汽車概論-第2章發(fā)動機之工作原理-課件

12/3/20221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/20222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/20223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的基本術(shù)語

工作循環(huán)

進氣

壓縮

作功

排氣12/3/20224北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的基本術(shù)語

工作循環(huán)12/1/20224北京郵電大12/3/20225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/20226北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20226北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖12/3/20227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖12/1/20227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)

上止點（TopDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的位置

下止點（BottomDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置

活塞行程S

上下止點之間的距離

曲柄半徑R

曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離

氣缸工作容積VS（L）

活塞由上止點運動到下止點，活塞頂部所掃過的容積

VS=(π/4)D2·S×10-612/3/20228北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院上止點（TopDeadCenter）12/1/20

內(nèi)燃機排量VL（L）

所有氣缸的工作容積之和

VL=i·VS

燃燒室容積（壓縮容積）VC

活塞位于上止點時，活塞頂部上方的容積

氣缸總?cè)莘eVa

氣缸工作容積與燃燒室容積之和

Va=VS+VC

壓縮比ε

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比

ε=Va/VC=1+VS/VC

ε表示氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度

ε↑→（壓縮終了氣體）P、T↑

汽油機一般7～10，柴油機一般14～2212/3/20229北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院內(nèi)燃機排量VL（L）12/1/20229北京郵電大學(xué)自

內(nèi)燃機直接以燃料燃燒所生成的燃料產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機

活塞式內(nèi)燃機（汽車發(fā)動機）往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式

燃氣輪機

外燃機燃料燃燒加熱其它工質(zhì)（水）

蒸氣機

汽輪機發(fā)動機的分類12/3/202210北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的分類12/1/202210北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

根據(jù)所用燃料種類

汽油機：以汽油為燃料，空氣與汽油在氣缸外混合，形成可燃混合氣后進入氣缸，經(jīng)壓縮后依靠火花塞產(chǎn)生電火花引起燃燒。

柴油機：以柴油為燃料，進氣過程中進入汽缸的是純空氣，壓縮終了時噴入柴油，柴油與空氣在汽缸內(nèi)混合，由于空氣經(jīng)壓縮后所達到的溫度能引起柴油的自燃，這種內(nèi)燃機也稱為壓燃式內(nèi)燃機。

氣體燃料發(fā)動機：

天然氣、液化石油氣等。12/3/202211北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

根據(jù)所用燃料種類12/1/202211北京郵電大學(xué)自動

按沖程數(shù)

四沖程發(fā)動機

二沖程發(fā)動機12/3/202212北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院按沖程數(shù)12/1/202212北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

按氣缸數(shù)

單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機

按氣缸排列方式

直列立式、直列臥式、V型發(fā)動機

按冷卻方式

風(fēng)冷發(fā)動機、水冷發(fā)動機

按進氣方式

增壓發(fā)動機、非增壓發(fā)動機

按著火方式

點燃式發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機12/3/202213北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院按氣缸數(shù)12/1/202213北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程內(nèi)燃機工作循環(huán)

工作循環(huán)

進氣行程

壓縮行程

作功行程

排氣行程12/3/202214北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程內(nèi)燃機工作循環(huán)

工作循環(huán)12/1/202214北京

工作循環(huán)特點行程活塞運動氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進氣門排氣門第一上→下開關(guān)00→1800進氣第二下→上關(guān)關(guān)1800→3600壓縮第三上→下關(guān)關(guān)3600→5400作功第四下→上關(guān)開5400→7200排氣12/3/202215北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

工作循環(huán)特點行程活塞運動氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進氣門排氣門四沖程汽油機工作原理

進氣行程

12/3/202216北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程汽油機工作原理

進氣行程12/1/202216北京

壓縮行程

12/3/202217北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

壓縮行程12/1/202217北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

作功行程

12/3/202218北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

作功行程12/1/202218北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院排氣行程

12/3/202219北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院排氣行程12/1/202219北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院三、四沖程柴油機工作原理12/3/202220北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院三、四沖程柴油機工作原理12/1/202220北京郵電大學(xué)自發(fā)動機的總體構(gòu)造12/3/202221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的總體構(gòu)造12/1/202221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

機體組

機體氣缸體+曲軸箱的連鑄體

構(gòu)成氣缸的零件稱做氣缸體

支承曲軸的零件稱作曲軸箱骨架作用，安裝各個機構(gòu)和系統(tǒng)

氣缸蓋組成燃燒室，布置各零件12/3/202223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院機體組12/1/202223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

曲柄連桿機構(gòu)

主要件活塞、連桿、曲軸

功用將活塞的往復(fù)直線運動→曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力活塞連桿組曲軸飛輪組機體組12/3/202224北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

曲柄連桿機構(gòu)活塞連桿組曲軸飛輪組機體組12/1/202

配氣機構(gòu)12/3/202225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

配氣機構(gòu)12/1/202225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院凸輪軸挺柱推桿搖臂氣門與氣門座氣門導(dǎo)管氣門彈簧

配氣機構(gòu)

功用定時開啟和關(guān)閉進排氣門

主要部件氣門組傳動組12/3/202226北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院凸輪軸挺柱推桿搖臂氣門與氣門座氣門導(dǎo)管氣門彈簧

配氣機構(gòu)12/3/202227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)將燃油及時供給氣缸

進、排氣系統(tǒng)將空氣及時供給氣缸將廢氣及時排除12/3/202228北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

供給系統(tǒng)12/1/202228北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

點火系統(tǒng)

汽油機點燃混合氣12/3/202229北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

點火系統(tǒng)12/1/202229北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

冷卻系

功用防止發(fā)動機過熱，及時散熱

分類風(fēng)冷系水冷系12/3/202230北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院冷卻系12/1/202230北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202231北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202231北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

潤滑系

功用潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐

潤滑方式壓力潤滑飛濺潤滑12/3/202232北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院潤滑系12/1/202232北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

起動系

利用外力起動發(fā)動機12/3/202233北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

起動系12/1/202233北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202234北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202234北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院主要性能指標(biāo)

發(fā)動機的性能指標(biāo)

用來衡量發(fā)動機性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)

動力性指標(biāo)：表征內(nèi)燃機對外作功能力

經(jīng)濟性指標(biāo)：發(fā)動機油耗

環(huán)境指標(biāo)：排放性和噪聲水平

強化指標(biāo)：承受熱負荷和機械負荷的能力

緊湊性指標(biāo)：表征發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)緊湊程度

可靠性指標(biāo)：表征發(fā)動機正常持續(xù)工作能力

耐久性指標(biāo)：主要零件磨損損壞的極限時間

工藝性指標(biāo)：制造工藝性和維修工藝性好壞12/3/202235北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院主要性能指標(biāo)

發(fā)動機的性能指標(biāo)12/1/202235北京

動力性指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩

發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩:

Te（單位：N·m）發(fā)動機轉(zhuǎn)速

發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù):n（單位：r/min）

n一般范圍

車用汽油機：4000~6000r/min

車用柴油機：2000~4000r/min

有效功率

發(fā)動機曲軸的輸出功率:

Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)12/3/202236北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院動力性指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩12/1/202236北京郵電大學(xué)自動速度特性與負荷

發(fā)動機特性

發(fā)動機性能指標(biāo)隨工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機特性

這種關(guān)系以曲線的形式表示，稱為發(fā)動機特性曲線參見彩圖！12/3/202237北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院速度特性與負荷發(fā)動機特性12/1/202237北京郵電大經(jīng)濟性指標(biāo)有效熱效率ηe燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)百公里油耗（90km/h）12/3/202238北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院經(jīng)濟性指標(biāo)有效熱效率ηe12/1/202238北京郵電大學(xué)自環(huán)境指標(biāo)

有害排放物

汽油機

主要是廢氣中的CO和HC的量

對柴油機

主要是廢氣中的NOx和顆粒的排放量

發(fā)動機的噪聲

是汽車噪聲的主要來源

約占城市噪聲的75%12/3/202239北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院環(huán)境指標(biāo)

有害排放物12/1/202239北京郵電大學(xué)自動

汽油車一氧化碳不超過2.2g/km，碳氫化合物不超過0.5g/km；柴油車一氧化碳不超過1.0g/km，碳氫化合物不超過0.7g/km，顆粒物不超過0.08g/km。這是歐洲Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)。 與歐洲Ⅰ、Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)在機動車熱啟動的情況下進行檢驗不同，歐洲Ⅲ號標(biāo)準(zhǔn)將改為冷啟動，過去在檢驗時給予的發(fā)動后40秒再行檢驗的通融時間不再有效，據(jù)測算，機動車一氧化碳排放量將在原有基礎(chǔ)上減少30%，碳氧和氮氧化合物分別減少40%.

汽車排放標(biāo)準(zhǔn)歐2，歐3的解釋12/3/202240北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院 汽油車一氧化碳不超過2.2g/km，碳氫化合物不超過0.5法規(guī)名稱車型CO(g/km)HC(g/km)NOx(g/km)HC+NOx(g/km)PM(g/km)實施日期歐洲Ⅲ號汽油車2.30.20.15形式認證2000.1.1柴油車0.640.50.560.05一致性認證2019.1.1歐洲IV號汽油車10.10.080.025形式認證2019.1.1柴油車0.50.250.3一致性認證2019.1.1歐洲汽車排放標(biāo)準(zhǔn)

12/3/202241北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院法規(guī)車型COHCNOxHC+NOxPM實施歐洲汽油車2.30謝謝謝謝12/3/202243北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202244北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202245北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的基本術(shù)語

工作循環(huán)

進氣

壓縮

作功

排氣12/3/202246北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的基本術(shù)語

工作循環(huán)12/1/20224北京郵電大12/3/202247北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202248北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/20226北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖12/3/202249北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖12/1/20227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)

上止點（TopDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的位置

下止點（BottomDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置

活塞行程S

上下止點之間的距離

曲柄半徑R

曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離

氣缸工作容積VS（L）

活塞由上止點運動到下止點，活塞頂部所掃過的容積

VS=(π/4)D2·S×10-612/3/202250北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院上止點（TopDeadCenter）12/1/20

內(nèi)燃機排量VL（L）

所有氣缸的工作容積之和

VL=i·VS

燃燒室容積（壓縮容積）VC

活塞位于上止點時，活塞頂部上方的容積

氣缸總?cè)莘eVa

氣缸工作容積與燃燒室容積之和

Va=VS+VC

壓縮比ε

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比

ε=Va/VC=1+VS/VC

ε表示氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度

ε↑→（壓縮終了氣體）P、T↑

汽油機一般7～10，柴油機一般14～2212/3/202251北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院內(nèi)燃機排量VL（L）12/1/20229北京郵電大學(xué)自

內(nèi)燃機直接以燃料燃燒所生成的燃料產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機

活塞式內(nèi)燃機（汽車發(fā)動機）往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式

燃氣輪機

外燃機燃料燃燒加熱其它工質(zhì)（水）

蒸氣機

汽輪機發(fā)動機的分類12/3/202252北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的分類12/1/202210北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

根據(jù)所用燃料種類

汽油機：以汽油為燃料，空氣與汽油在氣缸外混合，形成可燃混合氣后進入氣缸，經(jīng)壓縮后依靠火花塞產(chǎn)生電火花引起燃燒。

柴油機：以柴油為燃料，進氣過程中進入汽缸的是純空氣，壓縮終了時噴入柴油，柴油與空氣在汽缸內(nèi)混合，由于空氣經(jīng)壓縮后所達到的溫度能引起柴油的自燃，這種內(nèi)燃機也稱為壓燃式內(nèi)燃機。

氣體燃料發(fā)動機：

天然氣、液化石油氣等。12/3/202253北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

根據(jù)所用燃料種類12/1/202211北京郵電大學(xué)自動

按沖程數(shù)

四沖程發(fā)動機

二沖程發(fā)動機12/3/202254北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院按沖程數(shù)12/1/202212北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

按氣缸數(shù)

單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機

按氣缸排列方式

直列立式、直列臥式、V型發(fā)動機

按冷卻方式

風(fēng)冷發(fā)動機、水冷發(fā)動機

按進氣方式

增壓發(fā)動機、非增壓發(fā)動機

按著火方式

點燃式發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機12/3/202255北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院按氣缸數(shù)12/1/202213北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程內(nèi)燃機工作循環(huán)

工作循環(huán)

進氣行程

壓縮行程

作功行程

排氣行程12/3/202256北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程內(nèi)燃機工作循環(huán)

工作循環(huán)12/1/202214北京

工作循環(huán)特點行程活塞運動氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進氣門排氣門第一上→下開關(guān)00→1800進氣第二下→上關(guān)關(guān)1800→3600壓縮第三上→下關(guān)關(guān)3600→5400作功第四下→上關(guān)開5400→7200排氣12/3/202257北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

工作循環(huán)特點行程活塞運動氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進氣門排氣門四沖程汽油機工作原理

進氣行程

12/3/202258北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院四沖程汽油機工作原理

進氣行程12/1/202216北京

壓縮行程

12/3/202259北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

壓縮行程12/1/202217北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

作功行程

12/3/202260北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

作功行程12/1/202218北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院排氣行程

12/3/202261北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院排氣行程12/1/202219北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院三、四沖程柴油機工作原理12/3/202262北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院三、四沖程柴油機工作原理12/1/202220北京郵電大學(xué)自發(fā)動機的總體構(gòu)造12/3/202263北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院發(fā)動機的總體構(gòu)造12/1/202221北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202264北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202222北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

機體組

機體氣缸體+曲軸箱的連鑄體

構(gòu)成氣缸的零件稱做氣缸體

支承曲軸的零件稱作曲軸箱骨架作用，安裝各個機構(gòu)和系統(tǒng)

氣缸蓋組成燃燒室，布置各零件12/3/202265北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院機體組12/1/202223北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

曲柄連桿機構(gòu)

主要件活塞、連桿、曲軸

功用將活塞的往復(fù)直線運動→曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力活塞連桿組曲軸飛輪組機體組12/3/202266北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

曲柄連桿機構(gòu)活塞連桿組曲軸飛輪組機體組12/1/202

配氣機構(gòu)12/3/202267北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

配氣機構(gòu)12/1/202225北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院凸輪軸挺柱推桿搖臂氣門與氣門座氣門導(dǎo)管氣門彈簧

配氣機構(gòu)

功用定時開啟和關(guān)閉進排氣門

主要部件氣門組傳動組12/3/202268北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院凸輪軸挺柱推桿搖臂氣門與氣門座氣門導(dǎo)管氣門彈簧

配氣機構(gòu)12/3/202269北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202227北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)將燃油及時供給氣缸

進、排氣系統(tǒng)將空氣及時供給氣缸將廢氣及時排除12/3/202270北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

供給系統(tǒng)12/1/202228北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

點火系統(tǒng)

汽油機點燃混合氣12/3/202271北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

點火系統(tǒng)12/1/202229北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

冷卻系

功用防止發(fā)動機過熱，及時散熱

分類風(fēng)冷系水冷系12/3/202272北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院冷卻系12/1/202230北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202273北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202231北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

潤滑系

功用潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐

潤滑方式壓力潤滑飛濺潤滑12/3/202274北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院潤滑系12/1/202232北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

起動系

利用外力起動發(fā)動機12/3/202275北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院

起動系12/1/202233北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/3/202276北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院12/1/202234北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院主要性能指標(biāo)

發(fā)動機的性能指標(biāo)

用來衡量發(fā)動機性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)

動力性指標(biāo)：表征內(nèi)燃機對外作功能力

經(jīng)濟性指標(biāo)：發(fā)動機油耗

環(huán)境指標(biāo)：排放性和噪聲水平

強化指標(biāo)：承受熱負荷和機械負荷的能力

緊湊性指標(biāo)：表征發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)緊湊程度

可靠性指標(biāo)：表征發(fā)動機正常持續(xù)工作能力

耐久性指標(biāo)：主要零件磨損損壞的極限時間

工藝性指標(biāo)：制造工藝性和維修工藝性好壞12/3/202277北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院主要性能指標(biāo)

發(fā)動機的性能指標(biāo)12/1/202235北京

動力性指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩

發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩:

Te（單位：N·m）發(fā)動機轉(zhuǎn)速

發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù):n（單位：r/min）

n一般范圍

車用汽油機：4000~6000r/min

車用柴油機：2000~4000r/min

有效功率

發(fā)動機曲軸的輸出功率:

Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)12/3/202278北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院