《汽车工程概论第3章讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车工程概论第3章讲解（130页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3章汽车内燃机章汽车内燃机 3.13.1概述概述 3.23.2内燃机工作原理内燃机工作原理 3.33.3汽车内燃机的类型和总体构造汽车内燃机的类型和总体构造 3.43.4汽车内燃机的主要性能指标汽车内燃机的主要性能指标 3.53.5内燃机的曲柄连杆机构内燃机的曲柄连杆机构 3.63.6内燃机配气机构和进排气系统内燃机配气机构和进排气系统 3.73.7内燃机的燃料供给系统内燃机的燃料供给系统 3.83.8内燃机的润滑系统内燃机的润滑系统 3.93.9内燃机的冷却系统内燃机的冷却系统 3.13.1概述概述 3.1.13.1.1汽车对驱动单元的要求汽车对驱动单元的要求 1. 1.能量密度高能
2、量密度高 能量密度含义是指动力机组所能发出的功率与整套机组的体积或重量能量密度含义是指动力机组所能发出的功率与整套机组的体积或重量 之比，这是一个重要的相互比较的指标之比，这是一个重要的相互比较的指标 。 活塞式蒸汽机动力缸并不大，但包括燃料仓与锅炉在内的装置又大又活塞式蒸汽机动力缸并不大，但包括燃料仓与锅炉在内的装置又大又 重。活塞式内燃机带油料箱和附件时，其尺寸与重量小得多。所以内重。活塞式内燃机带油料箱和附件时，其尺寸与重量小得多。所以内 燃机替代蒸汽机成为汽车动力的基本形式。燃机替代蒸汽机成为汽车动力的基本形式。 下一页返回 3.13.1概述概述 2. 2.能源供给充足和能源利用率高能
3、源供给充足和能源利用率高 汽车消耗大量能源，因此能源供应是否充足十分重要。依赖石油燃料汽车消耗大量能源，因此能源供应是否充足十分重要。依赖石油燃料 的内燃机面临石油资源有限的巨大威胁，因此必须努力提高能源利用的内燃机面临石油资源有限的巨大威胁，因此必须努力提高能源利用 率，或者开辟其他替代燃料。率，或者开辟其他替代燃料。 各种类型的电动汽车获得电能的途径不一样，其原始能量可以是太阳各种类型的电动汽车获得电能的途径不一样，其原始能量可以是太阳 能、热能、核电、水力发电等，因此来源广泛，不依赖石油，是一个能、热能、核电、水力发电等，因此来源广泛，不依赖石油，是一个 优势。但提高能源利用率仍是一个普
4、遍的要求。优势。但提高能源利用率仍是一个普遍的要求。 上一页 下一页返回 3.13.1概述概述 3. 3.使用安全性高使用安全性高 在汽车行驶过程中，也包括出现意外事故等不测情况时，动力机组的在汽车行驶过程中，也包括出现意外事故等不测情况时，动力机组的 安全性要高。汽油自燃，碰撞时油箱爆炸，高压容器爆炸等均属于此安全性要高。汽油自燃，碰撞时油箱爆炸，高压容器爆炸等均属于此 。对于某些场合，这种情况自身不可避免，则应采取良好的安全保障。对于某些场合，这种情况自身不可避免，则应采取良好的安全保障 措施。措施。 4. 4.有足够大的自由活动范围有足够大的自由活动范围 通常用一次加足能量后汽车可以续驶
5、的里程来表达。例如目前内燃机通常用一次加足能量后汽车可以续驶的里程来表达。例如目前内燃机 汽车一次加油后续驶里程可以相当大，少则汽车一次加油后续驶里程可以相当大，少则300 km ,300 km ,多则多则1 000 km1 000 km， 而且中间加油时间很短而且中间加油时间很短 。 电动汽车目前有两个较大难题，一是一次充电续驶里程不够长电动汽车目前有两个较大难题，一是一次充电续驶里程不够长( (目前目前 水平约在水平约在100 km )100 km )，二是充电一次时间长。人们正在努力提高电动车，二是充电一次时间长。人们正在努力提高电动车 的自由活动半径。的自由活动半径。 上一页 下一页返
6、回 3.13.1概述概述 5. 5.有利于保护生态环境符合可持续发展的要求有利于保护生态环境符合可持续发展的要求 要用现代环境科学的认识，全面评估汽车的动力系统保护生态环境和要用现代环境科学的认识，全面评估汽车的动力系统保护生态环境和 社会持续发展的影响。这就是，要从它的被制造，被使用的寿命期直社会持续发展的影响。这就是，要从它的被制造，被使用的寿命期直 到报废处理的完整周期，全面地评估其自然资源的利用率高低，各个到报废处理的完整周期，全面地评估其自然资源的利用率高低，各个 时期产生的对环境污染的大小和损害程度，以及资源再生利用率等。时期产生的对环境污染的大小和损害程度，以及资源再生利用率等。
7、 要避免强调某一个两个优点或缺点的片面性。要避免强调某一个两个优点或缺点的片面性。 上一页 下一页返回 3.13.1概述概述 内燃机汽车在使用寿命期内的噪声和有害废气排放是主要的环境污染内燃机汽车在使用寿命期内的噪声和有害废气排放是主要的环境污染 因素。电动机汽车恰好在这方面具有极大的优势。不过，对电动车制因素。电动机汽车恰好在这方面具有极大的优势。不过，对电动车制 造和报废处理两个阶段中对环境的影响还在研究中，还没有十分明确造和报废处理两个阶段中对环境的影响还在研究中，还没有十分明确 的结论。的结论。 6. 6.制造和使用成本较低制造和使用成本较低 这是成为市场商品的必要条件，其销售和使用费
8、应在顾客可以接受的这是成为市场商品的必要条件，其销售和使用费应在顾客可以接受的 水平上。水平上。 上一页 下一页返回 3.13.1概述概述 3.1.23.1.2现实的和未来的汽车动力现实的和未来的汽车动力 从从18951895年通过公开竞赛内燃机获得优胜取得汽车动力的绝对垄断地位年通过公开竞赛内燃机获得优胜取得汽车动力的绝对垄断地位 ，一百年来内燃机技术又连续不断进步。因此，迄今为止，还没有任，一百年来内燃机技术又连续不断进步。因此，迄今为止，还没有任 何一种其他动力装置能对内燃机的地位提出挑战。何一种其他动力装置能对内燃机的地位提出挑战。 2020世纪世纪7070年代以来，因为汽车总量猛增到
9、空前的数量年代以来，因为汽车总量猛增到空前的数量( (目前世界在用目前世界在用 汽车约汽车约9 9亿辆亿辆) )，因此由汽车内燃机排出的废气对大气环境污染的比重，因此由汽车内燃机排出的废气对大气环境污染的比重 大大上升，汽车内燃机受到巨大的压力，要求其大幅度减少以至完全大大上升，汽车内燃机受到巨大的压力，要求其大幅度减少以至完全 没有毒性废气排放。另外，石油储量减少，石油供给前景的危机加大没有毒性废气排放。另外，石油储量减少，石油供给前景的危机加大 ，电动汽车因此重新成为研究开发的热点。，电动汽车因此重新成为研究开发的热点。 上一页 下一页返回 3.13.1概述概述 不过，电动汽车本身还有许多
10、技术难题要攻克，目前还没有对内燃机不过，电动汽车本身还有许多技术难题要攻克，目前还没有对内燃机 的权威地位构成真正有力的威胁。内燃机本身则在这个巨大压力下取的权威地位构成真正有力的威胁。内燃机本身则在这个巨大压力下取 得新的进展。因此，未来得新的进展。因此，未来1010年乃至年乃至2020年或者说在世界石油真正临近枯年或者说在世界石油真正临近枯 竭之前内燃机作为汽车动力的权威地位还不会改变。随着电动汽车逐竭之前内燃机作为汽车动力的权威地位还不会改变。随着电动汽车逐 渐成熟，将会出现一个剧烈的竞争期。渐成熟，将会出现一个剧烈的竞争期。 内燃机的发展有两个主要方向，一个方向是保持传统燃料内燃机的发
11、展有两个主要方向，一个方向是保持传统燃料( (汽油、柴汽油、柴 油油) )不变，提高燃料经济性，降低有害废气排放。用内燃机结构精益不变，提高燃料经济性，降低有害废气排放。用内燃机结构精益 求精加上现代电子技术精确控制发动机工作过程就是主要措施之一。求精加上现代电子技术精确控制发动机工作过程就是主要措施之一。 另一个方向是开发代用燃料，液化石油气、压缩大然气、醇类另一个方向是开发代用燃料，液化石油气、压缩大然气、醇类( (甲醇甲醇 、乙醇、乙醇) )、二甲基醚、氢气等是目前正在深入研究的课题，有些已成、二甲基醚、氢气等是目前正在深入研究的课题，有些已成 为商品。为商品。 上一页 下一页返回 3.
12、13.1概述概述 电动汽车有许多形式，太阳能汽车实际上也是电动汽车，太阳能转换电动汽车有许多形式，太阳能汽车实际上也是电动汽车，太阳能转换 为电能之后，通过电动机驱动车轮。蓄电池电动机装置，经过最近为电能之后，通过电动机驱动车轮。蓄电池电动机装置，经过最近2020 年的再次努力，许多国际一流公司投入大量人力物力，蓄电池电动汽年的再次努力，许多国际一流公司投入大量人力物力，蓄电池电动汽 车始终达不到投放市场的目标。车始终达不到投放市场的目标。20022002年以美国通用汽车公司和福特汽年以美国通用汽车公司和福特汽 车公司为代表，先后宣布放弃蓄电池电动汽车项目。如果没有新的突车公司为代表，先后宣布
13、放弃蓄电池电动汽车项目。如果没有新的突 破，蓄电池电动汽车的历史到破，蓄电池电动汽车的历史到20022002年就终结了。由此来看，燃料电池年就终结了。由此来看，燃料电池 一电动机装置是较有前途的驱动形式。一电动机装置是较有前途的驱动形式。 历史上曾有人研究过核能在汽车上的应用前景，结论是否定的。核能历史上曾有人研究过核能在汽车上的应用前景，结论是否定的。核能 还是以固定式发电为宜。除了核动力船泊，陆地移动式装置有许多不还是以固定式发电为宜。除了核动力船泊，陆地移动式装置有许多不 安全因素。安全因素。 上一页返回 3.23.2内燃机工作原理内燃机工作原理 3.2.13.2.1概述概述 燃料在气缸
14、内燃烧产生的热能直接转变为机械能的机器称为内燃机。燃料在气缸内燃烧产生的热能直接转变为机械能的机器称为内燃机。 内燃机有多种类型。一种是活塞式内燃机、一种是燃气轮机，还有喷内燃机有多种类型。一种是活塞式内燃机、一种是燃气轮机，还有喷 气式发动机。后两种机型功率十分强大，在高空使用时，外界温度低气式发动机。后两种机型功率十分强大，在高空使用时，外界温度低 ，有较高效率，有较高效率; ;在地面附近，因环境气温高，其热效率不高，所以广在地面附近，因环境气温高，其热效率不高，所以广 泛用于飞机上。泛用于飞机上。 活塞式内燃机常见的是往复活塞式内燃机。旋转活塞式内燃机曾经以活塞式内燃机常见的是往复活塞式
15、内燃机。旋转活塞式内燃机曾经以 其独特的优点其独特的优点( (无往复运动惯性力、转速可以很高无往复运动惯性力、转速可以很高) )备受关注。但备受关注。但2020世世 纪纪7070年代石油危机以后，因其能源利用率不够好而受到冷落。本书的年代石油危机以后，因其能源利用率不够好而受到冷落。本书的 “ “发动机发动机”“”“内燃机内燃机” ”都仅指往复活塞式内燃机。都仅指往复活塞式内燃机。 下一页返回 3.23.2内燃机工作原理内燃机工作原理 按照工作过程的基本原理，活塞式内燃机分为外源点火式内燃机和压按照工作过程的基本原理，活塞式内燃机分为外源点火式内燃机和压 缩自燃式内燃机。点燃式内燃机通常燃用汽
16、油，所以俗称汽油机。用缩自燃式内燃机。点燃式内燃机通常燃用汽油，所以俗称汽油机。用 大然气、液化石油气、二甲基醚、醇类、氢气工作时，也是外源点火大然气、液化石油气、二甲基醚、醇类、氢气工作时，也是外源点火 ，属于同一类型。，属于同一类型。 压燃式内燃机燃用柴油，因此俗称柴油机。柴油机的压缩比大，缸内压燃式内燃机燃用柴油，因此俗称柴油机。柴油机的压缩比大，缸内 压力很高，因此机器结实，重量大。过去主要用于大型动力和卡车。压力很高，因此机器结实，重量大。过去主要用于大型动力和卡车。 近年柴油机小型化和高速化进展很快，而且因其很高的燃料经济性，近年柴油机小型化和高速化进展很快，而且因其很高的燃料经济性， 已被部分轿车作为动力。已被部分轿车作为动力。 上一页 下一页返回 3.23.2内燃机工作原理内燃机工作原理 不论是汽油机或柴油机，在工作循环的组织上都可用两种方法。一种不论是汽油机或柴油机，在工作循环的组织上都可用两种方法。
