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1、汽车发动机的类型、汽车发动机的类型、基本结构及术语基本结构及术语李鸿强李鸿强课前提问：课前提问：汽车的心脏是什么？汽车的心脏是什么？汽车为什么能动起来，能方便人们汽车为什么能动起来，能方便人们的生活？的生活？汽车加油站都提供哪些汽车燃料？汽车加油站都提供哪些汽车燃料？这些燃料是给谁的？这些燃料是给谁的？知道汽车发动机有哪些类型吗？知道汽车发动机有哪些类型吗？发动机发动机 发动机是汽车的动力源。迄今为止除为数不多的电动汽车外，汽车发动机都是热能动力装置，或简称热热机机。在热机中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。 汽车发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或
2、气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。火箭发射火箭发射普通火车汽车 热机有内燃机和外燃机两种。内燃机与外燃机相比，具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等许多优点。因此，内燃机尤其是活塞式内燃机被极其广泛地用作汽车动力。发动机发动机-热机热机二、活塞式内燃机的分类二、活塞式内燃机的分类按活塞运动方式：1.往复活塞式2.旋转活塞式往复活塞式往复活塞式 往复式内燃机运动要通过曲轴连杆机构或凸轮机构、摆盘机构、摇臂机构等，转换为功率输出轴的转动。这种内燃机热具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点，现在技术比较成熟。但是该种内燃机机
3、构复杂，尤其是一套复杂的气门控制机构。且由于活塞组的往复运动造成曲柄连杆机构的往复惯性力与转速的平方成正比，即随转速的提高，轴承上的惯性负荷显著增加，并由于惯性力的不平衡而产生强烈的振动。旋转活塞式旋转活塞式 燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机。动力由主轴输出。自1876年德国人N.A.奥托发明往复活塞式内燃机后，人们就曾试图创制转子式内燃机，但都因转子密封问题而失败。虽然旋转活塞式泵和压缩机等已获得应用，但是旋转活塞式发动机直到1954年联邦德国工程师F.汪克尔在密封技术上有了突破之后才得以实现。他于1957年制成第一台旋转活塞式发动机，有人称之为汪克尔发动机。它经过改
4、进具有功率高、振动小、运转平稳、结构简单轻小等优点。但这种发动机只适用于高转速，因燃料经济性差低速性能不佳，排气性能也不太理想，故未能广泛使用。至80年代仅用在个别型号轿车以及极少数直升飞机、雪橇和舷外机上。根据所用燃料种类根据所用燃料种类根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。1.以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机。2.使用天然气、液化石油气和他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。柴油机柴油机按冷却方式的不同按冷却方式的不同 按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式内燃机，而以空气为冷
5、却介质的则称作风冷式内燃机。按冷却方式的不同按冷却方式的不同冷却液冷却液按行程数分类按行程数分类 往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类。活塞式内燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械能。四冲程往复活塞式内燃机：在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机二冲程往复活塞式内燃机。活塞往复两个行程便完成一个工作循环在一个工作循环期间活塞往复运动的在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数行程数按气缸数目按气缸数目 按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发
6、动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。按照气缸数目分类按照气缸数目分类按照气缸排列方式不同按照气缸排列方式不同 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机单列式发动机单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机双列式发动机 双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为90)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。按进气状态不同按进气状态不同 按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类。若进气是
7、在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。按进气状态不同按进气状态不同拓展了解拓展了解目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车发动机也有用柴油机的。以风冷或二冲程活塞式内燃机为动力的汽车为数不多。特别是从20世纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲程活塞式内燃机为动力的轿车了。三、往复活塞式内燃机的基本结构及三、往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语基本术语1、基本结构
8、1、基本结构气缸：往复活塞式内燃机的工作腔，气缸内表面为圆柱形。 活塞：在气缸内作往复运动，通过活塞销与连杆的一端铰接。连杆：一端与活塞销连接，另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。气缸盖气缸盖、进气门和排气门进气门和排气门气缸盖：气缸的顶端起封闭作用。进气门和排气门：装在气缸盖上。进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。凸轮轴凸轮轴 凸轮轴：控制进、排气门的开闭。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。整体运动趋势：当活塞在气缸内作往复运动
9、时，连杆便推动曲轴旋转。工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。整体运动趋势：当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转。工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。2、基本术语、基本术语（1）工作循环 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭
10、过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地做功。（2）上、下止点）上、下止点上、下止点上、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S2R 。（3）活塞行程）活塞行程（4）气缸工作容积）气缸工作容积上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。（5）内燃机排量）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。（6）燃烧室容积）燃烧室容积活塞位于上止点时，活塞顶
11、面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。（7）气缸总容积）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。气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。（8）压缩比）压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 。 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。（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）负荷率）负荷率 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。负荷率通常简称负荷。四、作业四、作业一、汽车发动机按照冷却方式可以分为哪几类？按照燃料总类又可以分哪几类？二、试解释什么是气缸工作容积？什么是压缩比？什么是内燃机排量？
