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1、机基本结构及上止点L和7下止点机基本结构及本结构（图1-2）本工作原理（图第 1 篇汽车发动机构造与原理第 1 章发动机基本结构与工作原理内容提要 发动机：将其它1 四冲程汽油机基本结构与工作原理 形式的能量转化为机 2.四冲程柴油机基本结构与工作原理 械能的机器。内燃机：将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械。有 活塞式和旋转式 两大类。本书所提汽车发动机，如无特殊说明，都是指往复活塞式 内燃机。内燃机特点：单机功率范围大（06-16860kW）、热效率高（汽油机略高于0.3,柴油机达04左右）、体积小、质量轻、操作简单，便于移动和起动性能好等优点。 被广泛应用于汽车、火车
2、、工程机械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和 众多其它机械的动力。11 四冲程发动工作原理1.1.1四冲程汽油工作原理1. 四冲程汽油机基2. 四冲程汽油机基图1-2四冲程汽油机基本结构1-2表 1-1 四冲程汽油机工作过程仃程名称曲轴转角活塞行向进气门排气门进气Oo 180o开关压缩180o 360of关关作功360o 540oJ关关排气540o720o关开3工作过程分析（1）四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当于曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发动机四个行程中，只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在 曲轴
3、后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则 依靠飞轮惯性维持转动。（2）冲程与活塞行程:冲程：指发动机的类型； 行程S:指活塞在上、下两个止点之间距离； 气缸工作容积Vs :个活塞在一个行程中所扫过的容积D2_ S 10一 6s式中Vs -工作容积（m3）D -气缸直径（mm）;S -活塞行程（mm ）。发动机的排量Vst:台发动机所有气缸工作容积之和。VVst si式中Vst发动机的排量（L）;i -气缸数。（3）压缩行程的作用是提高进入气缸内混合气的压力和温度（压缩终了的气缸内气体压力可达0. 612MPa,温度达600K700K），为混合气迅速着火燃烧创造条件；
4、二是可以有效提高发动机的燃烧热效率 n 。由热力学第定律当混合气被压缩程度提高时，发动机混合气燃烧所达到的最高温度（ ）升高, 而排气的温度（T2）降低，导致热效率提高。I860年，法国人Lenoir （勒努瓦）研制成功的世界第一台内燃机，没有压缩行 程，热效率仅 4.5% 1876年，德国人奥托（Otto ）制造出第一台四冲程内燃机，采用压缩行程，虽然压缩比只有 2.5,但热效率却提高到12%有力地证明了科学是第一生产力这个真理。压缩比 E :气缸内气体被压缩的程度。Vc式中V -气缸总容积（活塞处于下止点时，活塞顶部以上的气缸容积）；aVc-气缸燃烧室容积（活塞处于上止点时，活塞顶部以上的
5、容积）。现代汽油机压缩比一般为7 11, 如广州本田雅阁2.4 i-VTEC发动机压缩比为9.7,而3.0V6-VTEC发动机压缩比则为10。发动机压缩比也不能过高，否则会导致压缩终了温度和压力升高，汽油机产生 爆震燃烧（参见 4.4）,热负荷、机械负荷、噪音和振动加大，起动困难。可变压缩比（SVC）发动机：能根据发动机工作负荷变化，自动调节压缩比。负荷减少时，使压 缩比提高；全负荷时，使压缩比降低。可有效达到防止爆震燃烧，增 加功率、降低油耗、减少排放的 目的。当气缸、活塞等磨损，气门不密封时，将导致发动机压缩气体外泄，热效率和 功率下 降。4 多缸发动机结构特点单缸发动机问题：功率小，转速
6、不均匀，工作振动大，现代汽车发动机都是多缸发动机，用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。多缸发动机结构特点：由多个结构相同的气缸组成，它们共用一个机体，一根曲轴。曲轴的曲柄布置应该使各 布在7200曲轴转角内。女口 4缸相邻工作缸的曲柄夹角为1800，缸作功行程均匀分发动机曲轴（图1-3曲轴每转1800便有一个气缸作功图1-3 4缸5示功 图将四冲程发动机在一个工作压力随气缸工作容积或曲轴转角图表示，得到图1-4所示的发动机循环里气缸内气体 变化的关系以座标 示功图。由示功图可以看到发动机一个工作循环里工作状态的变化，检查判断发动机性能优劣。发动机特征点参数随机型、结构等有所不同，一般范围如表1
7、-2所示注：P-气缸内气体压强（MPa）;度（K）1.1.2四冲程柴油机结构特点与结构特点：没有火花塞，喷油器缸顶向气缸内喷油（图1-5）oT-气缸内气体温工作原理直接安装在气工作原理：进气行程进入气缸的是纯空 气，而不是可燃混合气；在压缩行程末，喷油器向气缸喷入高压柴油，由于气缸的高温高压作用，柴油迅速着火燃烧，使气 体急剧膨胀，推动活塞作功。其着火方式属于压燃式，而不是汽油机的点燃式。燃料：柴油，粘度高，不易挥发，自燃点低，不会产生爆燃。为了使柴油可靠 着火，提高发动机燃烧热效率，柴油机的压缩比汽油机高得多，一般为 16 22,所 以其最高燃烧压力也比汽油机高，工作也比汽油机粗暴。柴油机与
8、汽油机比较（表1-3：表1-3柴油机与汽油机比较性能汽油机柴油机着火方式占燃、八 八、压燃燃油消耗高低热效率30%左右40%左右工作平稳性柔和粗暴发动机转速高(40006000 r/min )低(25003000r/min )升功率大小起动性易难制造维修成本低高比质量小大使用寿命短长CO、HC 大，CO、HC 小,排放NO%、黑烟少N0x、黑烟多柴油机的转速也在不断提高，奔驰V230轿车柴油机，最高转速可达6000r/min 1.2 二冲程发动机结构特点及工作原理二冲程发动机：指活塞在上、下止点间往复移动两个行程（相当于曲轴旋转3600），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机工作原理
9、孔7和8，由活塞扫气时曲轴箱和1.2.1二冲程汽油机结构特点与1结构特点（图1-6）没有进、排气门，代之以进、排气圆柱面控制其开闭。另外还有扫气孔2,气缸连通。2.二冲程汽油机工作原理（1） 第一行程（换气-压缩行程）：活塞自下止点向上止点移动，到活塞圆柱面 将排气孔 8和扫气 孔 2 都关闭时，开始压缩上一循环吸入气缸内的汽油与空气混合 气，同时在活塞下面的曲轴箱内形成真空 度 （曲轴箱是密封的）。当活塞继续上行时, 进气孔 7 打开，新的汽油与空气可燃混合气经进气孔 7 被吸 入活塞下方的曲轴箱内。（2） 第二行程（作功-换气行程）：活塞接近上止点时，火花塞点火，点燃被压 缩的混合气，高
10、温、高压气体急剧膨胀，推动活塞向下运动，对外作功。当活塞下 行关闭进气孔 7到露出排气孔 8时，气 缸开始排气，同时压缩活塞下方的可燃混合 气；活塞继续下行到露出扫气孔 2 时，受到预压的新鲜混合气 自扫气孔流入缸内， 并扫除废气。为了防止新鲜混合气大量与废气混合并排出气缸而造成浪费，活塞顶做成特殊 形状，使新鲜混合气的 气流被引向上部，还可以利用新鲜混合气来扫除废气，使排 气更干净。二冲程与四冲程汽油机比较（见表 1-4）：表 1-4 二冲程与四冲程汽油机比较性能二冲程汽油机四冲程汽油机结构简单复杂理论上二冲程比四冲程大一倍，但实际上由于排气、行程，使 作功行程缩短，导致 工作容积的功率只
11、比四冲程60%。由于排气行程短，废气 鲜可燃混合气在扫气时随废油消耗率 高，经济性差，HC1011汽油机升功率换气占去了 1/3实际单位气缸汽油机大时，由于作功频繁，机械负荷50%排不尽，部分新气外流，造成燃排放增加。同和热负荷大，润图 1-7 二冲程柴油机结构比质量小大燃油消耗高低升功率大小制造维修成本低高比质量小大起动性好差使用寿命短长排放大小滑困难，导致发动机寿命短。因此，二冲程汽油机在现代汽车上较少采用，而被广 泛应用于摩托车和微型 汽车。123 二冲程柴油机结构特点与工作原理1 结构特点图 1-7 所示为美国 GM 公司生产的 710G3B 型二冲程柴油机。在气缸盖上安装有 排气门
12、3 和泵-喷嘴 4， 当排气门打开时，排出的废气冲击排气涡轮叶轮 8使其旋转， 并带动离心式风机 9旋转，将空气加压，增 压空气经冷却器11,进入集流箱 13,再从缸套上的空气进气孔 2 进入气缸。2.二冲程柴油机工作原理（图 1-7（1） 第一行程：活塞自下止点向上止点运动，行程开始时，进气孔2 和排气门 3 均开启，利用从离心式风机 9 压来的空气使气缸换气。活塞继续向上移动，进气 孔被遮盖，排气门也关闭，气 缸内的空气受到压缩，压力和温度上升。当活塞接近 上止点时，高压燃油从泵-喷嘴 4 喷入气缸并着火燃烧，使气缸内压力急剧升高。（2） 第二冲程：高温高压气体急剧膨胀，推动活塞从上止点向
13、下止点运动，对 外作功。活塞接近下止点时，排气门开启，排出的废气冲击涡轮叶轮 8 使其旋转， 并带动离心式风机 9旋转，将空气加压，增压空气经冷却器 11冷却后，再从缸套上 的空气进气孔 2进入气缸，进行换气。二冲程柴油机的工作过程与二冲程汽油机工作过程不同的是：进入柴油机气缸 的是纯空气，而不是可 燃混合气，而且空气进入气缸前先经过增压，所以二冲程柴 油机比二冲程汽油机的经济性好。日本雅马哈1999 年 3 月开发出发动机公司于100km 只燃用 3 升柴油的车用二冲程 SD 型柴油机。美国 GM 公司生产的 710G3B 型 二冲程柴油机功率达3060kW，燃油消耗率仅196.4g/kW?h。二冲程柴油机主要应用于内燃机车、低速船用柴油机上。1.3 内燃机分类及型号1.3.1 内燃机的分类内燃机种类繁多，根据不同特点有不同分类（表1-3。表 1-5 内燃机的分类分类万法类别含义按冲程数分二冲程内燃机活塞经过两个行程完成一个工作循环的内燃机四冲程内燃机活塞经过四个行程完成一个工作循环的内燃机按着火点燃式内燃机压缩气缸内的可燃混合气，并用外源点火燃烧的内燃机方
