《汽车发动机的工作原理及总体构造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机的工作原理及总体构造（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车发动机的工作原理汽车发动机的工作原理 及总体构造及总体构造汽车发动机的工作原理及总体构造汽车发动机的工作原理及总体构造1. 1. 汽车发动机的类型汽车发动机的类型2. 2. 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语往复活塞式内燃机工作原理及基本术语3 3. . 往复活塞式内燃机的基本构造往复活塞式内燃机的基本构造4. 4. 发动机性能指标发动机性能指标优点：与外燃机相比，与外燃机相比， 结构紧凑、体积小、结构紧凑、体积小、 质量轻和容易起动等质量轻和容易起动等 许多优点许多优点发动机发动机汽车的动力源，心脏。汽车发动机都汽车的动力源，心脏。汽车发动机都 是热能动力装置，简称热机。是热能动力装置，
2、简称热机。 热机热机借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的 热能转变为机械能。热能转变为机械能。 1.1 汽车发动机的类型(1)热 机内燃机外燃机直接以燃料燃烧所生直接以燃料燃烧所生 成的燃烧产物为工质成的燃烧产物为工质 的热机为内燃机，反的热机为内燃机，反 之则为外燃机之则为外燃机活塞式内燃机活塞式内燃机燃气轮机燃气轮机蒸汽机、汽轮机蒸汽机、汽轮机 和热气机等和热气机等1.1 汽车发动机的类型(2)由于以上诸多优点，内燃机，尤其是活塞式内燃机被极其广由于以上诸多优点，内燃机，尤其是活塞式内燃机被极其广 泛的用作汽车动力。泛的用作汽车动力。活塞式内燃机的分类：活塞
3、式内燃机的分类：活 塞 式 内 燃 机按照活塞运动方式：往复活塞式；旋转活塞式按照活塞运动方式：往复活塞式；旋转活塞式按照所用燃料：汽油机；柴油机；气体燃料发动机按照所用燃料：汽油机；柴油机；气体燃料发动机按照冷却方式：风冷式；水冷式按照冷却方式：风冷式；水冷式按照行程数：四冲程；二冲程按照行程数：四冲程；二冲程按照进气状态：增压；非增压按照进气状态：增压；非增压1.1 汽车发动机的类型(3)往复活塞式和旋转活塞式往复活塞式和旋转活塞式1.1 汽车发动机的类型(4)1.1 汽车发动机的类型(5)1.1 汽车发动机的类型(6)1.1 汽车发动机的类型(7)1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术
4、语（1）1 1、基本结构、基本结构1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（11）2 2、基本术语、基本术语1 1）、工作循环：四个冲程，进气，压缩，做功，排气）、工作循环：四个冲程，进气，压缩，做功，排气2 2）、上下止点：活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点，）、上下止点：活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点， 反之为下止点反之为下止点3 3）、活塞行程：上下止点之间的距离）、活塞行程：上下止点之间的距离s s为活塞行程；为活塞行程；1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（12）曲轴的回转半径曲轴的回转半径R R为曲柄半径，显然有：为曲柄半径，显然有：S=2*r S=2*r1.2 往复活
5、塞式内燃机工作原理及基本术语（13）4 4）、气缸工作容积：上下止点间包含的气缸容积称为气缸）、气缸工作容积：上下止点间包含的气缸容积称为气缸 工作容积（工作容积（VsVs）5 5）、）、内燃机排量：内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃内燃机排量：内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃 机排量（机排量（VLVL，有：，有： VL=i*VsVL=i*Vs，其中，其中i i代表汽缸数）代表汽缸数）1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（14）6 6）、燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸）、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
6、室容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（积，也叫压缩容积（VcVc）。）。 7）、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸 总容积。（Va） 有：Va=Vs+Vc1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（15）8 8）、压缩比：）、压缩比：1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（16）9 9）、工况）、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。曲轴转速即为内燃机转速。出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机转速。 10 10）、负荷率）、负荷率
7、 内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出 的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率 通常简称负荷通常简称负荷。1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（2）3 3、内燃机工作原理、内燃机工作原理1) 1) 四冲程四冲程汽油机汽油机工作原理工作原理进气冲程： (1)作用：吸入新鲜混合气 (2)活塞运动:从上止点向下止点 (3)曲轴转角:0o180 o (4)气门状态:进气门打开排气门关闭 (5)终了压力: 7590 kPa (6)终了温度: 80130 oC压缩冲程
8、： (1)作用：压缩混合气，为燃烧创造 条件 (2)活塞运动:从下止点向上止点 (3)曲轴转角:180o360 o (4)气门状态:进、排气门均关闭 (5)终了压力: 8001400 kPa (6)终了温度: 350400 oC做功冲程： (1)作用：燃烧高温高压气体膨胀做功 (2)活塞运动:从上止点向下止点 (3)曲轴转角:360o540 o (4)气门状态:进气门、排气门均关闭 (5)最高压力: 2490 3520 kPa (6)终了压力: 300500 kPa (7)终了温度: 1200 oC排气冲程： (1)作用：排出膨胀做功后的废气 (2)活塞运动:从下止点向上止点 (3)曲轴转角:
9、540o720 o (4)气门状态:进气门关闭、排气门打开 (5)终了压力: 105120 kPa (6)终了温度: 600900 oC1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（3）四冲程四冲程汽油机汽油机工作原理工作原理1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（4）综上所述：发动机每完成一个工作循环时， 曲轴转动二周（720A），进、 排气门各开启一次，活塞完成四 个行程，其中进气、压缩和排气 行程是消耗动力，只有作功行程 产生动力。每完成一次进气、压缩、作功、 排气的过程，称为一个工作循环 。四行程发动机特点 ：发动机曲轴转二周，活塞往复四 个行程完成一个工作循环。1.2 往复活塞式内
10、燃机工作原理及基本术语（5）四冲程四冲程汽油机汽油机工作原理工作原理1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（6）2) 2) 四冲程四冲程柴油机柴油机工作原理工作原理 同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程 在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运 动与汽油机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同动与汽油机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同 ，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根 本的差别。本的差别。 进气行程
11、进气行程 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气纯净的空气。 压缩行程压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高。因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高。1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（7） 作功行程作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入 燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细 雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的雾状。细微
12、的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的 运动，迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于运动，迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于 柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温 度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆 ，连杆推动曲轴旋转作功。，连杆推动曲轴旋转作功。 排气行程排气行程 排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出 气缸。气缸
13、。1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（8）四行程柴油机工作原理概略表1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（9）4 4、汽油机与柴油机比较、汽油机与柴油机比较 共同点：共同点： 1)1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行 程，每个行程各占程，每个行程各占180180曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一 个工作循环。个工作循环。 2)2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程 。显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个
14、行程时大。显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大 得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改 善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮 或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（10）不同之处是：不同之处是： 1)1)汽油机的可燃混合气在气汽油机的可燃混合气在气 缸外部开始形成并延续到进缸外部开始形成并延续到进 气和压缩行程终了，时间较气和压缩
15、行程终了，时间较 长。柴油机的可燃混合气在长。柴油机的可燃混合气在 气缸内部形成，从压缩行程气缸内部形成，从压缩行程 接近终了时开始，并占小部接近终了时开始，并占小部 分作功行程，时间很短。分作功行程，时间很短。 2)2)汽油机的可燃混合气用电汽油机的可燃混合气用电 火花点燃，柴油机则是自燃火花点燃，柴油机则是自燃 。所以又称汽油机为点燃式。所以又称汽油机为点燃式 内燃机，称柴油机为压燃式内燃机，称柴油机为压燃式 内燃机。内燃机。1.3 往复活塞式内燃机基本构造（1）汽油机：汽油机：由以下由以下两大机构两大机构和和五大系统五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、组成，即由曲柄连杆机构，配气机
16、构、 燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机：柴油机：由以上由以上两大机构两大机构和和四大系统四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃 料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（2）v 1）.曲柄连杆机构v 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。1.3 往复活塞式内燃机基本构造（3）v 2 ）.配气机构v 配气机构的功 用是根据发动 机的工作顺序 和工作
