汽车发动机工作原理和总体构造

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1、德州学院第一章 汽车发动机工作原理和 总体构造 发动机总体构造 基本概念 四冲程发动机工作原理和总体构造 发动机的分类德州学院1 汽车发动机的类型车用内燃机水冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机单列式发动机双列式发动机气体燃料发动机（代用燃料）车用内燃机往复活塞式发动机旋转活塞式发动机德州学院一、发动机基本结 构发动机是汽车 最主要的总成 之一，动力的 来源。被称为 汽车的“心脏 ”。2 发动机的基本结构及基本术语德州学院二、基本术语 上止点（Top Dead Center

2、 ） 下止点（Bottom Dead Center ） 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V s ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比 工作循环VL= Vs I= Va / Vc Vs= D2S 10-6/4 （L） D气缸直径mm S活塞行程mm 工况（P、n） 负荷率（）德州学院压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用表示。 = Va/Vc压缩比过大的不良后果现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。 上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。 越大，循环热效率越高。汽油机=79 柴油机=1822

3、德州学院压缩比过大的不良后果名称成因现象后果爆燃由于气体压力和 温度过高，在燃 烧室内离点燃中 心较远处的末端 可燃混合气自燃 而造成的一种不 正常燃烧。火焰以极高 的速率向外 传播，形成 压力波，以 声速向前推 进。当压力 波撞击燃烧 室壁时就发 出尖锐的敲 缸声。还会引起发动机 过热，功率下降 ，燃油消耗量增 加等一系列不良 后果。严重爆燃 时甚至造成气门 烧毁、轴瓦破裂 ，火花塞绝缘体 击穿等。表面 点火由于燃烧室内炽 热表面与炽热处 (如排气门头， 火花塞电极，积 炭处)点燃混合 气产生的另一种 不正常燃烧。 伴有强烈的 较沉闷敲击 声。 产生的高压会使 发动机机件负荷 增加，寿命降低

4、 。返回德州学院1.3 四冲程发动机的简单工作原理1.3.1 四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程 单缸四冲程汽油机的工作过程德州学院进气行程示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。排气门关闭进气门开启活塞温度370440 K， 压 力7590 kPa 大气压力线PVr a示功图上止点下止点德州学院压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比： =Va/VcPVr a示功图大气压力线c上止点下止点温度600800K， 压力6001500 kPa 德州学院作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVr a示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度

5、22002800 K， 压力 35MPa 作功终了：温度 15001700 K， 压 力300500 kPa 德州学院排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度9001200 K 压力 105125 kPa残余废气德州学院四冲程发动机工作状态状态 行程温度(K)压力进气行程3704407590 kPa压缩行程6008006001500 kPa作功行程22002800(瞬时最高) 15001700(作功终了)35MPa (瞬时最高) 300500 kPa (作功终了)排气行程9001200105125 kPa德州学院1.3.2 四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵

6、吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300370K压 力800900 kPa 温度8001000K压 力35 MPa 瞬时：温度18002200K压 力510 MPa 温度8001000K 压力105400 kPa 终了：温8001000K 压力105400 kPa 德州学院柴油机工作时各行程状态参数状态 行程温度(K)柴油机工作时各 行程状态参数压力进气行程320350800900 kPa压缩 行程800100035MPa作功行程22002800(瞬时最高) 15001700(作功终了)510MPa (瞬时最高) 300500 kPa (作功终了)排气行程800100010

7、5125 kPa德州学院 思考四冲程汽油机和柴油机的 工作循环有什么异同之处 呢？德州学院二冲程发动机的工作原理v二冲程发动机 v二冲程汽油发动机工作原理 v二冲程柴油发动机工作原理德州学院二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构德州学院 二、冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空 气扫气泵废 气排气门德州学院德州学院 思考 1.理论上它的功率应等 于四冲程发动机的二倍 。 2.由于作功频率较大， 二冲程发动机的运转比 较均匀平稳。 3.构造简单，质量较小 。 4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较 少。二冲程发动机 与四冲程发动 机相比，有何 优

8、点？德州学院 1.4 发动机总体构造 机体及曲柄连杆机构 配气机构 燃油供给系 点火系（汽油机） 冷却系 润滑系 起动系德州学院发动机的总体构造两大机 构曲柄连杆机构配气机构 五大系 统供给系点火系冷却系润滑系起动系德州学院连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮配气机构 曲柄连杆机 构德州学院摇臂凸轮轴德州学院1机体与气缸盖 机体：骨架作用，安装 各个机构和系统，包括 气缸体、油底壳、曲轴 箱 缸盖：组成燃烧室，布 置各种零部件 2曲柄连杆机构 组成：活塞、连杆、曲 轴三部分 作用：将活塞的往复直 线运动曲轴的旋转运 动对外输出动力德州学院3供给系统组成：燃油供给系统和进、排气系统组成

9、作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸 ， 并将燃烧后的废气及时排除 主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油 器 （柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声 器等德州学院4配气机构 功用：定时开启和关闭进排气门 主要部件：气门组、传动组德州学院5点火系统汽油机和煤气机所采用，点燃混合气 主要部件：火花塞、点火线圈、 断电器、分电器德州学院6冷却系德州学院7润滑系德州学院8起动系 功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转 主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等德州学院 桑塔纳发动机结构示意图德州学院桑塔纳发动机冷却系示意图德州学院桑塔纳发动机润 滑系示意图德州学院1.5 发动机的性能指标1. 动力性指标

10、 概念：指内燃机对外作功能力的指标 （1）有效转矩Te：曲轴传给汽车传动系的 转动力矩。单位：Nm （2）有效功率Pe: 发动机在单位时间对外输出 的有效功率Te有效转矩，单位为Nmn曲轴转速，单位为r/min 二者关系 德州学院 1.5 发动机的性能指标（4）平均有效压力： 单位气缸工作容积发出的有效功。Pme ：单位MPa （Pme越大，发动机的作功能力越强)（3）发动机（曲轴)转速： 指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为 r/min （发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称 为额定功率和额定转速）德州学院2.经济性指标 概念：通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能 （1）有效燃油消耗

11、率be：发动机每发出一千瓦有效 功率在一小时内所消耗的燃油量be=(B/Pe)10-3 (g/(KWh) vB每小时的燃油消耗量，kg/h vPe有效功率，kW 显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好1.5 发动机的性能指标德州学院1.5 发动机的性能指标三、发动机的速度特性 指发动机的功率、转矩和燃 油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。 德州学院发动机外特性：当节气门开度达到最 大时，所得到的速度 特性称为发动机外特 性发动机部分特性：在节气门其他开度情 况下得到的速度特性 称为部分特性德州学院四、发动机的工况与负荷 Pe/kW n/rmin- 1 050 45322720abcde 分析 右图

12、 发动 机的 负荷 f1、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴 转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明 。2、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率与 同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。 德州学院1.5 内燃机名称及型号编制规则一、内燃机型号由以下四部分组成首部：为产品特征代号(产品系列符号和换代标志符号) ，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准 。 中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸 径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分 时，由制造厂选用适当符号表示。德

13、州学院二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义德州学院三、型号编制举例 (1) 汽油机 1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 (2) 柴油机 195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型 165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号 德州学院小 结发动机 常用术语工作原理发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。分类定义按不同的分类方法大致分为四大类十个基本术语汽油发动机柴油发动机（重点）四个行程的工作过程区别于汽油机的工作过程德州学院发动机总体构造：汽油机（两大机构五大系统），柴油机（两大机构四大系统） 主要性能 指标与特性动力性指标：有效转距，有效功率 经济性指标：燃油燃油消耗率 速度特性 工况与负荷 内燃机名称及 型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格