第2章發(fā)動(dòng)機(jī)之工作原理

2/4/20231北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/4/20232北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/4/20233北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)的基本術(shù)語(yǔ)

工作循環(huán)

進(jìn)氣

壓縮

作功

排氣2/4/20234北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2/4/20235北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

上止點(diǎn)（TopDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置

下止點(diǎn)（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(diǎn)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，活塞頂部所掃過(guò)的容積

VS=(π/4)D2·S×10-62/4/20236北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

內(nèi)燃機(jī)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(diǎn)時(shí)，活塞頂部上方的容積

氣缸總?cè)莘e

Va

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(jī)一般7～10，柴油機(jī)一般14～222/4/20237北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

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

活塞式內(nèi)燃機(jī)（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式

燃?xì)廨啓C(jī)

外燃機(jī)燃料燃燒加熱其它工質(zhì)（水）

蒸氣機(jī)

汽輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類2/4/20238北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

根據(jù)所用燃料種類

汽油機(jī)：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(jìn)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(jī)：以柴油為燃料，進(jìn)氣過(guò)程中進(jìn)入汽缸的是純空氣，壓縮終了時(shí)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(dá)到的溫度能引起柴油的自燃，這種內(nèi)燃機(jī)也稱為壓燃式內(nèi)燃機(jī)。

氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：

天然氣、液化石油氣等。2/4/20239北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

按沖程數(shù)

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)2/4/202310北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

按氣缸數(shù)

單缸發(fā)動(dòng)機(jī)、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)

按氣缸排列方式

直列立式、直列臥式、V型發(fā)動(dòng)機(jī)

按冷卻方式

風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)、水冷發(fā)動(dòng)機(jī)

按進(jìn)氣方式

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)、非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

按著火方式

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)2/4/202311北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院四沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

工作循環(huán)

進(jìn)氣行程

壓縮行程

作功行程

排氣行程2/4/202312北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

工作循環(huán)特點(diǎn)行程活塞運(yùn)動(dòng)氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進(jìn)氣門排氣門第一上→下開關(guān)00→1800進(jìn)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2/4/202313北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院四沖程汽油機(jī)工作原理

進(jìn)氣行程

2/4/202314北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

壓縮行程

2/4/202315北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

作功行程

2/4/202316北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院排氣行程

2/4/202317北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院三、四沖程柴油機(jī)工作原理2/4/202318北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造2/4/202319北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/4/202320北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

機(jī)體組

機(jī)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(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)

氣缸蓋組成燃燒室，布置各零件2/4/202321北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

曲柄連桿機(jī)構(gòu)

主要件活塞、連桿、曲軸

功用將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)→曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外輸出動(dòng)力活塞連桿組曲軸飛輪組機(jī)體組2/4/202322北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

配氣機(jī)構(gòu)2/4/202323北京郵電大學(xué)自動(dòng)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(jī)構(gòu)

功用定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)排氣門

主要部件氣門組傳動(dòng)組2/4/202324北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/4/202325北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)將燃油及時(shí)供給氣缸

進(jìn)、排氣系統(tǒng)將空氣及時(shí)供給氣缸將廢氣及時(shí)排除2/4/202326北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

點(diǎn)火系統(tǒng)

汽油機(jī)點(diǎn)燃混合氣2/4/202327北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

冷卻系

功用防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，及時(shí)散熱

分類風(fēng)冷系水冷系2/4/202328北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/4/202329北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

潤(rùn)滑系

功用潤(rùn)滑、冷卻、清潔、密封、防腐

潤(rùn)滑方式壓力潤(rùn)滑飛濺潤(rùn)滑2/4/202330北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

起動(dòng)系

利用外力起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)2/4/202331北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院主要性能指標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)

用來(lái)衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)

動(dòng)力性指標(biāo)：表征內(nèi)燃機(jī)對(duì)外作功能力

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：發(fā)動(dòng)機(jī)油耗

環(huán)境指標(biāo)：排放性和噪聲水平

強(qiáng)化指標(biāo)：承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的能力

緊湊性指標(biāo)：表征發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)緊湊程度

可靠性指標(biāo)：表征發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)間

工藝性指標(biāo)：制造工藝性和維修工藝性好壞2/4/202332北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

動(dòng)力性指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩

發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩:

Te（單位：N·m）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)：4000~6000r/min

車用柴油機(jī)：2000~4000r/min

有效功率

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的輸出功率:

Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)2/4/202333北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院速度特性與負(fù)荷

發(fā)動(dòng)機(jī)特性

發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性

這種關(guān)系以曲線的形式表示，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線參見彩圖！2/4/202334北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院經(jīng)濟(jì)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）2/4/202335北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院環(huán)境指標(biāo)

有害排放物

汽油機(jī)

主要是廢氣中的CO和HC的量

對(duì)柴油機(jī)

主要是廢氣中的NOx和顆粒的排放量

發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲

是汽車噪聲的主要來(lái)源

約占城市噪聲的75%2/4/202336北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

汽油車一氧化碳不超過(guò)2.2g/km，碳?xì)浠衔锊怀^(guò)0.5g/km；柴油車一氧化碳不超過(guò)1.0g/km，碳?xì)浠衔锊怀^(guò)0.7g/km，顆粒物不超過(guò)0.08g/km。這是歐洲Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)。 與歐洲Ⅰ、Ⅱ號(hào)標(biāo)準(zhǔn)在機(jī)動(dòng)車熱啟動(dòng)的情況下進(jìn)行檢驗(yàn)不同，歐洲Ⅲ號(hào)標(biāo)準(zhǔn)將改為冷啟動(dòng)，過(guò)去在檢驗(yàn)時(shí)給予的發(fā)動(dòng)后40秒再行檢驗(yàn)的通融時(shí)間不再有效，據(jù)測(cè)算，機(jī)動(dòng)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2/4/202337北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院法規(guī)名稱車型CO(g/km)HC(g/km)NOx(g/km)HC+NOx(g/km)P