汽車構(gòu)造

第四講主講教師：馮原學(xué)時(shí)：４８發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造概述

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造

發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)和特性

內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則

第一節(jié)概述

發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器。一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義：

風(fēng)能------風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)水流能------水力發(fā)動(dòng)機(jī)熱能------熱力發(fā)動(dòng)機(jī)電能------電力發(fā)動(dòng)機(jī)原子能------原子能發(fā)動(dòng)機(jī)太陽(yáng)能------太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)地?zé)崮?-----地?zé)岚l(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)返回水力發(fā)動(dòng)機(jī)水輪是以流水為動(dòng)力，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置，又稱“水車”，可以帶動(dòng)磨、風(fēng)箱、抽水裝置、紡車、榨油和制革機(jī)械乃至發(fā)動(dòng)機(jī)等返回?zé)崃Πl(fā)動(dòng)機(jī)返回二、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)：將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)。1、外燃機(jī)：燃料在機(jī)器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機(jī)器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。如蒸汽機(jī)。2、內(nèi)燃機(jī)：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。。熱機(jī)內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)活塞式葉片式蒸汽機(jī)汽輪機(jī)熱氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)斯特靈發(fā)動(dòng)機(jī)3、比較：外燃機(jī)體積大，重量重，熱效率低；內(nèi)燃機(jī)單機(jī)功率范圍大（0.6-16860kW）、熱效率高（汽油機(jī)略高于0.3，柴油機(jī)達(dá)0.4左右）、體積小、質(zhì)量輕、操作簡(jiǎn)單，便于移動(dòng)和起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于汽車、火車、工程機(jī)械、拖拉機(jī)、發(fā)電機(jī)、船舶、坦克、排灌機(jī)械和眾多其它機(jī)械的動(dòng)力

。4、內(nèi)燃機(jī)按熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的主要構(gòu)件分活塞式內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣及燃?xì)鉃楣べ|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，它的結(jié)構(gòu)與飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一致5、活塞式內(nèi)燃機(jī)按活塞運(yùn)動(dòng)方式分往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)子活塞式內(nèi)燃機(jī)

活塞式內(nèi)燃機(jī)按運(yùn)動(dòng)方式分類按行程數(shù)分類其他分類方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式四行程二行程1、按使用的燃料不同分汽油機(jī)柴油機(jī)三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類（往復(fù)活塞式）：3、按冷卻方式不同水冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)2、按完成一個(gè)工作循環(huán)所需行程數(shù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)4、按氣缸數(shù)及排列方式單缸發(fā)動(dòng)機(jī)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)單列式Ｖ型對(duì)置式單列式Ｖ型對(duì)置式5、按進(jìn)氣狀態(tài)分自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)）強(qiáng)制吸氣式（增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)）第二節(jié)四行程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

一、基本結(jié)構(gòu)上止點(diǎn)

下止點(diǎn)活塞行程(S)曲柄半徑(R)氣缸工作容積(Vh)燃燒室容積(Vc)氣缸總?cè)莘e(Va)二、基本術(shù)語(yǔ)

壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)排量工作循環(huán)1、上止點(diǎn)、下止點(diǎn)

活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點(diǎn)；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(diǎn)。在上、下止點(diǎn)處，活塞的運(yùn)動(dòng)速度為零。2、活塞行程

上、下止點(diǎn)間的距離S稱為活塞行程。S3、曲柄半徑曲柄與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離R。其中S=2R。R4、氣缸工作容積活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過的容積。一般用Vh表示。Vh5、燃燒室容積活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積。一般用VC表示。Vc6、氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積。一般用Va表示。Va動(dòng)態(tài)演示

7、發(fā)動(dòng)機(jī)排量多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和。一般用VL表示。VL=Vh×ii為氣缸數(shù)目8、壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比（壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比

），用ε表示。

汽油機(jī)壓縮比一般為8～11。柴油機(jī)壓縮比一般為16～22。Va－氣缸總?cè)莘e；Vh－氣缸工作容積；

Vc－燃燒室容積；9、工作循環(huán)

對(duì)于往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，每進(jìn)行一次能量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過程。這種周而復(fù)始的連續(xù)過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。（在氣缸內(nèi)進(jìn)行的，每一次將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一系列的連續(xù)過程）例題：

某汽油機(jī)有四個(gè)氣缸，氣缸直徑92mm，活塞沖程92mm，壓縮比為6。計(jì)算其每缸工作容積、燃燒室容積及發(fā)動(dòng)機(jī)排量（容積以升為單位）。1）每缸工作容積：

Vh

=

=

=

0.61(L)2）燃燒室容積：∵∴（L）3）發(fā)動(dòng)機(jī)排量：

VL=Vh·i=0.61×4=2.44(L)

三、四沖程汽油機(jī)工作原理1、進(jìn)氣行程2、壓縮行程

3、作功行程

4、排氣行程

四沖程汽油機(jī)的工作原理示意圖汽油發(fā)動(dòng)機(jī)四個(gè)行程的圖示1.進(jìn)氣行程２.壓縮行程３.作功行程4.排氣行程每一行程工作的具體分析如下

1、進(jìn)氣行程排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟大氣壓力線PVra示功圖上止點(diǎn)下止點(diǎn)示功圖：表示活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)為0.074～0.093Mpa，溫度上升至353～403K

活塞下行2、壓縮行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉PVra示功圖大氣壓力線c上止點(diǎn)下止點(diǎn)壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)上升至0.6～1.5Mpa，溫度繼續(xù)上升至600～700K?；钊闲?、作功行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)作功中氣缸內(nèi)最高壓強(qiáng)可達(dá)3～5Mpa，最高溫度可達(dá)2200～2800K；作功終了時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)下降至0.3～0.5Mpa，溫度下降至1300～1600K。

活塞下行4、排氣行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)殘余廢氣排氣終了時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)下降至0.102～0.120Mpa，溫度下降至900～1200K

a

活塞上行四、四沖程柴油機(jī)工作原理

四行程柴油機(jī)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程。但由于柴油機(jī)使用的柴油，粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，且自燃溫度又比汽油低，所以采用的著火方式是壓縮自燃式點(diǎn)火（壓燃）。噴油器噴油泵進(jìn)氣行程壓縮行程作功行程排氣行程新鮮空氣四沖程柴油機(jī)各行程示意圖開始噴油分析和比較汽油機(jī)、柴油機(jī)的工作異同?首先分別看一下汽油機(jī)和柴油機(jī)的圖示火花塞

噴油器

汽油機(jī)、柴油機(jī)的工作相同點(diǎn)

每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周;對(duì)應(yīng)每一活塞行程曲軸轉(zhuǎn)半周;只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。

汽油機(jī)柴油機(jī)汽油與空氣缸外混合，進(jìn)入氣缸可燃混合氣進(jìn)入氣缸的是純空氣電火花點(diǎn)燃混合氣高溫氣體加熱柴油自行燃燒有點(diǎn)火系統(tǒng)無點(diǎn)火系統(tǒng)汽油機(jī)、柴油機(jī)的工作不同點(diǎn)五、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：指活塞在上、下止點(diǎn)間往復(fù)移動(dòng)兩個(gè)行程（相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)360度），完成進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣一個(gè)工作循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)。1、第一行程（換氣-壓縮行程）2、第二行程（作功-換氣行程）二沖程與四沖程汽油機(jī)比較性能二沖程汽油機(jī)四沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜比質(zhì)量小大燃油消耗高低升功率大小制造維修成本低高比質(zhì)量小大起動(dòng)性好差使用壽命短長(zhǎng)排放大小六、爆燃和表面點(diǎn)火1、壓縮比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響：

⑴壓縮比適當(dāng)增加，可燃混合氣溫度增加，壓力增加，燃燒速度快，發(fā)動(dòng)機(jī)功率增加，經(jīng)濟(jì)性好；⑵壓縮比如果過大，