第01章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

第二章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

主要學(xué)習(xí)目的和要求：1、掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的基本術(shù)語(yǔ)2、掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造3、領(lǐng)會(huì)往復(fù)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理4、掌握發(fā)動(dòng)機(jī)各組成部分的作用5、掌握發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)與特性6、識(shí)記內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理一、內(nèi)燃機(jī)的基本名詞術(shù)語(yǔ)1、上止點(diǎn)（下止點(diǎn)）定義：活塞頂離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)（近)處。即活塞的最高（低）位置。2、活塞沖程S定義：活塞上、下止點(diǎn)之間的距離。若曲柄半徑為R，則：S＝2R3、氣缸工作容積（氣缸排量）Vs定義：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積。定義式：

Vs=（π/4）D2S常作為表征內(nèi)燃機(jī)尺寸大小及動(dòng)力性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。4、發(fā)動(dòng)機(jī)排量（發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積）VL定義：發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和。定義式：VL＝Vs*ii:發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)。5、燃燒室容積Vc定義：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂以上的空間容積。6、氣缸總?cè)莘eVa定義：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂以上的空間容積。定義式：Va＝Vs＋Vc7、壓縮比εc定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。定義式：εc＝Va/Vc物理意義：表示氣缸內(nèi)氣體被壓縮的倍數(shù)或燃?xì)馊紵笈蛎浀谋稊?shù)。是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能參數(shù)。柴油機(jī)εc：16～22汽油機(jī)εc：6～9（轎車有的達(dá)到9～11）例題：解放CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)，其活塞行程為114.3mm，試計(jì)算出該發(fā)動(dòng)機(jī)的排量。（提示：CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑為101.6mm）若知道其壓縮比為7，問(wèn)燃燒室容積為多？

二、單缸四沖程汽油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣沖程活塞：從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉曲軸：旋轉(zhuǎn)從0℃A~180℃A進(jìn)氣終了壓力：pde＝0.075～0.09Mpa進(jìn)氣終了溫度：Tde＝370～400K

2、壓縮沖程活塞：從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉曲軸：旋轉(zhuǎn)從180℃A～360℃A壓縮終了壓力：pco＝0.8～2.0Mpa壓縮終了溫度：Tco＝600～700K一、爆燃：由于氣體壓力和溫度過(guò)高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。現(xiàn)象：輕微爆燃，發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所升高；但過(guò)度，傳播速度100M/S~300M/S，產(chǎn)生沖擊波，超音速傳播，撞擊燃燒室，發(fā)出頻率達(dá)3K~5KHz的尖銳的金屬敲擊聲。尾氣冒黑煙。危害：1、機(jī)件過(guò)載（沖擊波使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸過(guò)載）2、機(jī)件燒壞（局部溫度可達(dá)4000℃，沖擊破會(huì)破壞隔熱層）3、性能指標(biāo)下降（局部高分，使燃燒產(chǎn)物分解為CO、H2、O2,、NO及游離碳，游離碳不能燃燒形成黑煙，其他氣體重新燃燒使補(bǔ)燃期增加，造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，有效功率降低、油耗增加。試驗(yàn)證明嚴(yán)重的爆燃?xì)飧椎哪p是正常燃燒時(shí)大27倍預(yù)防措施：使用高牌號(hào)的汽油、減小壓縮比、采用雙火花塞，不超載、超速。汽油機(jī)的不正常燃燒二、表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火：由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭、火花塞電極、積碳）點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒。后果：發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降，零部件壽命降低。現(xiàn)象：發(fā)生表面點(diǎn)火時(shí)，有沉悶的敲擊聲傳出。點(diǎn)火無(wú)規(guī)律。預(yù)防措施：使用低蒸餾的燃料與不易結(jié)焦的機(jī)油區(qū)別：表面點(diǎn)火是由于熱表面點(diǎn)燃混合氣，而爆燃是由于燃燒室末端混合氣的自燃產(chǎn)生的。兩者存在相互影響，表面點(diǎn)火會(huì)促使爆燃的產(chǎn)生3、做功沖程活塞：從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉曲軸：旋轉(zhuǎn)從360℃A～540℃A最高壓力：pmax＝3.0～6.5Mpa最高溫度：Tmax＝2200～2800K膨脹終了壓力：pex＝0.3～0.6Mpa膨脹終了溫度：Tex＝1200～1500K4、排氣沖程活塞：從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)氣門：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開(kāi)啟曲軸：旋轉(zhuǎn)從540℃A～720℃A排氣終了氣體壓力（殘余廢氣壓力）：

p`r＝0.105～0.115Mpa排氣終了氣體溫度（殘余廢氣溫度）：

T`r＝900～1100K二、單缸四沖程柴油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣沖程與汽油機(jī)主要區(qū)別：進(jìn)入氣缸的是純空氣。進(jìn)氣終了壓力：pde＝0.08～0.09Mpa進(jìn)氣終了溫度：Tde＝340～380K2、壓縮沖程與汽油機(jī)的主要區(qū)別：壓縮比高于汽油機(jī)；在壓縮過(guò)程快要結(jié)束的時(shí)候，壓縮接近終了時(shí)噴油器向氣缸內(nèi)噴入柴油。當(dāng)油與空氣混合后在高壓下達(dá)到其自燃點(diǎn)就開(kāi)始著火燃燒。壓縮終了壓力：pco＝3.0～5.0Mpa壓縮終了溫度：Tco＝750～1000K柴油著火點(diǎn)500K,而汽油為750K3、做功沖程柴油機(jī)由于是邊噴油、邊混合、邊燃燒，所以，所以最開(kāi)始雖然活塞有所下行，但氣缸內(nèi)的壓力基本不變。最高壓力：pmax＝4.5～9Mpa最高溫度：Tmax＝1800～2500K膨脹終了壓力：pex＝0.2～0.5Mpa膨脹終了溫度：Tex＝1000～1200K4、排氣沖程排氣終了氣體壓力：p`r＝0.105～0.12Mpa排氣終了氣體溫度：T`r＝700～900K四沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)缸內(nèi)壓力、溫度比較（p：Mpa

T：K）汽油機(jī)柴油機(jī)

進(jìn)氣pde0.075~0.090.08~0.09Tde370~400340~380

壓縮pco0.6~1.23.0~5.0Tco600~700750~1000

做功pmax3.0~6.54.5~9Tmax2200~28001800~2500pex0.3~0.60.2~0.5Tex1200~15001000~1200

排氣p`r0.105~0.1150.105~0.12T`r900~1100700~900三、四沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)特點(diǎn)比較1、由于柴油機(jī)壓縮比較高，燃料燃燒非常完全，所以柴油機(jī)的有效熱效率好，經(jīng)濟(jì)性好。汽油機(jī)：be=270～325g/(kw.h)柴油機(jī):be=214～285g/(kw.h)2、柴油機(jī)無(wú)點(diǎn)火系，所以故障少些，易保養(yǎng)。但柴油機(jī)有高精度零件如噴油泵、噴油器等，其成本較高，并且加工較難。3、柴油機(jī)最高爆發(fā)壓力高，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件強(qiáng)度要求高，這樣導(dǎo)致柴油機(jī)笨重。4、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低于汽油機(jī)原因：1）由于柴油機(jī)的壓縮比高，所以其受到的機(jī)械負(fù)荷較大，故其零部件的質(zhì)量需較大，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力較大。2）汽油機(jī)可燃混合氣的混合時(shí)間和質(zhì)量?jī)?yōu)于柴油機(jī)。

5、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音高，但有害氣體的排放優(yōu)于汽油機(jī)，而微粒排放較高。6、柴油機(jī)啟動(dòng)困難，汽油機(jī)易啟動(dòng)。第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)與特性一、主要性能指標(biāo)（一）動(dòng)力性指標(biāo)1、有效轉(zhuǎn)矩Ttq（N.M）定義：發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的平均轉(zhuǎn)矩。由測(cè)功機(jī)測(cè)得。其值與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸所受到的阻力矩相等。2、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）由轉(zhuǎn)速表直接讀取。3、有效功率Pe（KW）定義：發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的功率。計(jì)算式：Pe＝Ttq*2пn/60*10-3＝Ttq*n/9550（二）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、有效燃油消耗率be定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1KW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位）。定義式：be＝B/Pe*103（g/KW.h）其中B：發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的耗油量（kg/h）,可在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得。（三）發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)1、排氣品質(zhì)2、噪聲3、起動(dòng)性二、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性（一）定義1、發(fā)動(dòng)機(jī)特性：發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。2、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性：發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。3、發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率特性。（二）速度特性制取步驟（汽油機(jī)為例）1）發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，將點(diǎn)火提前角、水溫（80～95℃）、油溫（80℃左右）保持最佳。2）將油門固定在某一位置后，先將發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)在最低轉(zhuǎn)速處，此時(shí)即為試驗(yàn)的起點(diǎn)。記錄耗一定量燃油所需要的時(shí)間、測(cè)功器讀數(shù)、轉(zhuǎn)速。3）依次減少發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，使其轉(zhuǎn)速增加，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所選擇的轉(zhuǎn)速間隔，使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作在某一轉(zhuǎn)速處，再進(jìn)行此時(shí)數(shù)據(jù)記錄。如此試驗(yàn)幾個(gè)點(diǎn)，到發(fā)動(dòng)機(jī)功率開(kāi)始下降為止。4）在坐標(biāo)上描點(diǎn)。（橫坐標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率等）（三）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線。分析：此特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。1、可以從此曲線上找出發(fā)動(dòng)機(jī)所能發(fā)出的最高功率和最高轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速。2、最高轉(zhuǎn)矩和最高功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速不同3、發(fā)動(dòng)機(jī)的最低燃油消耗率并不是出現(xiàn)在最高功率或最高轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下，此說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的最高動(dòng)力性與最好經(jīng)濟(jì)性不能兼得。最低燃油消耗率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速介于最高功率和轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之間。（四）發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況(簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)工況):一般用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表示；有時(shí)也用負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表示。發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷：就是當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。以百分?jǐn)?shù)表示。

注意：負(fù)荷與功率不是同一概念。第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造CA488Q為例（傳統(tǒng)的化油器式汽油機(jī)）：一、機(jī)體組作用：發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，各系統(tǒng)的裝配機(jī)體組成：氣缸蓋、氣缸體、汽缸墊、油底殼等二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用：將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并輸出動(dòng)力。組成：活塞、連桿、曲軸、飛輪等三、配氣機(jī)構(gòu)作用：使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)排出廢氣。組成：進(jìn)（排）氣門、搖臂、凸輪軸等四、供給系

作用：把汽油和空氣混合為成分合適的可燃混合氣供入氣缸，以供燃燒，并將燃燒后的廢氣排出組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器等五、點(diǎn)火系

作用：保證在規(guī)定時(shí)刻點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的混合氣。組成：蓄電池、發(fā)電機(jī)、火花塞、分電器等六、冷卻系

作用：把受熱部件的熱量散到大氣中，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作組成：水泵、水箱、風(fēng)扇、節(jié)溫器等七、潤(rùn)滑系

作用：將潤(rùn)滑油供給做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，以減少他們之間的摩擦阻力，減輕部件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，