發(fā)動機的定義發(fā)動機是將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器發(fā)動機的分類1.

按使用燃料分：汽油機、柴油機等。2.按工作循環(huán)分：四沖程發(fā)動機、二沖程發(fā)動機。3.

按氣門位置分：頂置氣門式發(fā)動機、側(cè)置氣門式發(fā)動機。4.

按氣缸排列分：直列式發(fā)動機、v型發(fā)動機。5.

按氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。三、發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)發(fā)動機由“兩大機構(gòu)五大系統(tǒng)”組成1.兩大機構(gòu)：曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)。2.五大系統(tǒng)：冷卻系、潤滑系、燃料供給系、點火系、起動系1.曲柄連桿機構(gòu)?作用：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運動的機械能，再通過連桿將活塞往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。組成：由氣缸體和曲軸箱組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組成2.配氣機構(gòu)?作用：使可燃混合氣及時充入氣缸并及時從氣缸中排出廢氣。組成：它由進氣門、排氣門、挺桿、推桿、搖臂、凸輪軸、正時齒輪等組成3.冷卻系?作用：把受熱零件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動機正常工作。組成：它由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、水套等組成。4.潤滑系作用：

潤滑、冷卻、清洗、密封等。組成：由機油泵、濾清器、限壓閥、油道等組成。5.燃料供給系汽油機作用：按需要向氣缸內(nèi)供應(yīng)已配制好的可燃混合氣，燃燒后排出廢氣。組成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、進、排氣管、濾清器等組成。直噴式由燃油箱、電動汽油泵、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器、進、排氣管、濾清器等組成。6.點火系1.作用：按規(guī)定時刻及時點燃氣缸內(nèi)的混合氣。2.組成：由蓄電池、分電器、點火線圈、火花塞等組成。7.起動系1.

作用：使靜止的發(fā)動機起動。2.組成：由起動機及附屬裝置組成。四、基本術(shù)語1.上止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處；2.下止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心處；3.活塞行程（S）:上、下兩止點間的距離（mm）S=2R；4.沖程：活塞油一個止點到另一個止點運動一次的過程；5.氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點到下止點所讓出的空間的容積（L）；6.發(fā)動機工作容積（Vl）動機所有氣缸工作容積之和，也叫發(fā)動機的排量。i：氣缸數(shù)7.燃燒室容積（Vc）：活塞在上止點時，活塞頂上面的空間容積。8.氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點時，活塞頂上面的空間容積。9.壓縮比（ε）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值?；钊鶑?fù)四個沖程完成一個循環(huán)的發(fā)動機稱四沖程發(fā)動機。每個循環(huán)由進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程組成四沖程柴油機工作原理每個循環(huán)也由進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程組成。但由于柴油的性質(zhì)與汽油不同，其混合氣形成的方式、著火方式與汽油機也不同。下述不同點：

1.

進氣沖程－進入氣缸的是純空氣；

2

.

壓縮沖程－壓縮比大，壓縮終了的壓力、溫度高。

3.

作功沖程－壓縮沖程末，高壓柴油呈霧狀噴入氣缸內(nèi)，自行燃燒作功，最高壓力5-10Mpa；

4.排氣沖程－與汽油機基本相同。壓力0.105-0.125Mpa，溫度800-1000K七、汽油機與柴油機的相同點與不同點相同點:1.每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一沖程曲軸轉(zhuǎn)半周，進氣沖程進氣門開，排氣沖程排氣門開，其余兩個沖程進、排氣門均光。

2.四個沖程中，只有作功沖程產(chǎn)生動力，其余三個沖程消耗能量。

3.必須用外力起動。

4.工作循環(huán)基本內(nèi)容相似，主要機件的運動相同，結(jié)構(gòu)基本相同不同點：

1.

混合氣的形成方式不同：

汽油機是缸外混合；

柴油機是缸內(nèi)混合；

2.著火方式不同：

汽油機點燃式；

柴油機是壓燃式八、二沖程汽油機工作原理二沖程發(fā)動機工作循環(huán)也包括進氣、壓縮、作功、排氣四個過程，但它是在活塞往復(fù)兩個沖程內(nèi)完成的。第一沖程－活塞上方進行換氣、壓縮，活塞下方進氣當關(guān)閉換氣孔和排氣孔時，混合氣開始壓縮，直至上止點?；钊^續(xù)上行，進氣孔打開，混合氣被吸入曲軸箱內(nèi)。第二沖程－活塞上方進行作功、換氣，下方預(yù)壓縮點燃混合氣后，活塞下行，至開閉進氣孔，壓縮曲軸箱內(nèi)的混合氣。繼續(xù)下行，排氣空打開，廢氣排出。換氣孔打開，混合氣進入并掃氣，直至換氣孔和排氣孔關(guān)閉。工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)主要是研究熱能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的一門科學(xué)。從汽車發(fā)動機來說，就是通過分析氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化的規(guī)律，得到提高發(fā)動機熱效率的途徑。整個發(fā)動機的效率可分三部分，如下圖所示燃燒熱效率循環(huán)效率機械效率燃料熱能活塞功輸出功燃燒過程循環(huán)過程機械性能在工程熱力學(xué)中，把實現(xiàn)熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換的工作物質(zhì)（氣缸內(nèi)的氣體）簡稱為工質(zhì)工質(zhì)的熱力狀態(tài)（一）工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)因此,對于柴油機來說,及時形成可燃混合氣最為重要。本節(jié)將先介紹柴油的主要性能指標,再闡述柴油機的混合氣形成與燃燒過程,各種燃燒室特點,發(fā)動機排放污染與控制。柴油的主要性能指標：1.著火性柴油的著火性是指柴油的自燃能力,其評定指標是十六燒值,十六統(tǒng)值越高著火性越好。著火性好的柴油,噴人氣缸后能及時著火燃燒,柴油機工作柔和,冷起動性能也隨之改善;若著火佳能差,燃燒前所需的物理、化學(xué)準備時間長,著火后壓力升高率過高,導(dǎo)致柴油機工作粗暴2.蒸發(fā)性：柴油的蒸發(fā)性用館程表示。將柴油加熱,分別測定蒸發(fā)出50%、90%和95%的餾出溫度。50%餾出的溫度低,說明這種燃燒輕館分多,蒸發(fā)性好,有利于混合氣的形成和燃燒。但若輕館分過多,著火前蒸發(fā)油氣過多,會使柴油機工作粗暴。90%和95%館出溫度標志柴油中所含難于蒸發(fā)的重館分。重館分過多,在氣缸中不易蒸發(fā),與空氣混合不均勻,則燃燒不完全。易產(chǎn)生冒煙和積炭。3.粘度：柴油的粘度用來表示柴油的霧化性。粘度低,則容易形成混合氣。若粘度過低,會加劇噴油泵及噴油器之間的精密偶件表面之間的磨損;若粘度過高,流動阻力增加,柴油從噴油器噴出時的霧化性差,不易形成均勻的混合氣。因而,柴油應(yīng)具有適中的粘度。柴油的凝點用來表示柴油的低溫流動性。它是指柴油冷卻到開始失去流動性的溫度。國產(chǎn)輕柴油的牌號是按凝點編定的,如0號柴油的凝點為0℃。好的柴油應(yīng)具有低的凝點。若凝點過高,不利于燃燒的正常供給,尤其在低溫條件下工作?？赡茉斐捎吐范氯?。選用柴油時,一般要求其凝點比最低工作環(huán)境溫度低34.凝點：柴油的凝點用來表示柴油的低溫流動性。它是指柴油冷卻到開始失去流動性的溫度。國產(chǎn)輕柴油的牌號是按凝點編定的,如0號柴油的凝點為0℃。好的柴油應(yīng)具有低的凝點。若凝點過高,不利于燃燒的正常供給,尤其在低溫條件下工作?？赡茉斐捎吐范氯＿x用柴油時,一般要求其凝點比最低工作環(huán)境溫度低3℃二、柴油機混合氣的形成柴油機混合氣的形成,是指燃料自噴人氣缸至著火及燃燒的整個階級中所發(fā)生的破碎、霧化、汽化并與空氣之間相互滲透和擴散的過程,它直接決定著燃燒質(zhì)量。由于柴油的蒸發(fā)性差,因此柴油機采用高壓噴射的方法,即在壓縮行程接近終了時,借助噴油器將柴油噴人燃燒室,與氣缸中高溫、高壓的空氣混合形成可燃混合氣。經(jīng)過一系列物理化學(xué)準備后,著火燃燒;隨后,混合氣的形成與燃燒便重疊進行,即一邊噴油、混合和一邊燃燒。柴油機的混合氣形成與汽油機相比有兩個最顯著的特點:混合氣形成在氣缸內(nèi)部;混合氣形成時間較短。柴油機浪合氣形成的理想過程應(yīng)該是：燃料噴人燃燒室后在盡可能短的時間內(nèi)與周圍空氣均勻霧化、混合,形成可燃混合氣;著火后繼續(xù)噴人的燃料應(yīng)及時得到足夠的空氣和混合能量,以便迅速混合,力求避免燃料直接進入高溫缺氧區(qū)域,引起裂化。柴油機混合氣形成依靠兩方面作用:燃料噴霧;組織空氣運動(一)形成混合氣的兩種基本方式：按混合氣形成的原理分,柴油機可燃混合氣的形成方式有兩種:空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合。1.空間霧化混合方式直接將柴油噴射到燃燒室空間,經(jīng)霧化、蒸發(fā)與空氣混合,形成霧狀混合物的方式,稱為空間霧化混合方式?？臻g霧化混合方式的優(yōu)點:混合氣形成速度快,燃燒過程比較穩(wěn)定,對轉(zhuǎn)速范圍的適應(yīng)性強。其缺點:燃料在著火以前形成的混合氣較多,使燃燒過程較為粗暴,并生成較多的NOx。若油滴蒸發(fā)、霧化速度不及燃燒速度快,將產(chǎn)生不完全燃燒。2.油膜蒸發(fā)混合方式：將柴油順著氣流的運動方式,涂到燃燒室壁面,形成油膜,油膜受熱蒸發(fā),并與空氣混合形成均勻混合氣的方式,稱為油膜蒸發(fā)混合方式。燃燒室壁溫、油膜厚度和空氣與油膜的相對速度是混合氣形成的決定性因素。(二)影響混合氣形成的主要因素：影響混合氣形成的主要因素包括:燃料噴霧、氣流運動、燃燒室結(jié)構(gòu)等。1.燃料的噴霧對混合氣形成的影響利用噴油器將柴油噴散成細粒的過程,稱為柴油的噴霧或霧化。油束的形成：經(jīng)高壓油管的燃油以高壓從噴油器的噴孔噴入氣缸,由于空氣阻力及高速流動時的內(nèi)部擾動而被粉碎成細小油漓,增加了空氣接觸氧化的機會在靜止的壓縮空氣中,從噴油嘴中噴人氣缸的油束形狀如圖所示,油束的外緣區(qū)油滴直徑細小且稀疏,油滴速度越向外越低。油束核心部分不能完全粉碎,油滴直徑較大,霧化不良,且很稠密。1）噴油器的結(jié)構(gòu)噴油器結(jié)構(gòu)方面的主要影響因素是噴孔的大小和噴油器頭部的結(jié)構(gòu)形狀。減小噴孔直徑,霧化質(zhì)量得到改善,但容易引起噴孔堵塞。（3）

影響油束的特性因素噴油器的噴油壓力越高,油束的速度越高,所受擾動越大,霧化質(zhì)量越好,但這除了要消耗更多的能量外,高壓油管容易破裂,噴油器容易磨損。3)缸內(nèi)介質(zhì)反壓力氣缸內(nèi)介質(zhì)反壓力增大時,射程減小,而油束錐角增大,總的來說,對霧化性能影響不大。4)噴油泵凸輪形狀噴油泵凸輪形狀曲線越陡,在高壓油管內(nèi)越容易建立高壓,噴油越迅速,霧化性能得到改善。2)噴油壓力：噴油器的噴油壓力越高,油束的速度越高,所受擾動越大,霧化質(zhì)量越好,但這除了要消耗更多的能量外,高壓油管容易破裂,噴油器容易磨損。3)缸內(nèi)介質(zhì)反壓力氣缸內(nèi)介質(zhì)反壓力增大時,射程減小,而油束錐角增大,總的來說,對霧化性能影響不大。4)噴油泵凸輪形狀噴油泵凸輪形狀曲線越陡,在高壓油管內(nèi)越容易建立高壓,噴油越迅速,霧化性能得到改善。5)轉(zhuǎn)速：發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加,相對噴油時間需要縮短,噴油速度加快,霧化質(zhì)量提高。6)燃油粘度燃油粘度越大,油滴越不易分散,霧化質(zhì)量越差。另外,對霧化質(zhì)量的要求要視各種燃燒室的結(jié)構(gòu)而有所不同。一般都是根據(jù)燃燒方式而尋求燃燒室形狀、空氣運動和噴油系統(tǒng)的最佳匹配。2.空氣運動對混合氣形成的影響：為了更有效地形成可燃混合氣,改善燃燒過程,通常要組織空氣的運動。組織空氣運動的形式有:(1)

進氣渦流(2)

擠氣渦流(3)

燃燒渦流三、柴油機的燃燒過程柴油機的燃燒過程,是從壓縮行程上止點前噴油開始到作功行程燃燒終了為止的整個過程。它所占時間很短(約為50°－70°曲軸轉(zhuǎn)角,高速柴油機只有0.003s-0.006s)，整個過程非常復(fù)雜。(-)柴油機的著火:柴油機利用柴油化學(xué)安定性差,易自燃的特點,采用壓縮自燃的方式使可燃混合氣著火。在壓縮行程末期將柴油噴入氣缸,形成可燃混合氣,它的著火需要具備兩個條件:1.合適的混合氣濃度。2.合理的混合氣溫度（二）油機的燃燒過程:柴油機的燃燒過程可分為四個階段:著火延遲期速燃期緩燃期補燃期5.燃燒室內(nèi)的工質(zhì)運動和換氣質(zhì)量:適當組織工質(zhì)的運動,可以提高燃油的蒸發(fā)速度,促進可燃混合氣的形成,空氣運動可以促使油束分散,增大混合的范圍,加快燃燒速率,改善經(jīng)濟性。但是,組織進氣渦流要消耗能量,還會使充氣效率降低。擠氣渦流在工作過程中衰減較快,它的影響效果相對小些。另一方面,渦流過強,散熱損失也會增加,當燃燒室工作溫度較低時,會導(dǎo)致著火延遲期的增長。改善換氣過程,提高充氣效率,對于促進可燃混合氣的形成、改善燃燒和排放都是有利的。6.燃燒室的熱力狀態(tài):發(fā)動機燃燒室的熱力狀態(tài)主要取決于進氣狀況、壓縮比、燃燒室及冷卻狀態(tài)等因素。增加缸內(nèi)的壓力和溫度，有利于可燃混合氣的形成和燃燒.7.轉(zhuǎn)速:發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高時,雖然由于工作溫度的升高而改善了燃燒,但因高壓油管內(nèi)燃油壓力波的傳播速度不變,所以,噴油角及噴油持續(xù)期將隨之增大,最終導(dǎo)致放熱率滯后,熱效率降低,排氣溫度升高,煙度增大。因此,隨著轉(zhuǎn)速的升高,應(yīng)將供油提前角增大。8.負荷:發(fā)動機負荷增加,缸內(nèi)工作溫度升高,著火延遲期縮短,燃燒得到改善。當負荷過高時,空燃比減小,容易導(dǎo)致燃燒不完全并冒煙,由于在緩燃期中噴人的燃油隨負荷的增加而增加,因而易使補燃期增長。五、柴油機的燃燒室由于柴油機的混合氣形成和燃燒都是在燃燒室內(nèi)進行的,所占的時間又非常短促,因此要求燃燒室形狀、空氣運動和噴油系統(tǒng)之間的最佳匹配。燃燒室的造型和噴油器的布置確定了混合氣的形成方式,根據(jù)這兩個特性可以將燃燒室分為分隔式燃燒室和直噴式(統(tǒng)一式)燃燒室,這兩類燃燒室造型的特性又可以進一步區(qū)分.((一)分隔式燃燒室分隔式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室至少分成兩個部分;2.由各室之間的空氣流動形成可燃混合氣。分隔式柴油機的燃燒速度比直噴式柴油機慢,其運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn),但固有熱量與流動損耗使得熱效率降低,為了追求高的熱效率,轎車用柴油機向直噴式燃燒室發(fā)展。直噴式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室不分開,大都以凹坑形式出現(xiàn)在活塞或缸蓋上;2.通過噴射(油束)形成混合氣;3.在進氣過程中通過切向氣道、螺旋氣道或?qū)馄廉a(chǎn)生的渦流運動促進混合氣形成。(二)直噴式燃燒室(統(tǒng)一式燃燒室):