单元1发动机的基本知识

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1、单元1 发动机的基本知识,1.1 概述,1.2 往复活塞式发动机的工作原理,1.3 发动机的总体构造,1.4 发动机的主要性能指标,知识目标： 1.了解发动机的定义和类型； 2.掌握往复活塞式发动机的工作原理、主要性能指标。 能力目标： 1.掌握车用发动机的总体构造； 2.掌握发动机的型号编制规则。 建议学时： 10学时,1.1 概述,1.1.1 发动机的定义,1.1.2 发动机的类型,1.1.3 往复活塞式发动机的基本结构,1.1.1 发动机的定义,汽车的动力源是发动机，发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。 将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置称为热力发动机（简称热机）。,汽车

2、发动机是汽车的动力源泉，为整个汽车提供动力。 发动机通常安装在车头箱中。,发动机,现代汽车的5种布置形式,a)FR式 b)FF式 c)RR式 d)MR式 e)AWD式,前置发动机,发动机位前轮轴之前 简化了车子变速器与驱动桥的结构,中置发动机,中置发动机，即发动机位于车辆的前后轴之间，一般驾驶舱位于发动机之前或之后,后置发动机,最纯正的后置发动机就是将发动机布置在后轴之后,横置发动机,1)传动效率较高 2)宽敞的驾乘空间,纵置发动机,1)降低了能量的损失 2)车身前后重量更加平均 3)导致驾乘空间有所损失,反置发动机,提高效率 有效降低油耗,发动机的组成,发动机一般由如下2大机构和5大系统组成

3、：曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、润滑系、冷却系、点火系（汽油机）和起动系。 右图所示为桑塔纳3000型四缸四冲程汽油机的立体结构图。,桑塔纳3000发动机纵剖面,曲柄连杆机构,该机构由汽缸体与曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。它的作用是将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，从而对外输出动力。,配气机构,配气机构主要由气门组和气门传动组两部分组成。它的主要作用是使可燃混合气及时充入汽缸，并及时从汽缸内排出废气。,燃油供给系,该系统由汽油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、喷油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器（图中未画出)

4、，以及一系列传感器等组成，它的作用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入汽缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。,点火系,该系统由供给低压电流的蓄电池、发电机（图中未画出)、发动机控制单元（ECU）、带点火控制器的点火线圈、高压线及火花塞等组成，它的作用是保证按规定时刻及时点燃汽缸中被压缩的可燃混和气。,冷却系,该系统主要由水泵、散热器、风扇、分水管、汽缸体放水阀以及水套（图中未画出)等组成，它的功用是把受热机件的热量散发到大气中去，以保证发动机正常工作。,润滑系,润滑系由机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等组成。它的功用是将润滑油供给到做相对运动的零件表面，以减少它们之间的

5、摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分的冷却摩擦零件，清洗零件表面。,起动系,该系统由起动机及其附属装置等组成，它的功用是使静止的发动机起动，并转入自行运转。,往复活塞式发动机的基本结构,1.1.2 发动机的类型,一、按照点火方式分类 二、按照工作循环分类 三、按照热力循环分类 四、按照凸轮轴的位置及凸轮轴数分类 五、按照使用燃料分类 六、按照汽缸的数目及排列分类 七、按照冷却方式分类,一、按照点火方式分类 （1）火花点火发动机 （2）压缩点火发动机,火花点火,对应于汽油发动机的一种点火方式，汽油的自燃温度（480左右）要大于柴油发动机，而且黏度小容易蒸发，所以可以在气缸外部与空气形成均匀的混合气，

6、或者用喷射系统直接将汽油喷入气缸，然后在压缩行程快结束时通过火花塞跳火将混合气点燃，故称这种点火方式为火花点火,压燃点火,对应于柴油发动机的一种点火方式，柴油发动机以柴油作为燃料，与汽油相比，柴油的自燃温度低（220左右）、黏度大且不易蒸发。而且柴油发动机本身没有火花塞，其压缩比也要大于汽油发动机，因此柴油发动机依靠压缩行程将混合气压缩到燃点，使其自动着火，故称这种点火方式为压燃点火,二、按照工作循环分类 按照工作循环分为四冲程发动机和二冲程发动机。 （1）发动机的循环 （2）行程定义 （3）四行程循环 （4）二行程循环,循环,发动机的循环:发动机在任何时间内,要产生动力,必须经过一定的工作程

7、序,且此程序须连续不断、周而复始，称为循环。,三、按照热力循环分类 1.奥托循环 2.狄塞尔循环 3.混合循环,1.奥托循环,2.狄塞尔循环,3.混合循环,四、按照凸轮轴的位置及凸轮轴数分类 1.按照凸轮轴位置分类 2.按照凸轮轴数分类,1.按照凸轮轴位置分类 凸轮轴装在汽缸体内 (Over Head Valve,OHV) 凸轮轴装在汽缸盖上 (Over Head Camshaft,OHC),凸轮轴装在汽缸体内 (OHV),凸轮轴装在汽缸盖上 (OHC),2.按照凸轮轴数分类 单凸轮轴发动机(OHV和SOHC) 双凸轮轴发动机(DOHC) 四凸轮轴发动,双凸轮轴发动机(一),双凸轮轴发动机(二

8、),四凸轮轴发动机,五、按照使用燃料分类 1.汽油发动机 2.柴油发动机 3.液化石油气发动机 4.双燃料发动机,1.汽油发动机 化油器式发动机 进气歧管喷油式发动机 汽缸内直接喷油式,化油器式发动机燃料供给系统,进气歧管喷油式发动机,汽缸内直接喷油式发动机,2.柴油发动机 直接喷射式 预燃室式 涡流室式 能量室式,直接喷射式,预燃室式,涡流室式,能量室式,3.液化石油气发动机 液化石油气(LiquefiedPetroleumGas,简称LPG)是以三个或四个碳原子的烃类（如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯）为主的混合物， 常温常压下是无毒、无色、无味的气体，具有辛烷值高、抗爆性能好、热值高、储运压力低

9、等优点 以液化石油气(LPG)为燃料的发动机，除氧化氮外，其余污染气体排放量低，且CO2的排放量比汽油发动机低，适合城区公共交通车辆采用。,3.液化石油气发动机 可以延长汽车使用寿命 汽车的燃料经济性好,可以提高发动机的热效率 LPG 比汽油、柴油的着火点高200以上，不易自燃，安全性能更加可靠 低温启动性好,尤其适用于寒区 有效减少对大气的污染,有利于环境保护 缓解我国汽车燃料短缺的供需矛盾,3.液化石油气发动机的发展 首先要解决车用燃气的方便供气问题 其次要降低汽车燃气的成本,增强燃气汽车使用的吸引力 最后,由于全国各地的气温、路况、液化石油气的质量以及车型、车况等条件均不同,要根据本地燃

10、气汽车使用的具体特点和要求,选择和调整、改进好车用器具,4.双燃料发动机 一般具有两套燃料供应系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给汽油或柴油。,六、按照汽缸的数目及排列分类 1.按照汽缸的数目分类 2.按照汽缸的排列方式分类,1.按照汽缸的数目分类 单汽缸发动机 多汽缸发动机,2.按照汽缸的排列方式分类 直列式发动机 V形发动机 辐射式发动机 对置式发动机 水平式发动机,直列式发动机,常见的大致有L3、L4、L5、L6型四款,V形发动机,W形发动机,辐射式发动机,对置式发动机,水平式发动机,四缸水平式发动机的结构,转子式发动机 转子发动机又称为米勒循环发动机，由德国人菲加士汪克尔发明，

11、之后这项技术由马自达公司收购,七、按照冷却方式分类 1.水冷式发动机 2.风冷式发动机,1.水冷式发动机,2.风冷式发动机,发动机的基本术语,1.活塞行程与止点,活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点，通常指活塞的最高位置；活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点，通常指活塞的最低位置。上、下止点之间的距离称为活塞行程，用S表示。,四冲程发动机名词术语,上、下止点,活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。,活塞行程,上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个

12、活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S2R,发动机的基本术语,2.汽缸容积,（1）汽缸工作容积（ Vs ）:上、下止点间所包容的气缸工作容积 （2）燃烧室容积（ Vc ）：活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间成为燃烧室，其容积称为燃烧室容积。 （3）汽缸总容积（ V a ）：气缸工作容积与燃烧室容积之和 （4）发动机工作容积（ VL ）：所有气缸工作容积，也称为内燃机排量,气缸工作容积,上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积,燃烧室容积,活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。,气缸总容

13、积,气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积,内燃机排量,内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。,发动机的基本术语,3.压缩比,汽缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。 = 表示活塞从下止点移到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度。现代汽车发动机压缩比，汽油机一般为69 （有的轿车可达911），柴油机一般为1622。 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 。 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。,工况,内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃

14、机转速。,1.1.3 往复活塞式发动机的基本结构,往复活塞式发动机的基本结构,1.2 往复活塞式发动机的工作原理,1.2.1 四冲程汽油机工作原理,1.2.2 四冲程柴油机工作原理,1.2.3 二冲程汽油机工作原理,1.2.4 二冲程柴油机工作原理,1.2.1 四冲程汽油机工作原理,活塞在汽缸中上下运动四个行程，四个行程依照工作的先后次序，分别为进气压缩做功排气四个行程。 （1）进气行程。（2）压缩行程。 （3）做功行程。（4）排气行程。,四冲程往复活塞式发动机工作原理示意图,进气门的早开晚关,进气门早开晚关的目的是使混合气充分地进入汽缸中。开得太晚或关得太早，发动机动力与容积效率均会降低；但

15、开得太早或关得太晚则会降低发动机性能，且耗油率提高。,排气门的早开晚关,排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量和排气过程消耗的功。排气门若太早关闭，则废气排不干净，发动机的容积效率降低，动力减小；但如太晚关闭，则新鲜混合气随废气排出，耗油率提高，并可能造成排气管的放炮现象。,1.2.2 四冲程柴油机工作原理,四冲程柴油机（压燃式发动机）的每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其黏度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。,四冲程柴油发动机工作循环,1.2.3 二冲程汽油机工作原理,（1）二冲程循环发动机 （2）没有独立的进气及排气行程 （3）润滑效果较差 （4）二冲程汽油发动机的工作原理,二冲程汽油发动机的工作原理,1.2.4 二冲程柴油机工作原理,二冲程柴油机的工作过程和二冲程汽油机的工作过程相似，所不同的是，进入柴油机汽缸的不是可燃混合气，而是纯空气。,二冲程柴油发动机的工作循环,汽油机与柴油机的比较,燃料 混合气的形成 点火方式 转速 经济性 维护 体积大小,1.3 发动机的总体构造,1.3.1 发动机的组成,1.3.2 发动机型号编制规则,1.3.1 发动机的组成,1.机体曲柄连杆机构 2.配气机构 3.供给系 4.点火系 5.冷