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1、第二章第二章 汽车发动机结构汽车发动机结构2.1 发动机基本结构及工作原理发动机基本结构及工作原理u 汽油机基本结构及工作原理汽油机基本结构及工作原理 1、单缸四冲程汽油机基本结构 一台车用汽油机,结构虽复杂,但其基本结构都是由多个相同的单缸机组成,活塞2在汽缸1中作往复运动,并通过连杆3推动曲轴4转动。如下图所示。四冲程汽油机基本结构图1机体 2曲轴 3排气道 4排气门 5火花塞6电控喷油器 7 进气道 8进气门 9汽缸盖10活塞 11汽缸 12连杆 2、四冲程汽油机基本工作原理 (1)进气系统 当活塞从上止点向下止点运动时,相当于曲轴转角从0180,这时进气门开启,排气门关闭,电控喷油器向
2、进气道喷油,空气与汽油混合气便被吸入气缸,该过程称为进气行程。 (2)压缩行程 当活塞继续从下止点向上止点运动时,进、排气门关闭,进入气缸的混合气便被压缩,该过程称为压缩行程。 压缩行程的作用:一是提高进入气缸内混合气的压力和温度,为混合气迅速着火燃烧创造条件;二是可以有效提高发动机的燃烧热效率。 气缸内气体被压缩的程度用压缩比表示,一般为711 =Va/Vc 式中 Va 汽缸总容积(活塞处于下止点时,活塞顶部以上的气缸容积) Vc 气缸燃烧室容积(活塞处于上止点时,活塞顶部以上的气缸容积) (3)作功行程 在压缩行程末,火花塞开始点火,进、排气门都关闭,进入气缸的可燃混合气被点燃、燃烧,放出
3、大量的热能,导致气缸内气体压力和温度迅速增加,气体体积急剧膨胀,推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械能,该过程为作功行程。 (4)排气行程 活塞继续从下止点往上止点运动,这时进气门关闭,排气门开启,燃烧后产生的废气被排出气缸,该过程称为排气行程。行程名称行程名称曲轴转角(曲轴转角()活塞行向活塞行向进气门进气门排气门排气门进气0180开关压缩180360关关作功360540关关排气540720关开四冲程发动机工作过程 3、多缸发动机结构特点 单缸发动机功率小,转速不均匀,工作振动大,现代汽车发动机都是采用多缸发动机,用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。多缸发动机是由多个结
4、构相同的气缸组成,它们一般共用一个机体,一根曲轴。曲轴的曲柄布置应该使各缸作功行程均匀分布在720曲轴转角内。如4缸发动机曲轴相邻工作缸的曲柄夹角为180,曲轴每转180 便有一个气缸作功,其工作 顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两种。曲轴转角(曲轴转角()第一缸第一缸第二缸第二缸第三缸第三缸第四缸第四缸0180作功排气压缩进气180360排气进气作功压缩360540进气压缩排气作功540720压缩作功进气排气四缸机工作循环(工作顺序1-3-4-2) 多缸发动机所有气缸工作容积之和就称为该发动机的排量,发动机的排量越大,功率就越大。四缸机发动机曲轴u 柴油机结构特点与工作原理柴油机结构特点
5、与工作原理 柴油机所用的燃料是柴油。与四冲程汽油机相比,基本结构特点是没有火花塞,喷油器直接安装在汽缸顶向气缸内喷油。1机体 2曲轴 3排气道 4排气门 5喷油器 6进气道 7进气门8汽缸盖 9活塞 10气缸 11连杆 四冲程柴油机工作原理与四冲程汽油机也有所不同,在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。 由于柴油燃料的性质与汽油不同,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
6、比比汽油机高得多,一般为1622,所以最高燃烧压力也比汽油机高,工作也比汽油机粗暴。但柴油机比汽油机省油,相同排量的柴油汽车比汽油汽车省油近30%。u 发动机的主要性能指标发动机的主要性能指标 1、动力性能指标 (1)有效功率 由发动机曲轴输出的功率称为有效功率。每台发动机 铭牌上标明的功率称为该发动机的标定功率,标定功率时的发动机转速称为标定转速。 (2)升功率 它是指发动机在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率越大,发动机动力性能越好。 (3)有效转矩 发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩。 2、经济性能指标 (1)燃油消耗率 指发动机每发出1Kw有效功率,在1h内所消耗的燃
7、油质量,单位是g/(kw.h)。燃油消耗率越低,汽车越省油。 (2)有效热效率 燃料中所含的热量转变为有效功的比例称为有效热效率。汽油机的热效率一般为0.3,柴油机为0.4。u 汽车发动机总体组成汽车发动机总体组成 汽车发动机种类繁多,但总体看都是在一个机体上安装一个机构(曲柄 连杆机构)和六大系统(换气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统)。柴油机则为五大系统,没有点火系统。2.2 发动机机体组件与曲柄连杆机构发动机机体组件与曲柄连杆机构u 发动机机体组件发动机机体组件 机体组件是发动机的骨架,安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷,内部有油道和水道。它主要由气
8、缸体、气缸、气缸盖和气缸垫等零件组成。 1、气缸体 气缸体由灰铸铁或铝合金铸成。其 上部加工有气缸,下部有曲轴支撑孔,曲轴运动的空间称为曲轴箱。在气缸体内部铸有许多加强肋,冷却水套和润滑油道等。 气缸是活塞运动和燃烧作功的场所,如果磨损严重,将导致发动机功率下降、油耗升高、起动困难。 2、气缸盖 气缸盖安装在气缸体上面,从上部密封气缸。气缸盖下端面与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室,内部铸有冷却水套。 缸盖上还装有进、排气门座和气门导管,用于安装进、气门。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,柴油机的气缸盖上则加工有安装喷油器的孔。 3、气缸垫 气缸垫安装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气、漏水和漏油。u 发动机曲柄连杆机构发动机曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞连杆组件及曲轴飞轮组件两部分。 1、活塞连杆组件 活塞连杆组件由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。 2、曲轴飞轮组件 曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。