發(fā)動機的工作原理和總體構造

汽車文化與人類文明機電與車輛工程學院車輛教研室劉云Cultureof

AutomobileandCivilizationofHumanBeing

發(fā)動機的工作原理和總體構造第一節(jié)發(fā)動機的分類第二節(jié)四沖程發(fā)動機的工作原理第三節(jié)二沖程發(fā)動機的工作原理第四節(jié)發(fā)動機的總體構造第五節(jié)發(fā)動機主要性能指標與特性第六節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則第一節(jié)發(fā)動機的分類

將自然界某種能量轉(zhuǎn)換為機械能并拖動某些機械進行工作的機器。一、發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機。1、外燃機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機械能輸出。如蒸汽機。2、內(nèi)燃機：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。如活塞式內(nèi)燃機、燃氣輪機。二、熱力發(fā)動機3、比較：外燃機體積大，重量重，熱效率低；內(nèi)燃機熱效率高，體積小，質(zhì)量小，便于移動，起動性能好;燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高，

質(zhì)量?。]有往復運動件，單位功率質(zhì)量?。D(zhuǎn)矩特性好，燃料適應性好，起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較高。三、活塞式內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于1958年由德國F.汪克爾發(fā)明，1964年德國NSU公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，1967年日本東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)。比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)點是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復活塞式發(fā)動機，但耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。按活塞運動方式分：1、往復活塞式內(nèi)燃機2、旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機

現(xiàn)代汽車大多使用往復活塞式內(nèi)燃機四、發(fā)動機的分類1、按著火方式不同分汽油機柴油機2、按所用的燃料分壓燃式點燃式氣體燃料發(fā)動機煤氣機液化石油氣發(fā)動機3、按冷卻方式不同水冷發(fā)動機風冷發(fā)動機4、按進氣狀態(tài)非增壓發(fā)動機增壓發(fā)動機5、按完成一個工作循環(huán)所需沖程數(shù)四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機6、按氣缸數(shù)及排列方式單缸發(fā)動機多缸發(fā)動機直列式Ｖ型對置式直列式Ｖ型對置式第二節(jié)四沖程發(fā)動機的工作原理上止點

下止點活塞行程(S)曲柄半徑(R)氣缸工作容積(Vs)燃燒室容積(Vc)氣缸總容積(Va)一、發(fā)動機基本術語

壓縮比發(fā)動機排量工作循環(huán)單缸發(fā)動機結構示意圖動態(tài)演示

壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比，用ε表示。

例如：現(xiàn)代汽油發(fā)動機壓縮比一般為8～11(轎車有的達10以上)。柴油機壓縮比一般為為16～22。Va－氣缸總容積Vs－氣缸工作容積

Vc－燃燒室容積

=Va/Vc=1+Vs/Vc工作循環(huán)

對于往復活塞式發(fā)動機，每進行一次能量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。這種周而復始的連續(xù)過程，稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。

多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量，用表示Vst。發(fā)動機排量Vst=V

s

×i

Vs－氣缸工作容積（氣缸排量）i－氣缸數(shù)目二、四沖程汽油機工作原理觀看演示

1、進氣行程

2、壓縮行程

3、作功行程4、排氣行程

四沖程汽油機的工作循環(huán)需要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個過程，對應活塞上下四個行程，相應的曲軸轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)720（兩周）。1、進氣行程排氣門關閉進氣門開啟大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。進氣終了時氣缸內(nèi)氣體壓力為0.075～0.09Mpa，溫度上升至370～400K

活塞下行2、壓縮行程進氣門關閉排氣門關閉PVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點壓縮終了時氣缸內(nèi)壓強上升至0.6～1.2Mpa，溫度繼續(xù)上升至600～700K?；钊闲?、作功行程進氣門關閉排氣門關閉PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點作功中氣缸內(nèi)最高壓強可達3～5Mpa，最高溫度可達2200～2800K；作功終了時氣缸內(nèi)壓強下降至0.3～0.5Mpa，溫度下降至1300～1600K。

活塞下行4、排氣行程進氣門關閉排氣門打開PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點殘余廢氣排氣終了時氣缸內(nèi)壓強下降至0.105～0.115Mpa，溫度下降至900～1200K

a

活塞上行四行程汽油機的工作過程三、四行程柴油機工作原理柴油機由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸發(fā)，且自然溫度又較汽油低，所以采用的是壓縮自燃式點火。進氣行程壓縮行程作功行程排氣行程新鮮空氣四行程柴油機工作示意圖開始噴油分析和比較汽油機、柴油機的工作異同?火花塞

噴油器

汽油機、柴油機的工作相同點：

每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周;每一行程曲軸轉(zhuǎn)半周;只有作功行程產(chǎn)生動力。

汽油機柴油機汽油與空氣缸外混合，進入可燃混合氣進入氣缸的是純空氣電火花點燃混合氣高溫氣體加熱柴油燃燒有點火系無點火系無噴油器有噴油器汽油機、柴油機的工作不同點：汽油機與柴油機性能比較：(1)汽油機：優(yōu)：轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、工作噪聲小、起動容易、工作穩(wěn)定、操作省力、適應性好、制造和維修費用低劣：燃油消耗率高、經(jīng)濟性差(2)柴油機：優(yōu)：壓縮比高，經(jīng)濟性好劣：轉(zhuǎn)速低、質(zhì)量大、制造和維修費用高第三節(jié)二沖程發(fā)動機工作原理一、二沖程汽油機工作原理（一）二沖程發(fā)動機的工作循環(huán):是在兩個活塞行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。（二）二沖程汽油機的結構特點：

沒有進、排氣門及驅(qū)動機構，設進、排氣孔和掃氣孔，由活塞控制開閉。

進氣孔排氣孔掃氣孔（三）二沖程汽油機的工作原理1、第一行程：

活塞上行，進氣——壓縮行程（1）第一行程（掃氣口關閉）排氣口關閉后，氣缸內(nèi)才開始真正的壓縮，活塞上移到接近上止點時，火花塞點火，點燃被壓縮的可燃混合氣。掃氣口關閉后，隨著活塞的上移，曲軸箱內(nèi)形成一定真空，當活塞底端打開氣缸壁上的進氣口，曲軸箱內(nèi)開始進氣，直至活塞運動到上止點，此時，進氣口應全開，曲軸箱容積最大。（2）第一行程（進氣口開啟）（3）第二行程（燃燒膨脹作功）（4）第二行程（排氣口、掃氣口開啟）膨脹——換氣行程2、第二行程二、二沖程汽油機與四沖程汽油機比較1、理論上同樣發(fā)動機排量、同樣工作轉(zhuǎn)速的二沖程汽油機功率應等于四沖程汽油機的二倍，由于實際壓縮比小于名義壓縮比，存在給氣和掃氣損失，只等于1.5~1.6倍。2、二沖程汽油機沒有配氣機構，結構簡單，體積小，重量輕，容易維修。3、二沖程汽油機作功間隔短，發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，飛輪轉(zhuǎn)動慣量小，容易上高速。4、二沖程汽油機燃油消耗率遠較四沖程汽油機的燃油消耗率高，HC等排放嚴重，主要用于摩托車。小結發(fā)動機常用術語工作原理發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器。分類定義按不同的分類方法大致分為六類十個基