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1、汽 车 构 造攀枝花学院机电工程学院第三章第三章 发动机工作原理和总体构造发动机工作原理和总体构造基本概念基本概念发动机总体构造发动机总体构造四冲程发动机工作原理和总体构造四冲程发动机工作原理和总体构造 发动机的分类发动机的分类发动机概述发动机是汽车最主发动机是汽车最主要的总成之一，动要的总成之一，动力的来源。被称为力的来源。被称为汽车的汽车的“ “心脏心脏” ”。3.2 基本术语基本术语上止点上止点上止点上止点 下止点下止点下止点下止点 活塞行程活塞行程活塞行程活塞行程( (S) S) 曲柄半径曲柄半径曲柄半径曲柄半径( (R) R) 气缸工作容积气缸工作容积气缸工作容积气缸工作容积( (V
2、 V h h ) ) 发动机排量发动机排量发动机排量发动机排量( (V VL L) ) 燃烧室容积燃烧室容积燃烧室容积燃烧室容积( (V Vc c ) ) 气缸总容积气缸总容积气缸总容积气缸总容积( (V Va a ) ) 压缩比（压缩比（压缩比（压缩比（ ）工作循环工作循环工作循环工作循环VL= V h I= Va / Vc Vh= D2S 10-6/4 （L） D气缸直径mm S活塞行程mm 压缩比压缩比定义：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现代化油器式发动机压缩比一般为6 69(9(轿
3、车有的达轿车有的达9 911)11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.28.2。压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果名称名称名称名称成因成因成因成因现象现象现象现象后果后果后果后果爆燃爆燃爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和由于气体压力和由于气体压力和温度过高，在燃温度过高，在燃温度过高，在燃温度过高，在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。正常燃烧。正常
4、燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。锐的敲缸声。锐的敲缸声。还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。增加等
5、一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面表面表面表面点火点火点火点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处热表面与炽热处热表面与炽热处( (如排气门头，火如排气门头，火如排气门头，火如排气门头，火花塞电极，积炭花塞电极，积炭花塞电极，积炭花塞电极，积炭处处处处) )点燃混合气产点燃混合气产点燃混合气产点燃混合气产生的另
6、一种不正生的另一种不正生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。常燃烧。常燃烧。 伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。闷敲击声。闷敲击声。 产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降低。低。低。低。返回3.3 发动机总体构造发动机总体构造机体及曲柄连杆机构机体及曲柄连杆机构配气机构配气机构燃油供给系燃油供给系点火系（汽油机）点火系（汽油机）冷却系冷却系润滑系润滑系起动系起动系 发动机的总体构造发动机的总体构造两大机构两大机构两大机构两大
7、机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构配气机构配气机构五大系统五大系统五大系统五大系统供给系供给系供给系供给系点火系点火系点火系点火系冷却系冷却系冷却系冷却系润滑系润滑系润滑系润滑系起动系起动系起动系起动系3.4 四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理3.4.1 3.4.1 四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理 1 1、进气行程、进气行程、进气行程、进气行程2 2、压缩行程、压缩行程、压缩行程、压缩行程 3 3、作功行程、作功行程、作功行程、作功行程 4 4、排气行程、排气行程、排气行程、排气行程
8、单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程进气行程示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。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 大气压力线大气压力线PVra示功图示功图上止点下止点压缩行程压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比： =Va/VcPVra示功图示功图大气压力线大气压力线c上止点下止点温度600800K， 压力6001500 kPa 作功行程作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度22002800 K，
9、压力35MPa 作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa 排气行程排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点温度9001200 K 压力105125 kPa残余废气四冲程发动机工作状态四冲程发动机工作状态 状态状态 行程行程温度温度( (K)K)压力压力进气行程进气行程3704403704407590 7590 kPakPa压缩行程压缩行程6008006008006001500 6001500 kPakPa作功行程作功行程22002800(22002800(瞬时最瞬时最高高) ) 15001700(15001700(作功终作功终了了
10、) )3535MPaMPa ( (瞬时最高瞬时最高) ) 300500 300500 kPakPa ( (作功终作功终了了) )排气行程排气行程90012009001200105125 105125 kPakPa3.4.2 3.4.2 四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程吸气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气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：
11、温8001000K压力105400 kPa 柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态状态状态 行程行程行程行程温度温度温度温度( (K)K)柴油机工作时柴油机工作时柴油机工作时柴油机工作时各行程状态参数各行程状态参数各行程状态参数各行程状态参数压力压力压力压力进气行程进气行程进气行程进气行程320350320350800900 800900 kPakPa压缩行程压缩行程压缩行程压缩行程800100080010003535MPaMPa作功行程作功行程作功行程作功行程2200280022002800( (瞬时最高瞬时最高瞬时最高瞬时最高) ) 15001700(1500170
12、0(作功终了作功终了作功终了作功终了) )510510MPaMPa ( (瞬时最高瞬时最高瞬时最高瞬时最高) ) 300500 300500 kPakPa ( (作功终了作功终了作功终了作功终了) )排气行程排气行程排气行程排气行程80010008001000105125 105125 kPakPa思考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？二冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理二冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机 二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理二冲
13、程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理二冲程汽油机工作原理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、结构二冲程柴油机工作原理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思考思考1.1.理论上它的功率应等于四理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。冲程发动机的二倍。 2.2.由于作功频率较大，二冲由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀程发动机的运转比较均匀平稳。平稳。 3.3.构造简单，质量较小。构造简单，质量较小。 4.4.易受磨损和经常需要修理易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。的运动部件数量较少。二冲程发动机与四冲程
14、发动机相比，有何优点？3.4.3 发动机的分类发动机的分类车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机化油器式发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机车用内燃机单列式发动机单列式发动机双列式发动机双列式发动机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 曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机桑塔纳发动机润滑系示意图润滑系示意图
