1、單元1 發(fā)動機的基本知識,1.1 概述,1.2 往復活塞式發(fā)動機的工作原理,1.3 發(fā)動機的總體構造,1.4 發(fā)動機的主要性能指標,知識目標： 1.了解發(fā)動機的定義和類型； 2.掌握往復活塞式發(fā)動機的工作原理、主要性能指標。 能力目標： 1.掌握車用發(fā)動機的總體構造； 2.掌握發(fā)動機的型號編制規(guī)則。 建議學時： 10學時,1.1 概述,1.1.1 發(fā)動機的定義,1.1.2 發(fā)動機的類型,1.1.3 往復活塞式發(fā)動機的基本結構,1.1.1 發(fā)動機的定義,汽車的動力源是發(fā)動機，發(fā)動機是將某一種形式的能量轉化為機械能的機器。 將燃料燃燒所產生的熱能轉化為機械能的裝置稱為熱力發(fā)動機（簡稱熱機）。,1.

2、1.2 發(fā)動機的類型,一、按照點火方式分類 二、按照工作循環(huán)分類 三、按照熱力循環(huán)分類 四、按照凸輪軸的位置及凸輪軸數分類 五、按照使用燃料分類 六、按照汽缸的數目及排列分類 七、按照冷卻方式分類,往復活塞式發(fā)動機的基本結構,一、按照點火方式分類 （1）火花點火發(fā)動機 （2）壓縮點火發(fā)動機,（1）火花點火發(fā)動機 使用高壓電火花于壓縮行程末期，點燃汽缸中混合氣的發(fā)動機，如汽油發(fā)動機、LPG發(fā)動機（液化石油氣發(fā)動機）、雙燃料發(fā)動機等。,（2）壓縮點火發(fā)動機 先將空氣以極高壓縮比在汽缸內壓縮，壓縮后汽缸內空氣的壓力及溫度均很高，再將柴油或重油以極細的霧粒，噴入汽缸中，自行吸熱著火燃燒的發(fā)動機，如柴油

3、發(fā)動機、重油發(fā)動機等。,二、按照工作循環(huán)分類 按照工作循環(huán)分為四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機。 （1）發(fā)動機的循環(huán) （2）行程定義 （3）四行程循環(huán) （4）二行程循環(huán),（1）發(fā)動機的循環(huán),（2）行程定義 所謂行程，是指上止點與下止點間的距離。 進氣行程的作用：即吸入適當比例的燃料與空氣的混合氣于汽缸中。 壓縮行程的作用：將吸入的混合氣，加以壓縮。 做功行程的作用：在汽缸內的混合氣經過壓縮后，點火燃燒，氣體膨脹，推動活塞產生動力。 排氣行程的作用：使燃燒后的廢氣從汽缸內排出。,（3）四行程循環(huán) 活塞在汽缸中移動四個行程，即曲軸旋轉720，完成一次循環(huán)的工作程序。,（4）二行程循環(huán) 活塞在汽缸中移動兩

4、個行程，即曲軸旋轉360，完成一次循環(huán)的工作程序。,三、按照熱力循環(huán)分類 1.奧托循環(huán) 2.狄塞爾循環(huán) 3.混合循環(huán),1.奧托循環(huán) 在熱力學上稱為等容循環(huán)，被現代汽油發(fā)動機廣泛采用，如圖所示。,2.狄塞爾循環(huán) 在熱力學上稱為等壓循環(huán)，早期的低速柴油發(fā)動機采用，如圖所示。,3.混合循環(huán) 又稱為等容等壓循環(huán)，現代柴油發(fā)動機采用，如圖所示。,四、按照凸輪軸的位置及凸輪軸數分類 1.按照凸輪軸位置分類 2.按照凸輪軸數分類,1.按照凸輪軸位置分類 凸輪軸裝在汽缸體內 凸輪軸裝在汽缸蓋上,凸輪軸裝在汽缸體內,凸輪軸裝在汽缸蓋上,2.按照凸輪軸數分類 單凸輪軸發(fā)動機 氣門頂置發(fā)動機與單凸輪軸頂置發(fā)動機均屬

5、此類。 雙凸輪軸發(fā)動機 有的稱為雙凸輪軸頂置發(fā)動機，即汽缸蓋上有兩個凸輪軸，一個驅動進氣門，另一個驅動排氣門。 四凸輪軸發(fā)動 通常用于V型6缸以上發(fā)動機。,雙凸輪軸發(fā)動機(一),雙凸輪軸發(fā)動機(二),四凸輪軸發(fā)動機,五、按照使用燃料分類 1.汽油發(fā)動機 2.柴油發(fā)動機 3.液化石油氣發(fā)動機 4.雙燃料發(fā)動機,1.汽油發(fā)動機 化油器式發(fā)動機 利用化油器，使汽油與空氣依一定比例混合成混合氣后，進入汽缸的發(fā)動機。 進氣歧管噴油式發(fā)動機 使用汽油噴射器，將汽油噴入進氣歧管中，與空氣混合成混合氣，再吸入汽缸。 汽缸內直接噴油式 使用汽油噴射器，在進氣行程或壓縮行程，將汽油直接噴入汽缸中，與空氣混合成混合

6、氣的汽油發(fā)動機。,化油器式發(fā)動機燃料供給系統(tǒng),進氣歧管噴油式發(fā)動機,汽缸內直接噴油式發(fā)動機,2.柴油發(fā)動機 直接噴射式 預燃室式 渦流室式 能量室式,直接噴射式 柴油以極高壓力直接噴入單室的燃燒室中，如圖所示。,預燃室式 柴油先噴入預燃室中，預燃后再經一個或數個窄孔噴入主燃燒室中燃燒。,渦流室式 柴油噴入球形的渦流室中燃燒后，再以高速經過相當寬的通道進入主燃燒室燃燒，燃燒氣體產生快速的渦流，燃燒迅速。,能量室式 柴油噴頭裝在主燃燒室中，噴頭的正對面設有能量室，柴油噴入主燃燒室燃燒后，一部分進入能量室中，活塞下行汽缸壓力降低后，能量室中的燃燒氣體再噴入主燃燒室中燃燒，如圖所示。,3.液化石油氣發(fā)

7、動機 以液化石油氣(LPG)為燃料的發(fā)動機，除氧化氮外，其余污染氣體排放量低，且CO2的排放量比汽油發(fā)動機低，適合城區(qū)公共交通車輛采用。,4.雙燃料發(fā)動機 一般具有兩套燃料供應系統(tǒng)，一套供給天然氣或液化石油氣，另一套供給汽油或柴油。,六、按照汽缸的數目及排列分類 1.按照汽缸的數目分類 2.按照汽缸的排列方式分類,1.按照汽缸的數目分類 單汽缸發(fā)動機 排氣量較小，通常在500ml以下，廣泛應用于摩托車、抽水機、割草機等。 多汽缸發(fā)動機 多汽缸的汽油發(fā)動機有2、3、4、5、6、8、10、12缸等，通常排氣量1 L以下的為24缸，13.5L的為46缸，3.5L以上的為812缸。,2.按照汽缸的排列

8、方式分類 直列式發(fā)動機 V形發(fā)動機 輻射式發(fā)動機 對置式發(fā)動機 水平式發(fā)動機,直列式發(fā)動機 為目前2.0L以下排氣量發(fā)動機的主流，如圖所示。,V形發(fā)動機 為目前3.0L以上排氣量發(fā)動機的主流，如圖所示。,輻射式發(fā)動機,對置式發(fā)動機,水平式發(fā)動機,四缸水平式發(fā)動機的結構,七、按照冷卻方式分類 1.水冷式發(fā)動機 2.風冷式發(fā)動機,1.水冷式發(fā)動機 汽缸及氣門周圍有水套，使用水作為冷卻液，利用水將熱經水箱散發(fā)于空氣中，大部分發(fā)動機均采用此式。,2.風冷式發(fā)動機 在汽缸周圍裝置有很多散熱片，以風扇、鼓風機或自然通風方式，使空氣流過散熱片四周，將發(fā)動機熱量帶走的冷卻方式，一般小型發(fā)動機采用較多。,1.1

9、.3 往復活塞式發(fā)動機的基本結構,（1）活塞的上下往復運動，經連桿傳給曲軸，變成旋轉運動，如圖所示。,（2）活塞頂面在汽缸中的最高點，稱為活塞位移的上止點；活塞頂面在汽缸中的最低點，稱為活塞位移的下止點；上、下止點間的距離，稱為活塞行程；全部汽缸上、下止點間的活塞位移容積，稱為排氣量；活塞在上止點時，其上方的容積，稱為燃燒室容積。,1.2 往復活塞式發(fā)動機的工作原理,1.2.1 四沖程汽油機工作原理,1.2.2 四沖程柴油機工作原理,1.2.3 二沖程汽油機工作原理,1.2.4 二沖程柴油機工作原理,1.2.1 四沖程汽油機工作原理,活塞在汽缸中上下運動四個行程，四個行程依照工作的先后次序，分

10、別為進氣壓縮做功排氣四個行程。 （1）進氣行程。（2）壓縮行程。 （3）做功行程。（4）排氣行程。,四沖程往復活塞式發(fā)動機工作原理示意圖,（1）進氣行程。 活塞從上止點下行至下止點，進氣門開，排氣門關，汽缸內產生真空，將新鮮的混合氣吸入汽缸。 實際上，一般發(fā)動機進氣門在上止點前525時開始打開，要在進氣行程活塞到達下止點后3565才完全關閉，這種現象稱為進氣門的早開睌關，或氣門正時，如圖所示。,（2）壓縮行程。 此時進氣門與排氣門均關閉，活塞從下止點上行至上止點，將汽缸中的混合氣壓縮。 壓縮混合氣的效果，是可燃混合氣混合得更均勻，溫度提高，燃燒迅速，以獲得較大的動力。,（3）做功行程。 此時進

11、氣門與排氣門都關閉，混合氣點火燃燒，爆發(fā)壓力迅速增大，將活塞從上止點推往下止點。 火花塞)在上止點前將混合氣點燃，但真正有效的做功行程，是活塞從上止點剛下行時開始。做功行程時，汽缸中的最大壓力，稱為燃燒壓力。燃燒時汽缸的最高溫度可達2480左右。,（4）排氣行程。 活塞從下止點上行至上止點，進氣門關閉，排氣門打開，汽缸中已燃燒過的廢氣，經排氣門與排氣歧管等排至大氣中。 實際上，排氣門必須在做功行程時，活塞到達下止點前3565時開始開啟，要在活塞到達上止點后525才完全關閉，這種現象稱為排氣門的早開晚關，或氣門正時，如圖所示。,1.2.2 四沖程柴油機工作原理,四沖程柴油機（壓燃式發(fā)動機）的每個

12、工作循環(huán)也經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。但由于柴油機的燃料是柴油，其黏度比汽油大，而其自燃溫度卻較汽油低，故可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。,四沖程柴油發(fā)動機工作循環(huán),柴油機在進氣行程吸入的是純空氣，在壓縮行程終了時，柴油機噴油泵將油壓提高到1015MPa以上，通過噴油器噴入汽缸，在很短時間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。因此，這種發(fā)動機的可燃混合氣是在汽缸內部形成的。,柴油機與汽油機比較，各有特點。 汽油機具有轉速高、質量小、工作噪聲小、起動容易、制造和維修費用低等特點，故在客車和輕型貨車及越野車上得到廣泛的應用；其不足之處是燃油消耗率高，燃油經濟性差。 柴油機因壓

13、縮比高，燃油消耗率平均比汽油機低20%30%左右，且柴油價格較低，所以燃油經濟性好。一般裝載質量為5t以上的貨車大都采用柴油機。柴油機的缺點是轉速較汽油機低、質量大、制造和維修費用高。,由此可見，四沖程發(fā)動機在一個工作循環(huán)的四個活塞行程中，只有一個行程是做功的，其余三個則是做功行程的輔助行程。 在多缸四沖程發(fā)動機的每一個汽缸內，所有的工作過程是相同的，并按上述次序進行，但所有汽缸的做功行程并不同時發(fā)生。,1.2.3 二沖程汽油機工作原理,（1）活塞移動兩個行程，即曲軸轉一圈(360)，可完成進氣、壓縮、做功、排氣四個工作過程，完成一次循環(huán)的發(fā)動機，稱為二沖程循環(huán)發(fā)動機。 （2）因活塞只上下二次

14、，必須完成進氣、壓縮、做功、排氣等工作過程，故沒有獨立的進氣及排氣行程。,（3）二沖程汽車及機車用小型汽油發(fā)動機，因混合氣須利用曲軸箱預壓后進入汽缸中，故曲軸箱中不能裝機油，曲軸、連桿及活塞等機件的潤滑，須靠混在汽油中的機油來達成，潤滑效果較差，故只適用于小型發(fā)動機。,（4）二沖程汽油發(fā)動機的工作原理，如圖所示。 進氣過程分成兩個階段：活塞從下止點上行將掃氣孔封閉時起，至活塞到達上止點時止，因活塞向上移動，曲軸箱容積增大，而產生真空，單向進氣閥打開，混合氣進入曲軸箱中。 活塞從上止點轉而下行，單向閥關閉，曲軸箱容積變小，其內的混合氣被曲軸壓縮，到活塞使掃氣孔開啟時起，混合氣從曲軸箱中，經掃氣孔

15、進入汽缸中，直至活塞到達下止點轉而上行，再將掃氣孔封閉為止，完成進氣過程。,二沖程汽油發(fā)動機的工作原理,壓縮過程：從活塞由下止點上行將排氣孔封閉后，至活塞到達上止點時止，與進氣過程第一階段的大部分同時發(fā)生。 做功過程：活塞將到達上止點附近時，火花塞點火，可燃混合氣燃燒，將活塞從上止點向下推動，直到活塞使排氣孔打開為止。 排氣過程：從活塞下行使排氣孔開啟時起，至活塞經下止點轉而上行，再將排氣口封閉時止。,1.2.4 二沖程柴油機工作原理,二沖程柴油機的工作過程和二沖程汽油機的工作過程相似，所不同的是，進入柴油機汽缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。 空氣由掃氣泵提高壓力以后，經過裝在汽缸外部的空氣室

16、和汽缸壁（或汽缸套）上的許多小孔進入汽缸內，廢氣經由汽缸蓋上的排氣門排出。,二沖程柴油發(fā)動機的工作循環(huán),在第一行程中，活塞自下止點向上止點移動。行程開始前不久，進氣孔和排氣門均已開啟，利用自掃氣泵流出的空氣（壓力為0.120.14MPa）使汽缸換氣。但活塞繼續(xù)向上移動，進氣孔被遮蓋，排氣門也被關閉，空氣受到壓縮。當活塞接近上止點時，汽缸內的壓力增到3MPa，溫度升至8501000K，燃油在高壓（1720MPa）下噴入汽缸內。這時燃油自行著火燃燒，使汽缸內壓力增高。,在第二行程中，活塞受燃燒氣體的膨脹作用自上止點向下止點移動而做功?；钊滦?/3行程時排氣門開啟，排出廢氣。此后，汽缸內壓力降低，

17、進氣孔開啟，進行換氣。換氣一直繼續(xù)到活塞向上移動1/3行程的距離、進氣孔完全被遮蓋為止。,1.3 發(fā)動機的總體構造,1.3.1 發(fā)動機的組成,1.3.2 發(fā)動機型號編制規(guī)則,1.3.1 發(fā)動機的組成,1.機體曲柄連桿機構 2.配氣機構 3.供給系 4.點火系 5.冷卻系 6.潤滑系 7.起動系,1.機體曲柄連桿機構 （1）機體：發(fā)動機的機體組包括汽缸蓋、汽缸體及油底殼。 （2）曲柄連桿機構：曲柄連桿機構包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。,2.配氣機構 配氣機構包括進氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶輪（由曲軸定時帶輪驅動）。其作用是使可燃混合氣及時充入汽缸并及時從汽缸排

18、出廢氣。,3.供給系 供給系包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、進氣管、排氣管、排氣消聲器等。其作用是把汽油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入汽缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。,4.點火系 點火系的功用是保證按規(guī)定時刻及時點燃汽缸中被壓縮的混合氣。其中包括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)動機以及分電器、點火線圈與火花塞等。,5.冷卻系 冷卻系主要包括水泵、散熱器、風扇、分水管以及汽缸體和汽缸蓋里鑄出的空腔（水套）等。其功用是把受熱機件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動機的正常工作。,6.潤滑系 潤滑系包括機油泵、機油集濾器、限壓閥、潤滑油道、機油濾清器等。其功用是將潤滑油供給做相對運動的零件，以減少它們之間的摩擦阻力，減輕機件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。,7.起動系 包括起動機及其附屬裝置，用以使靜止的發(fā)動機起動并轉入自行運轉。,車用發(fā)動機一般都有上述兩個機構和五個系統(tǒng)組成。 桑塔納AJR汽車發(fā)動機外形圖,依維柯柴油發(fā)動機外形圖,1.3.2 發(fā)動機型號編制規(guī)則,根據（GB 725-82）規(guī)定，分為以下四個部分： 首部：為制造廠根據需要自選相應字母表示的，經主管部或由部主管標準機構核準的產品系列符號或換代標志符號。 中部：由缸數符號、行程符號、汽缸排列形式符號和缸徑符號組成。 后部：用字母表示結構特征和用途特征符號。 尾部：為區(qū)分符號，同系列產品因改進