發(fā)動機基本知識

1、發(fā)動機基本知識第1頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二（1） 按照行程分類 按照完成一個工作循環(huán)所需的活塞行程數(shù)可分為四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機。汽車發(fā)動機廣泛使用四行程內(nèi)燃機。（2） 按照氣缸數(shù)目分類 內(nèi)燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。 僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機第2頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。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?，F(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。第3頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二(3) 按照氣

2、缸的布置方式分類 內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角180(一般為90)稱為V型發(fā)動機，若兩列之間的夾角=180稱為對置式發(fā)動機。 單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的第4頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二第5頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二（4）按照冷卻方式分類 內(nèi)燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機和風(fēng)冷發(fā)動機。水冷發(fā)動機冷卻均勻，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。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻

3、水套中進行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的第6頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 風(fēng)冷發(fā)動機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)進行冷卻的。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二（5）按照燃料的類型分類內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。第8頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二第9頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二(6) 按照進氣方式分類 內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機和強制進氣(增壓式)發(fā)動機。第10頁，共30頁，2022

4、年，5月20日，18點24分，星期二大眾1.8T渦輪增壓發(fā)動機(1)第11頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二大眾1.8T渦輪增壓發(fā)動機(2)第12頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二NISSAN渦輪增壓發(fā)動機第13頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二上海大眾帕薩特1.8T轎車第14頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二上海大眾帕薩特1.8T轎車第15頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二中華尊馳1.8T型號轎車第16頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二奧迪A4-1.

5、8T型號轎車第17頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二上止點下止點活塞行程S燃燒室容積Vc工作容積Vh2* R =S曲柄半徑R總?cè)莘eVaVa=Vc+Vh第18頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二發(fā)動機常用術(shù)語1.上止點 活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運動時，活塞向上運動的最高位置，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 活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運動時，活塞向下運動的最低位置，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

6、活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180第19頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二4.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碨=2R.5.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（L），一般用Vh表示，即 D氣缸直徑（mm） S 活塞行程（mm）6.燃燒室容積 活塞位于上止點時，活塞上方的空間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，活塞上方的空間容積稱為氣缸總?cè)莘e 一般用Va表示 Va= Vc+ Vh第20頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二

7、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)動機的排量（L），一般用VL來表示，即VL Vhi Vh-氣缸工作容積 i氣缸數(shù)目9.壓縮比 壓縮比是發(fā)動機的一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，一般用表示。Va-氣缸總?cè)莘eVh-氣缸工作容積Vc-燃燒室容積通常汽油機的壓縮比為610,柴油機的壓縮比 比較高,一般為1622.第21頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二10.工作循環(huán)發(fā)動機完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程稱為一個工作循環(huán).11.四沖程發(fā)動機曲軸必須轉(zhuǎn)兩圈(720),活

8、塞上下往復(fù)運動四次,才能完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機稱為四沖程發(fā)動機.12.二沖程發(fā)動機曲軸只轉(zhuǎn)一圈(360),活塞上下往復(fù)運動兩次,就能完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機稱為二沖程發(fā)動機.第22頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 三、發(fā)動機的工作原理1.四行程汽油機工作原理 四行程汽油機的運轉(zhuǎn)是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)。進氣行程： 1.進氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣。2.隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力。3.進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響

9、，進氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.0750.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370400K。4.進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。第23頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二1.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。2.可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達上止點時壓縮行程結(jié)束?？扇蓟旌蠚鈮毫蛇_0.61.2MPa，溫度可達600700K(此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速

10、度越快，發(fā)動機功率也越大。壓縮行程第24頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二作功行程: 1.作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。 2.當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，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，最高壓力可達35MPa，最高溫度可達22002800K。 3.高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到1300160

11、0K。第25頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二排氣行程: 1.當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣。 2.活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，進行強制排氣。 3.活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。 4.實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。 小結(jié): 可見四行程汽油機經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作

12、循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復(fù)運動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。第26頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 1.四沖程柴油機與四沖程汽油機的比較 相同點： 每一個工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣四個行程， 不同點： 柴油機使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的形成，著火方式，燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機不同， 下面主要分析一下柴油機和汽油機在工作過程中的不同點2、四沖程柴油機的工作原理第27頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 進氣行程 柴油機吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合

13、氣，在進氣通道中沒有化油器，進氣阻力小，進氣終了時氣體壓力略高于汽油機而氣體溫度略低于汽油機。進氣終了時氣體壓力約為0.07850.0932MPa，氣體溫度約為300370K。 壓縮行程 壓縮行程壓縮的也是純空氣，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燒室，柴油和空氣在氣缸內(nèi)形成可燃混合氣并著火燃燒。柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多(一般為1622)，壓縮終了時氣體溫度和壓力都比汽油機高，大大超過了柴油機的自燃溫度。壓縮終了時，氣體壓力約為3.54.5MPa，氣體溫度約為7501000K，柴油機是壓縮后自燃著火的，不需要點火，故柴油機又稱為壓燃機。第28頁，共30頁，2022年，5月20日，18點24分，星期二 燃燒作功行程 柴油噴入氣缸后，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后便立即著火燃燒，柴油機的可燃混合氣是在氣缸內(nèi)部形成的，而不象汽油機那樣，混合氣主要是在氣缸外部的化油器中形成的。柴油機燃燒過程中氣缸內(nèi)出現(xiàn)的最高壓力要比汽油機高得多，可高達69MPa，最高溫度也可高達20002500K。作功終了時，氣體壓力約為0.20.4MPa，氣體溫度約為12001500K。 廢氣排放行程 柴油機的排氣行程和汽油機一樣，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大氣中去，排氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.1050.125MPa，氣體溫度約為80010