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1、概 述,一、目的和要求 1、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。 2、掌握车用发动机的主要参数的检查、调整方法和维护使用技能。 3、为后继专业课程和在今后的工作中从事汽车发动机设计、研究、生产、修理打下基础。 二、学习方法 认真听课，认真做实验，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。,三、学习内容 对国产轿车常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、材料要求及材料处理、调整原理及方法进行学习。另外对国外一些汽车发动机作一些简要介绍。 四、参考书及参考资料 汽车构造（上） 陈家瑞 主编 人民交通出 版社（教材） 内燃机构造 江苏工业学院 汽车构造（上） 崔靖 主编 陕西出版社 国外内燃机 内燃机
2、 小型内燃机 内燃机工程汽车技术 柴油机 汽车杂志等等,五、国产汽车产品型号编制规则 首部：企业代号，由23个拼音字母组成。 中部：由四位数字组成。 尾部：表示专用汽车的分类或变型车与基本型的区别。 六、汽车类型 汽车：由动力装置驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道无架线的车辆。,（一）、按用途分类 1、运输汽车：1）轿车 2）客车 3）货车 2、特种用途汽车 1）特种作业汽车 2）竞赛汽车 3）娱乐汽车 （二）按动力装置类型分类 1、活塞式内燃机汽车,2、电动汽车： 3、燃气轮机汽车： 4、喷气式汽车： （三）按行驶道路条件分类 1、公路用车： 2、非公路用车：包括越野车和工程用汽车 （四）
3、按行驶机构的特征分类 1、轮式汽车 2、其它类型行驶机构的汽车,七、常用汽车的总体构造 发动机、底盘、车身、电气设备等,八、汽车行驶的基本原理 （一）汽车的驱动力和阻力 1、驱动力Ft（来自发动机） 2、滚动阻力Ff：是由于车轮滚动时轮胎与地面发生变形而产生的。 其数值与汽车的总重力、轮胎的结构与气压以及地面的性质有关。 3、空气阻力Fw：主要由汽车前后压力差、汽车与空气的摩擦、气流的干扰组成。 其大小与汽车结构、车速等有关。,4、坡度阻力Fi：汽车在坡道上时，其总重力沿坡道方向的分力。 5、驱动力与总阻力F的关系 FFfFwFi FFt，汽车匀速行驶； FFt，汽车减速行驶； FFt，汽车加
4、速行驶。,（二）汽车的附着条件 附着力F：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动的力的最大值。 FG 汽车行驶的附着条件：FtF 若FtF,则汽车打滑。,九、汽车发动机的定义及其类型 （一）定义： 1) 发动机：将某一种形式的能量转换为机械能的机器。 2) 热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。 3) 内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气直接将所含热能转变为机械能的一种机器。,（二）内燃机的用途和特点 1、用途： 在交通运输、工程机械、军用国防、中小电站等处均能用到。 2、特点（相对于蒸汽机） 1）有效热效率较高 蒸汽机：1116 柴油机（增压后）：3046 汽油机：20
5、30,2）功率范围广，适应性好 3）体积功率高，单位功率质量小 4）使用操纵方便，启动快 5）运行比较安全，不易引起爆炸事故 6）对于燃料的要求较高，不能直接使用固体燃料 7）排放、噪声引起的危害较大 8）结构较复杂，零件的加工精度高,十、内燃机分类 （一）按所用燃料分 1、用液体燃料内燃机 2、用气体燃料内燃机 3、用多种燃料内燃机 （二）按燃料在汽缸内的着火方式分 1、压燃式内燃机 2、点燃式内燃机,（三）按完成一个工作循环的冲程数分 工作循环：发动机各气缸完成进气、压缩、做功、排气四个过程成为一个工作循环。 1、二冲程内燃机：曲轴转一圈，活塞在气缸内上下往复各一次完成一个工作循环的内燃机
6、。 2、四冲程内燃机：曲轴转两圈，活塞在气缸内上下往复各两次完成一个工作循环的内燃机。,（四）按冷却方式分 1、水冷式内燃机 2、风冷式内燃机 （五）按气缸数目及排列方式分 1、单缸机 2、多缸机（单列式和多列式） （六）按进气方式分 1、非增压内燃机 2、增压内燃机 （七）按活塞运动方式分 1、往复式内燃机 2、旋转式内燃机,表0-5 运输汽车分级,图0-2 典型轿车的总体构造,图0-3 驱动力产生示意图,图2-5 风冷发动机的气缸盖与气缸体,图1-2 发动机示意图,水冷,多缸机排列,旋转式发动机,第二章 内燃机的基本工作原理及总体构造,本章主要内容： 1、有关汽车发动机的名词术语 2、四冲
7、程内燃机的工作原理 3、二冲程内燃机的工作原理 4、汽车发动机的总体构造,第一节 四冲程发动机的工作原理,一、内燃机的基本名词术语 1、上止点（下止点） 定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近)处。即活塞的最高（低）位置。 2、活塞冲程S 定义：活塞上、下止点之间的距离。 若曲柄半径为R，则：S2R,3、气缸工作容积（气缸排量）Vs 定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 定义式： Vs=（ /4 ）D2S 常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。 4、发动机排量（发动机工作容积）VL 定义：发动机各气缸工作容积的总和。 定义式：VL Vs*i i:发动机气缸数。 5、燃烧室容积V
8、c 定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。,6、气缸总容积Va 定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。 定义式：VaVsVc 7、压缩比c 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。 定义式：cVa/ Vc 物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。 柴油机c：1422 汽油机c：69（轿车有的达到911）,二、单缸四冲程汽油机的工作原理 1、进气冲程 活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门打开，排气门关闭 曲轴：旋转从 0A180A 进气终了压力：pde0.0750.09 Mpa 进气终了温度：Tde370400 K 2、
9、压缩冲程 活塞：从下止点移动到上止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从180A360A 压缩终了压力：pco0.82.0 Mpa 压缩终了温度：Tco600700 K,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。 后果：轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。 现象：发生爆燃时，有尖锐的金属敲击声传出。 表面点火：由燃烧室内炽热表面（如排气门头、火花塞电极、积碳）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。 后果：发动机的性能下降，零部件寿命降低。 现象：发生表面点火时，有沉闷的敲击声
10、传出。,3、做功冲程 活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360A540A 最高压力：pmax3.06.5 Mpa 最高温度：Tmax22002800 K 膨胀终了压力：pex0.30.6 Mpa 膨胀终了温度：Tex12001500 K,4、排气冲程 活塞：从下止点移动到上止点 气门：进气门关闭，排气门开启 曲轴：旋转从540A720A 排气终了气体压力（残余废气压力）： pr0.1050.115 Mpa 排气终了气体温度（残余废气温度）： Tr9001100 K,二、单缸四冲程柴油机的工作原理 1、进气冲程 与汽油机主要区别：进入气缸的是纯空气。 进气终了
11、压力：pde0.080.09Mpa 进气终了温度：Tde340380K,2、压缩冲程 与汽油机的主要区别： 压缩比高于汽油机；在压缩过程快要结束的时候，喷油器向气缸内喷入柴油。当油与空气混合后在高压下达到其自燃点就开始着火燃烧。 压缩终了压力：pco3.05.0 Mpa 压缩终了温度：Tco7501000K,3、做功冲程 柴油机由于是边喷油、边混合、边燃烧，所以，所以最开始虽然活塞有所下行，但气缸内的压力基本不变。 最高压力：pmax4.59Mpa 最高温度：Tmax18002500K 膨胀终了压力：pex0.20.5Mpa 膨胀终了温度：Tex10001200K,4、排气冲程 排气终了气体压
12、力：pr0.1050.12Mpa 排气终了气体温度：Tr700900K,四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较 （p：Mpa ；T：K）,三、四冲程汽油机、柴油机特点比较 1、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。 汽油机：be=270325 g/(kw.h) 柴油机: be=214285 g/(kw.h) 2、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。 3、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。,4、柴油机转速低于汽油机 原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以
13、其受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。 2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油机。 5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。 6、柴油机启动困难，汽油机易启动。,第二节 二冲程内燃机的工作原理,二冲程内燃机： 一、结构介绍 1、 换气机构（气孔、气阀） 2、 曲轴箱扫气、扫气泵扫气 3、 活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气 4、 活塞裙部较长，有缺口等,二、二冲程汽油机的工作原理 （一）结构介绍 （二）工作原理 1、第一冲程 活塞：从下止点到上止点 活塞上方：换气；三孔关闭后，压缩可燃混合气 活塞下方：新鲜混合气由进气口进入曲轴箱 曲轴
14、：旋转从0A180A,2、第二冲程 活塞：从上止点到下止点 活塞上方：可燃混合气燃烧膨胀做功；排气口露出后排气；扫气口露出后开始扫气。 活塞下方：进气口被下移地活塞关闭后新鲜混合气被下移的活塞预压缩，扫气口露出后，被预压缩的新鲜气体经过扫气口进入活塞上方的气缸内。 曲轴：旋转从180A360A 示功图：,三、二冲程柴油机的工作原理 （一）结构介绍 1、有排气阀，无排气口。 2、进气口设置在气缸上部，进气口和扫气口为同一气口。 3、通过扫气泵扫气。,（二）工作原理 第一冲程：活塞从下止点到上止点。 最开始，通过扫气泵换气；当进气口被关闭后，对进入到气缸内的空气进行压缩；快到上止点时喷油器喷油入燃
15、烧室，油气混合自燃起来。 第二冲程：活塞从上止点到下止点。 气缸内的燃气燃烧膨胀做功；活塞下移排气阀打开排气；露出扫气孔后开始利用扫气泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。,四、二冲程汽油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较） （一）优点： 1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的功率理论上是四冲程发动机的2倍。 2、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以发动机运转比较平稳。 3、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。 4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。 所以摩托车上多用。,（二）缺点： 1、废气不易排除干净。 2、换气时减少了有效工作行程。 3、部分新鲜可燃混合气随
16、废气排出，使能源浪费，经济性下降。 4、同时造成环境污染。,第三节 发动机主要性能指标与特性,一、主要性能指标 （一）动力性指标 1、有效转矩Ttq（N.M） 定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。 由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。 2、发动机转速n（r/min） 由转速表直接读取。 3、有效功率Pe （KW） 定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。 计算式：PeTtq*2n/60*10-3Ttq*n/9550,（二）经济性指标 1、有效燃油消耗率be 定义：发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位）。 定义式： beB/Pe*103 （g/KW. h） 其中 B：发动机在单位时间内的耗油量（kg/h）,可在实验中测得。 （三）发动
