)分類：按工作循環(huán)沖程數(shù)分類：四沖程和二沖程四沖程和二沖程n4 4缸數(shù)與排列分類：缸數(shù)與排列分類：單缸和多缸單缸和多缸n5 5冷卻方式分類：冷卻方式分類：液體冷卻和氣體冷卻液體冷卻和氣體冷卻n6. 按發(fā)動機(jī)進(jìn)氣形式分為：按發(fā)動機(jī)進(jìn)氣形式分為：增壓式和非增壓式增壓式和非增壓式發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)二、發(fā)動機(jī)型號編制規(guī)則二、發(fā)動機(jī)型號編制規(guī)則n 汽油發(fā)動機(jī)汽油發(fā)動機(jī)n

2、柴油發(fā)動機(jī)柴油發(fā)動機(jī)n 壓縮天然氣發(fā)動機(jī)壓縮天然氣發(fā)動機(jī)n 液化石油氣發(fā)動機(jī)液化石油氣發(fā)動機(jī)n 雙燃料發(fā)動機(jī)雙燃料發(fā)動機(jī) 活塞式內(nèi)燃機(jī)分為水冷式和風(fēng)冷式兩種?；钊絻?nèi)燃機(jī)分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。結(jié)構(gòu)特征符號結(jié)構(gòu)特征符號無符號無符號: : 水冷水冷 F: F: 風(fēng)冷風(fēng)冷 N: N: 凝氣冷卻凝氣冷卻 S: S: 十字頭式十字頭式 Dz: Dz: 可倒轉(zhuǎn)可倒轉(zhuǎn) Z: Z: 增壓增壓 ZL: ZL: 增壓中冷增壓中冷 1、工作循環(huán)工作循環(huán)(Working Cycle): 2、上、下止點(diǎn)、上、下止點(diǎn) 3、活塞行程、活塞行程 4、氣缸工作容積、氣缸工作容積(Volume)5、發(fā)動機(jī)排量、發(fā)動機(jī)排量(Di

3、splacement)三、發(fā)動機(jī)的常用術(shù)語三、發(fā)動機(jī)的常用術(shù)語6、燃燒室容積、燃燒室容積7、氣缸總?cè)莘e、氣缸總?cè)莘e8、壓縮比、壓縮比(Compression ratio)9、工況、工況10、負(fù)荷率、負(fù)荷率四、發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)四、發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)1、動力性能指標(biāo)包括動力性能指標(biāo)包括有效轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩Te，有效功率，有效功率Pe ，平均有效壓力，平均有效壓力pme, 曲軸轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)速n 有效轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩Te有效功率有效功率Pe 3210()609550eeeT nnpTkW式中：式中：Te有效轉(zhuǎn)矩，有效轉(zhuǎn)矩，Nm； n曲軸轉(zhuǎn)速，曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。平均有效壓力平均有效壓力pme曲軸轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)速

4、n有效熱效率有效熱效率: 燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)稱為有燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)稱為有效熱效率，記作效熱效率，記作 e。2、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)包括、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)包括 有效燃油消耗率有效燃油消耗率ge：單位時間內(nèi)單位有效功的燃油消耗量，通常用單位時間內(nèi)單位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其單位為表示，其單位為g/kWh3、強(qiáng)化指標(biāo)、強(qiáng)化指標(biāo) 強(qiáng)化指標(biāo)是指發(fā)動機(jī)承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)，一般強(qiáng)化指標(biāo)是指發(fā)動機(jī)承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)，一般包括包括升功率升功率和和強(qiáng)化系數(shù)強(qiáng)化系數(shù)等。等。4、緊湊性指標(biāo)、緊湊性指標(biāo)用來表征發(fā)動機(jī)總體結(jié)構(gòu)緊湊程度的指標(biāo)，

5、通常用比容積和比質(zhì)量衡量。用來表征發(fā)動機(jī)總體結(jié)構(gòu)緊湊程度的指標(biāo)，通常用比容積和比質(zhì)量衡量。比容積比容積比質(zhì)量比質(zhì)量 5、環(huán)境性能指標(biāo)環(huán)境性能指標(biāo) 排放：排放：有害氣體有害氣體CO、HC、NOx、顆粒物、顆粒物PM 噪音噪音溫室氣體：溫室氣體： 二氧化碳二氧化碳CO2等等起動性能起動性能6、可靠性指標(biāo)、可靠性指標(biāo)表征發(fā)動機(jī)在規(guī)定的使用條件下，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)。表征發(fā)動機(jī)在規(guī)定的使用條件下，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)。7、耐久性指標(biāo)、耐久性指標(biāo)指發(fā)動機(jī)主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。指發(fā)動機(jī)主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。1、速度特性曲線、速度特性曲線性能指標(biāo)隨發(fā)動機(jī)曲性能指

6、標(biāo)隨發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機(jī)的速度特性為發(fā)動機(jī)的速度特性曲線。曲線。五、五、 發(fā)動機(jī)特性曲線發(fā)動機(jī)特性曲線 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)隨其發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)隨其調(diào)整狀況及運(yùn)行工況調(diào)整狀況及運(yùn)行工況 (負(fù)荷、轉(zhuǎn)速負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化而變化的關(guān)系曲線稱為發(fā)動機(jī)的特性曲線。變化的關(guān)系曲線稱為發(fā)動機(jī)的特性曲線。發(fā)動機(jī)負(fù)荷率：發(fā)動機(jī)負(fù)荷率：外特性：外特性：部分速度特性：部分速度特性：2、發(fā)動機(jī)工作狀況、發(fā)動機(jī)工作狀況通常用功率和曲軸轉(zhuǎn)速來表示。通常用功率和曲軸轉(zhuǎn)速來表示。進(jìn)氣行程（進(jìn)氣行程（Intake） 進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉

7、，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動。 空氣和汽油的混合物被吸入氣缸空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混，在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。合氣。 進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.080.09 MPa，溫度達(dá)到，溫度達(dá)到320400 K。四沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)包括四個活塞行程：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)包括四個活塞行程：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣一、四沖程汽油機(jī)的工作原理一、四沖程汽油機(jī)的工作原理示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟活塞大氣壓力線大氣

8、壓力線PVra示功圖示功圖上止點(diǎn)下止點(diǎn)進(jìn)氣行程（進(jìn)氣行程（Intake）壓縮行程（壓縮行程（Compression） 進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動; 氣缸容積逐漸變小，氣缸內(nèi)混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。氣缸容積逐漸變小，氣缸內(nèi)混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。 壓縮終了時，混合氣壓力可達(dá)壓縮終了時，混合氣壓力可達(dá)0.81.5 MPa，溫度可達(dá)，溫度可達(dá)600750 K。 采用大壓縮比，可提高壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度，從而加快燃燒采用大壓縮比，可提高壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發(fā)動機(jī)熱效率。但太

9、大容易引起速度，提高發(fā)動機(jī)熱效率。但太大容易引起“爆震爆震”和和“表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火”，通，通常常=611進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比：=Va/VcPVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度600800K，壓力6001500kPa壓縮行程壓縮行程作功行程（作功行程（Power/Expansion） 進(jìn)排氣門仍然關(guān)閉。進(jìn)排氣門仍然關(guān)閉。 壓縮行程結(jié)束時，點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，并放壓縮行程結(jié)束時，點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，并放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動活塞從出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動活塞

10、從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。 燃燒最高壓力可達(dá)燃燒最高壓力可達(dá)36.5 MPa，最高溫度可達(dá)，最高溫度可達(dá)22002800 K。作功終。作功終了時，氣體壓力降低到了時，氣體壓力降低到0.350.5 MPa，氣體溫度降低到，氣體溫度降低到12001700 K。進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)瞬時最高：溫度22002800K，壓力35MPa作功終了：溫度12001700K，壓力300500kPa作功行程作功行程排氣行程（排氣行程（Exhaust） 進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟；活塞從下

11、止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動。進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟；活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動。 膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經(jīng)排氣門排出氣膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經(jīng)排氣門排出氣缸。缸。 排氣行程結(jié)束后，殘留在燃燒室內(nèi)的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣排氣行程結(jié)束后，殘留在燃燒室內(nèi)的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為壓力約為0.1050.12 MPa，溫度約為，溫度約為9001100 K。 進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度9001200K壓力105125kPa殘余廢氣排氣行程排氣行程二、四沖程柴油機(jī)的工作原理二、四沖程柴油機(jī)的工作

12、原理進(jìn)氣行程（進(jìn)氣行程（Intake） 進(jìn)入氣缸的是純凈的空氣。進(jìn)入氣缸的是純凈的空氣。 因進(jìn)氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進(jìn)氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同因進(jìn)氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進(jìn)氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同汽油機(jī)相比，進(jìn)氣終了時缸內(nèi)氣體汽油機(jī)相比，進(jìn)氣終了時缸內(nèi)氣體壓力略高壓力略高，約為，約為0.0850.095 Ma，而，而溫溫度略低度略低，約為，約為310340 K。壓縮行程（壓縮行程（Compression）柴油機(jī)的壓縮比大柴油機(jī)的壓縮比大(一般為一般為1622)，壓縮終了時缸內(nèi)氣體壓力約為，壓縮終了時缸內(nèi)氣體壓力約為35 MPa，溫度約為，溫度約為7501000 K，都比汽油機(jī)的高

13、。，都比汽油機(jī)的高。 壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。作功行程（作功行程（Power/Expansion） 壓縮行程結(jié)束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時，缸內(nèi)溫壓縮行程結(jié)束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時，缸內(nèi)溫度高于柴油自燃溫度，度高于柴油自燃溫度，柴油自行著火燃燒。柴油自行著火燃燒。 燃燒氣體最高壓力燃燒氣體最高壓力69 MPa，最高溫度也可高達(dá)，最高溫度也可高達(dá)18002500 K。 作功終了時，氣體壓力約為作功終了時，氣體壓力約為0.20.5 MPa，溫度約為，溫度約為10001200 K。排氣行程（排氣行程（Exhaust） 排氣終

14、了時，缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為排氣終了時，缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為0.1050.12 MPa，氣體溫度約為，氣體溫度約為700900 K。說明：說明：汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、易起動、噪音低等，多用于轎車；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、易起動、噪音低等，多用于轎車； 柴油機(jī)壓縮比大，經(jīng)濟(jì)性好，多用于柴油機(jī)壓縮比大，經(jīng)濟(jì)性好，多用于5t以上的貨車等；以上的貨車等； 四個行程中，僅有一個作功行程，故不采取其它措施的情況四個行程中，僅有一個作功行程，故不采取其它措施的情況下發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；下發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定； 多缸發(fā)動機(jī)的每一個氣缸內(nèi)，所有的工作過程是相同的。多缸發(fā)動機(jī)的每一個氣缸內(nèi)，所有的工作過程是相同的。兩個活塞

15、行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成一個工作循環(huán)。兩個活塞行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成一個工作循環(huán)。第一沖程第一沖程第二沖程第二沖程第一沖程：第一沖程：活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入氣缸，與此同時將氣缸內(nèi)的燃燒廢氣經(jīng)排氣門清掃出氣缸，并且實(shí)現(xiàn)對新鮮氣缸，與此同時將氣缸內(nèi)的燃燒廢氣經(jīng)排氣門清掃出氣缸，并且實(shí)現(xiàn)對新鮮空氣的壓縮?？諝獾膲嚎s。 第二沖程：第二沖程：活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，噴油器向氣缸內(nèi)噴油，同時柴油與活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，噴油器向氣缸內(nèi)噴油，同時柴油與氣缸內(nèi)的高壓空氣混合并且進(jìn)行燃燒，推動活塞

16、做功，在做功終了的瞬間，氣缸內(nèi)的高壓空氣混合并且進(jìn)行燃燒，推動活塞做功，在做功終了的瞬間，排氣門打開。排氣門打開。 三、發(fā)動機(jī)的基本構(gòu)造三、發(fā)動機(jī)的基本構(gòu)造機(jī)體組：機(jī)體組：包括包括氣缸體氣缸體、氣缸蓋及油底殼等。、氣缸蓋及油底殼等。 機(jī)體組的作用是作為發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)的裝配基體，且其本身的許多機(jī)體組的作用是作為發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)的裝配基體，且其本身的許多部分又分別是曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分部分又分別是曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分兩個機(jī)構(gòu)兩個機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu) 利用飛輪貯存和輸出能量，完成整個工作循環(huán)

17、。利用飛輪貯存和輸出能量，完成整個工作循環(huán)。 利用燃燒室產(chǎn)生壓力推動活塞實(shí)現(xiàn)熱能及動能的轉(zhuǎn)換。利用燃燒室產(chǎn)生壓力推動活塞實(shí)現(xiàn)熱能及動能的轉(zhuǎn)換。 利用氣門與活塞的合理運(yùn)動的配合，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)的全過程。利用氣門與活塞的合理運(yùn)動的配合，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)的全過程。五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)：供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)、 起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造2. 氣缸體的特點(diǎn)氣缸體的特點(diǎn)（1）水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體）水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體；和上曲軸箱常鑄成一體；（2）風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸體與）風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸體與曲軸箱分別鑄造曲軸箱分別鑄造;（

18、3）氣缸體上部的圓柱形）氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動的空間；腔為曲軸運(yùn)動的空間；（4）在氣缸體內(nèi)部鑄有許）在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋、冷卻水套和潤多加強(qiáng)筋、冷卻水套和潤滑油道等滑油道等。曲柄連桿機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)：包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。作用：作用：是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并輸出動力的機(jī)構(gòu)是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并輸出動力的機(jī)構(gòu)組成：組成：進(jìn)氣門、排氣門、搖進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸以

19、及凸輪軸定時帶（齒）軸以及凸輪軸定時帶（齒）輪等。輪等。作用：作用：使可燃混合氣及時充使可燃混合氣及時充入氣缸，并及時從氣缸排出入氣缸，并及時從氣缸排出廢氣。廢氣。配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)組成：組成：燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進(jìn)氣管、排燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。氣管、排氣消聲器等。作用：作用：把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進(jìn)行燃燒，并把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進(jìn)行燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。組成：組成：蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈以及火花塞等；蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈以及火花塞等；作用：作用：保證按規(guī)定時刻及時點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。保證按規(guī)定時刻及時點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)組成：組成：水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、百葉窗水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、百葉窗、分水管以及氣缸體和氣缸蓋內(nèi)鑄出分水管以及氣缸體和