《第一章 发动机工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 发动机工作原理（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、十堰职业技术学院汽车工程系,第一章 发动机工作原理,十堰职业技术学院汽车工程系,教学目标,1.掌握活塞行程、汽缸工作容积、压缩比、有效扭矩、有效功率、燃油消耗率等基本概念； 2.理解四冲程汽油机工作原理，重点掌握各个行程的工作特点； 3.了解四冲程柴油机基本工作原理； 4.了解发动机总体构造； 5.能确定发动机的基本特征。,十堰职业技术学院汽车工程系,发动机将某一种形式的能量转变为机械能的机器。 将热能转变为机械能的发动机，称为热力发动机（热机）。 燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能的，称为内燃机。 内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、便于移动和起动性能好等优点
2、。 内燃机又分活塞式内燃机和燃气轮机两大类。车用发动机主要采用活塞式内燃机。,十堰职业技术学院汽车工程系,简而言之,1、发动机是一种能量转换机构,2、燃料在气缸内每完成一次燃烧，都要经过进气、压缩、燃烧作功和排气四个过程,热能,机械能,3、燃气压力,转 矩,连杆,活塞,曲轴,十堰职业技术学院汽车工程系,第一节 发动机的分类,十堰职业技术学院汽车工程系,一 、按使用燃料的不同,按使用燃料的不同，汽车发动机可以分为汽油发动机、柴油发动机、CNG发动机、LPG发动机、双燃料发动机。,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,二 、按照行程分类,按发动机工作行程的不同，汽车发动机又可分为
3、四行程发动机 与二行程发动机。,十堰职业技术学院汽车工程系,三 、按照冷却方式分类,按发动机冷却方式的不同，汽车发动机还可分为水冷式发动机和风冷式发动机。,十堰职业技术学院汽车工程系,四 、按照气缸数目分类,按发动机气缸体气缸数目的不同，发动机又可分为单缸、双缸及多缸发动机，如图所示，分别列举了直列四缸、五缸、六缸、V形八缸以及W型十二缸等多缸发动机。,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,五 、按照气缸排列方式分类,按发动机气缸的布置方式，汽车发动机有如图所示的五种常见型式，分别是直列、斜置、对置、V形和W型。,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,六、按
4、照进气系统是否采用增压方式分类,自然吸气（非增压）式发动机如图1-12和强制进气（增压式）发动机如图1-13。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。,十堰职业技术学院汽车工程系,0,十堰职业技术学院汽车工程系,七、按照活塞的工作方式分类,按活塞工作方式的不同，发动机可分为往复活塞式与转子活塞式。,十堰职业技术学院汽车工程系,八、按照供油方式分类,汽油发动机按供油方式不同，还可分为化油器式与电喷式。,十堰职业技术学院汽车工程系,第二节 发动机专业术语,十堰职业技术学院汽车工程系,7排量 多缸发动机各缸工作容积的总和，称为发动机排量。 附：发动机排量的应用按排量所作的轿车等级的
5、划分。（如图1-17所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,8压缩比 压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。 9空燃比 表示空气和燃料的混合比。 10理论空燃比 即将燃料完全燃烧所需要的最少空气量和燃料量之比。 11最大功率 最大功率用马力（PS）或千瓦（KW）表示。 12最大扭矩 发动机从曲轴端输出的力矩，扭矩的表示方法是Nmrmin。,十堰职业技术学院汽车工程系,第三节 发动机的组成,本节主要介绍的内容有： 曲轴连杆机构 配气机构 冷却系统 润滑系统 供给系统 点火系统 起动系统,十堰职业技术学院汽车工程系,机体包括气缸体和上曲轴箱。水冷式发动机的气缸体
6、通常与上曲轴箱铸成一体。风冷式发动机的气缸体与上曲轴箱分开铸造，用螺栓坚固在一起，通称气缸体。气缸体是发动机的安装基体。（如图1-19）。 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。（如图1-20所示）。,一、曲轴连杆机构,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组（如图1-21）、气门传动组
7、（如图1-22）和气门驱动组组成。它的作用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。 现在轿车的发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、i-VTEC、VVL、VVTL-i等技术标号。这些显赫的标号都代表了它们的与众不同普通的发动机不一样，这些发动机都采用了发动机可变配气的技术。 可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门行程，如丰田的VV
8、TL-i，本田的i-VTEC。,二、配气机构,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,水箱、节温器等组成。它的作用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。,三、冷却系统（如图1-25所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。它的作用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。,四、润滑系统（如图1-26所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,汽油机燃料供给系的功用：根据发动机的要求，配制出一定
9、数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。 柴油机燃料供给系的功用：是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。,五、供给系统（如图1-27所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,点火系通常由蓄电池、发电机、点火线圈、（分电器）和火花塞等组成。 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。柴油机采用压燃方式，没有点火系统。,六、点火系统（图1-28所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,起动系统一般由起动机、电磁开关、起动开
10、关等组成。要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。,七、起动系统（图1-29所示）,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,第四节 发动机的工作原理,本节主要介绍的内容有： 四冲程汽油机的工作原理 二冲程汽油机的工作原理 四行程柴油机的工作原理 二冲程柴油机的工作原理 汽油机和柴油机的比较 转子发动机的工作原
11、理,十堰职业技术学院汽车工程系,四行程汽油机工作原理：将空气与汽油以一定比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入气缸，经压缩点火燃烧而变为热能，燃烧后的气体所产生的高温高压，作用于活塞顶部，推动活塞作直线运动，同时通过连杆、曲轴飞轮机构而变为旋转的机械能，对外输出作功。（如图1-30） 如图1-31所示，在四冲程的工作过程中，曲轴转两周，而发动机完成了四行程的一个循环：进气、压缩、作功、排气，在活塞的四个行程中，仅一个行程是作功的，其他三个行程都不作功。,一、四冲程汽油机的工作原理,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,图1-31,十堰职业技术学院汽车工程系,二行程汽油机工作
12、原理（如图1-32）：活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩，当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱，活塞接近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时，排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。,二、二冲程汽油机的工作原理,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系, 第一行程（如图1-33） 活塞从下止点向上止点运动，事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 第
13、二行程（如图1-34） 活塞从上止点向下止点运动，活塞上方进行作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。,进气：压缩冲程还在进行 燃烧：活塞未到达进气孔时进气冲程仍在进行 排气：活塞将排气、换气孔打开时，废气在混合气的作用下被挤出气缸,十堰职业技术学院汽车工程系,喷油泵和喷油器是柴油机燃料供给系中最为重要的部件，单缸四行程柴油机示意图如图1-35所示。 四行程柴油机工作原理：每个工作循环都经历进气、压缩、作功、排喷油泵和喷油器是柴油机燃料供给系中最为重要的部件，单缸四行程柴油机示意图如图1-35所示。气四个行程，如图1-36。燃料是柴油，其黏度比汽油大，不易蒸发，而自燃温度低，所
14、以点火方式是压燃式。进气和压缩行程中都是纯空气，其压缩比比汽油机高得多（一般为1622），压缩终了时，气缸内的空气压力可达3.54.5MPa，同时温度大大超过了柴油自燃温度，故柴油喷入气缸后，,三、四行程柴油机的工作原理,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰职业技术学院汽车工程系,它不同于汽油机的是，进入气缸的是纯空气，其它与汽油机进气冲程相似。由于进气阻力小，上一循环残留在气缸内废气温度较低等原因，进气冲程终了的压力约为8095kPa，温度约为320350K。（如图1-36a） 将进入气缸的空气压缩，由于柴油机的压缩比大，压缩终了的压力和温度都比汽油机高，压力可达30005000kPa，温度可达
15、8001000K。（如图1-36b） 在压缩冲程终了时，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，并迅速与空气形成可燃混合气。因气缸内的温度远远高于柴油的自燃温度（约500K），柴油立即自行着火燃烧，且在后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内温度、压力急剧升高，推动活塞下行作功。燃烧的瞬时压力可达500010000kPa。瞬时温度可达18002200K。作功冲程终了时，压力约为200400kPa，温度约为12001500K。（如图1-36c） 与汽油机排气冲程基本相同，排气终了气缸内压力约为105125kPa，温度约为8001000K。（如图1-36d）,十堰职业技术学院汽车工程系,十堰
16、职业技术学院汽车工程系, 第一行程：（如图1-37） 活塞从下止点向上止点运动，行程开始前不久，进气孔和排气门均以开启，利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭，排气门也关闭，空气受到压缩，当活塞接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，燃油和空气混合后燃烧，使气缸内压力增大。 第二行程：（如图1-38） 活塞从上止点向下止点运动，开始时气体膨胀，推动活塞向下运动，对外作功，当活塞下行到大约2/3行程时，排气门开启，排出废气，气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气，换气一直延续到活塞向上运动1/3行程进气孔关闭结束。,四、二冲程柴油机的工作原理,十堰职业技术学院汽车工程系,：（如图1-39） 柴油机用的是挥发性很差而燃点又较低的柴油，这种燃料适合于压燃式的柴油发动机，因为柴油粘度较大而挥发性又差，故不适宜应用 化油器供油，在压燃式发 动机中几乎都是使用高压 燃油泵与
