1、第一篇 汽車發(fā)動機,發(fā)動機工作原理與總體構造 曲柄連桿機構 配氣機構機構 汽油機供給系 柴油機供給系 發(fā)動機增壓系統 發(fā)動機冷卻系 發(fā)動機潤滑系 發(fā)動機點火系 發(fā)動機起動系,第二章 發(fā)動機工作原理與總體構造,第一節(jié)、發(fā)動機基本術語和類型,知識點： 發(fā)動機的基本術語 發(fā)動機的總體構造 發(fā)動機的分類,（一）、發(fā)動機的基本術語,發(fā)動機基本術語,1上止點: 活塞離曲軸旋轉中心最遠的位置 2下止點:活塞離曲軸旋轉中心最近的位置 3活塞行程 S：上下止點之間的距離 4曲柄半徑R：曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離 5氣缸工作容積VS（單位 L) 活塞由上止點運動到下止點,活塞頂部所掃過的容積，VS =(/4)

2、D2S10-3 6燃燒室容積（余隙容積）VC ：活塞位于上止點時， 活塞頂部上方的容積,7氣缸最大容積Va 活塞位于下止點時,活塞頂部上方的容積Va= VS + VC 8內燃機排量 VL 所有氣缸的工作容積之和VL =iVS 9壓縮比： 氣缸最大容積Va與燃燒室容積VC之比 = Vc / Va 越大，循環(huán)熱效率越高 汽油機 =79 柴油機 =1822,（二）內燃機的分類 根據劃分標準的不同，可將內燃機分為好多種類 1根據所用燃料的不同 柴油機： 以柴油為燃料，進氣過程中進入汽缸的是純空氣，壓縮終了時噴入柴油，柴油與空氣在汽缸內混合由于空氣經壓縮后所達到的溫度能引起柴油的自燃，這種內燃機也稱為壓

3、燃式內燃機。 汽油機： 以汽油為燃料，空氣與汽油在氣缸外混合，形成可燃混合氣后進入氣缸，經壓縮后依靠火花塞產生電火花引起燃燒。 煤氣機： 汽油機進行適當的改進。,2按沖程數 二沖程： 每兩個活塞行程（曲軸每轉一轉）完成一個工作循環(huán)。如摩托車的多數發(fā)動機。 四沖程： 每四個活塞行程（曲軸每轉兩轉）完成一個工作循環(huán)。絕大多數發(fā)動機所采用。 3按氣缸數 單缸：只有一個氣缸 多缸：由多個氣缸組成,4按氣缸排列方式 直列立式 V型 對置式,對置式,5按冷卻方式 風冷： 以空氣為冷卻介質，沒有專門的冷卻系統 如：坦克 水冷： 以液體為冷卻介質，有專門的冷卻系統,6按進氣方式 增壓：在進氣過程中，可燃混合氣

4、或空氣是通過裝在進氣管道上的增壓器提高壓力，然后進入氣缸內 非增壓：也叫自然吸氣發(fā)動機，靠活塞的抽吸作用,7按著火方式 點燃：靠火花塞點火來產生燃燒，汽油機所采用 壓燃：靠燃油的自燃來產生燃燒，柴油機所采用 8按用途 固定式：工程機械采用 移動式：,第二節(jié)、發(fā)動機的總體構造,1機體與氣缸蓋 機體：骨架作用，安裝各個機構和系統，包括氣缸體、油底殼、曲軸箱 缸蓋：組成燃燒室，布置各種零部件 2曲柄連桿機構 作用：將活塞的往復直線運動曲軸的旋轉運動對外輸出動力組成：活塞、連桿、曲軸三部分,3配氣機構功用：定時開啟和關閉進排氣門主要部件：氣門組、傳動組,4、燃油供給系統,3供給系統 作用：將燃油系統和

5、空氣及時地供給氣缸，并將燃燒后的廢氣及時排除 主要部件：化油器（汽）、噴油泵和噴油器（柴）、空氣濾清器、進氣管、排氣管、消聲器等,電控汽油噴射系統的供給系統,5點火系統：汽油機和煤氣機所采用，點燃混合氣主要部件：火花塞、點火線圈、斷電器、分電器,6冷卻系 功 用：防止發(fā)動機過熱，及時散發(fā)熱量 分 類：風冷、水冷 主要部件：水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器,7潤滑系 功 用：潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐 潤滑方式： 飛濺潤滑：靠曲軸等旋轉部件飛濺起的油滴潤滑 壓力潤滑：靠潤滑系統建立起的油壓經過各個油道潤滑 各零部件油霧 主要部件：集濾器、機油泵、濾清器、各種閥體等,潤滑系結構圖,8起動系功用：內燃機不

6、能自行起動，借助外力使之運轉主要部件：起動機、蓄電池、點火開關等,起動系,發(fā)動機的總體構造,第三節(jié)、發(fā)動機工作原理,知識點： 四沖程發(fā)動機工作原理 二沖程發(fā)動機工作原理 能力點： 熟練掌握發(fā)動機（四沖程和二沖程、汽油機和柴油機）工作原理； 熟練掌握各沖程的工作特點。,本講主要內容： 四沖程發(fā)動機工作原理： 汽油機的工作原理 柴油機的工作原理 二沖程發(fā)動機工作原理,重點：四沖程發(fā)動機工作原理、 汽油機和柴油機的工作原理，簡介二沖程發(fā)動機 工作原理,（一）、四沖程發(fā)動機工作原理 1四沖程發(fā)動機工作原理 四沖程發(fā)動機在活塞行程內完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程，即在一個活塞行程內只進行一個過程，因

7、此，活塞行程可分別用四個過程命名，分別稱為進氣沖程、壓縮沖程、作功沖程、排氣沖程。 2四沖程內燃機工作循環(huán) 第一沖程：活塞由上止點移到下止點，即曲軸由0轉到180進氣門打開，新鮮空氣被吸入氣缸。 第二沖程：下止點上止點，180360，氣體被壓縮，進排氣門均關閉 第三沖程：上止點下止點，360540，氣體膨脹，進排氣門均關閉； 第四沖程：下止點上止點，540720，廢氣被排出，排氣門打開。,3、四沖程汽油機的工作原理 （1)進氣行程 由進氣門開啟到進氣門關閉 進氣提前角： 進氣門打開時刻與活塞位于上止點之間的曲軸轉角（為了獲得較多的充氣量，活塞到達上止點前就開始開啟） 進氣晚關角： 活塞到達下止

8、點時刻與進氣門關閉時刻之間的曲軸轉角。利用空氣流動的慣性及氣體的動量，使更多的空氣充入氣缸。 進氣終了時刻： 氣缸壓縮壓力p=0.070.09MPa大氣壓；氣缸溫度T=370400K。,進氣行程,示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況。,排氣門關閉,進氣門開啟,活塞,溫度370440 K， 壓力7590 kPa,大氣壓力線,P,V,r,a,示功圖,上止點,下止點,（2）壓縮行程 由進氣門關閉到活塞移到上止點（成為壓縮上止點）為止,進排氣門都關閉。 活塞上行，氣缸內氣體被壓縮，缸內壓力溫度都升高：p=0.811.4MPa；T=600700K,壓縮行程,進氣門關閉,排氣門關閉,活塞,

9、壓縮比： =Va/Vc,P,V,r,a,示功圖,大氣壓力線,c,上止點,下止點,溫度600800K， 壓力6001500 kPa,（3）作功行程（燃燒及膨脹行程） 在壓縮上止點前1015 CA，火花塞點火，引燃可燃混合氣，形成火焰中心。 高溫高壓燃氣推動活塞下行，對外作功：p=35MPa；T=22002700K。,示功圖czb段曲線,作功行程,進氣門關閉,排氣門關閉,活塞,P,V,r,a,示功圖,大氣壓力線,c,Z,b,上止點,下止點,瞬時最高：溫度22002800 K， 壓力35MPa,作功終了：溫度15001700 K， 壓力300500 kPa,（4）排氣行程 從排氣門開啟到排氣門關閉的

10、時刻 排氣提前角：在活塞到達下止點之前與下止點之間的曲軸轉角。 排氣晚關角：在上止點與排氣門關閉這一時期曲軸所轉過的角度。 在活塞到達下止點之前3080 CA，膨脹行程還沒有結束的時刻就將排氣門打開。(原因：氣門有一定的開啟時間，利用壓差,使排氣徹底，利用氣流的慣性多排出一部分廢氣，減少殘余廢氣。) 氣門重疊角：在排氣門關閉之前，進氣門就已打開，進排氣門同時開啟時期所對應的曲軸轉角。,排氣行程,進氣門關閉,排氣門打開,活塞,P,V,r,示功圖,大氣壓力線,c,Z,b,上止點,下止點,溫度9001200 K 壓力105125 kPa,殘余廢氣,單缸四沖程汽油機的工作過程,1、進氣行程 2、壓縮行

11、程 3、作功行程 4、排氣行程,進氣行程,壓縮性程,做功行程,排氣行程,發(fā)動機氣門開啟角度之間的關系,（5）汽油機示功圖,汽油機示功圖,4、四沖程柴油機的工作原理 （1）進氣行程 在柴油機進氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈空氣。由于柴油機進氣系統阻力較小，殘余廢氣的溫度較低，因此進氣行程結束時氣缸內氣體的壓力較高，約為0.0850.095Mpa (相對于汽油機而言)。 （2）壓縮行程 因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力可高達35 Mpa，溫度可高達7501000K。,（3）作功行程 在壓縮行程結束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所

12、以噴出的柴油呈細霧狀。細微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合起。由于氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉做功。 在做功行程中，燃燒氣體的最大壓力可達69 Mpa，最高溫度可達18002200K。做功結束時壓力約為0.20.5 Mpa，溫度約為10001200K。,（4）排氣行程 排氣行程與汽油機類似，排氣終了時氣缸內殘余廢氣壓力約為0.1050.12Mpa，溫度為700900K。,（5）柴油機示功圖,柴油機示功圖,四沖程柴油機的工作原理

13、,噴油器,噴油泵,吸氣行程,壓縮行程,作功行程,排氣行程,進氣門,排氣門,純空氣,溫度300370K壓力800900 kPa,溫度8001000K壓力35 MPa,瞬時：溫度18002200K壓力510 MPa,溫度8001000K壓力105400 kPa,終了：溫8001000K壓力105400 kPa,第一次課結束,四沖程發(fā)動機工作原理 四沖程發(fā)動機一個工作循環(huán)要經歷進氣、壓縮、作功和排氣四個活塞行程，曲軸旋轉二圈。,（二）二沖程發(fā)動機工作原理,（二）二沖程發(fā)動機工作原理 1特點 二沖程發(fā)動機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉一圈的時間內完成的。經過兩個沖程完成一個工作循環(huán)，包括進氣、壓

14、縮、作功、排氣四個過程；沒有專門的配氣機構。 2換氣機構 沒有進排氣門，換氣是通過三個孔（進氣孔、排氣孔、掃氣孔）來實現，混合燃氣在曲軸箱內完成混合。,二沖程氣油機工作剖面圖,3工作過程 以采用曲軸箱掃氣的單缸二沖程汽油機為例： 上行沖程：活塞上移，三個孔均關，開始壓縮氣體，同時，活塞上移使曲軸箱出現真空，上行到進氣孔打開時，新鮮混合氣進入曲軸箱。 下行沖程：活塞接近上止點時，電火花產生點燃可燃混合氣，使其溫度、壓力上升，推動活塞下行作功，行致排氣口打開，廢氣排出。另外，進氣口關閉，下行活塞使其壓縮，受壓氣體經掃氣口進入氣缸，完成換氣過程。,二沖程汽油機工作原理,壓縮混合氣,進氣,點火燃燒,排

15、氣,掃氣孔,進氣孔,排氣孔,火花塞,二沖程柴油機工作原理,換氣,燃燒,排氣,壓縮,噴油器,空氣,掃氣泵,廢氣,排氣門,4二沖程發(fā)動機示功圖,a：排氣孔關閉 ac：壓縮過程 czb：作功過程 b：排氣孔打開 bf：先期排氣階段 f：掃氣孔開啟 fdh：掃氣過程 h：掃氣孔關閉 ha：額外排氣階段,二沖程發(fā)動機示功壓力圖,5二沖程與四沖程發(fā)動機的比較 （1）曲軸每轉一周完成一個工作循環(huán)，做功一次。當曲軸轉速相同時，二沖程發(fā)動機單位時間的做功次數是四沖程發(fā)動機的兩倍。由于曲軸每轉一周做功一次，因此曲軸旋轉角速度比較均勻。 （2）二沖程發(fā)動機換氣過程時間短，僅為四沖程發(fā)動機的1/3左右。另外，進排氣過

16、程幾乎同時進行，利用新氣掃除廢氣，新氣可能流失，廢氣也不易清除干凈。,（3）曲軸箱換氣方式二沖程發(fā)動機因為沒有進排氣門，結構大大簡化。 綜上所述，二沖程優(yōu)缺點可概括如下： 優(yōu)點：功率大、運轉平穩(wěn)、配氣機構簡單 缺點：作功沖程多、機件受熱程度增加、經濟性差、燃油消耗率高、潤滑條件差,發(fā)動機工作原理動畫,第四節(jié) 發(fā)動機性能指標,知識點： 動力性指標和經濟性指標 速度特性和負荷 內燃機產品名稱和型號編制規(guī)定,主要內容： 發(fā)動機動力性指標和經濟性指標,主要性能指標：,發(fā)動機的性能指標是用來衡量發(fā)動機性能好壞的標準 1動力性指標 概念：指內燃機對外作功能力的指標 （1）有效轉矩Te 曲軸傳給汽車傳動系的

17、轉動力矩。單位：Nm （2）有效功率Pe 發(fā)動機曲軸的輸出功率 Pe = Te（2n / 60） 10-3 （KW） 式中： Te 有效扭矩，單位為Nm n 曲軸轉速，單位為r/min,標定功率： 并不是該內燃機所能發(fā)出的最大功率，而是內燃機出廠時根據使用目的而調整的。由于使用目的的不同，同一種內燃機的標定功率可以不同： 十五分鐘功率：內燃機允許連續(xù)運轉15分鐘的最大有效功率； 一小時功率：內燃機允許連續(xù)運轉1小時的最大有效功率； 十二小時功率：內燃機允許連續(xù)運轉12小時的最大有效功率； 持續(xù)功率：內燃機允許長期連續(xù)工作的最大有效功率；,（3）曲軸轉速 指曲軸每分鐘的轉數，通常用n表示，單位為

18、r/min。 在標定功率時的轉速為標定轉速。,2、經濟性指標 概念：是指內燃機的生產成本、運轉中的消耗以及修理費用等各項指標。通常用燃油消耗率來評價內燃機的經濟性能 （1）有效燃油消耗率be 發(fā)動機每發(fā)出一千瓦有效功率在一小時內所消耗的燃油量 be =（B / Pe） 103 （g/kWh） 式中：B 每小時的燃油消耗量，kg/h Pe有效功率，kW,3環(huán)保性能指標 （1）有害排放物 對汽油機，主要是廢氣中的CO和HC的量。 對柴油機，主要是廢氣中的NOx和顆粒的排放量。 （2）發(fā)動機的噪聲 是汽車噪聲的主要來源，約占城市噪聲的75%。,五、內燃機產品名稱與型號編制規(guī)則,為了便于內燃機的生產管理和使用，國家標準(GB72582)內燃機產品名稱和型號編制規(guī)則中對內燃機的名稱和型號作了統一規(guī)定。 內燃機的名稱和型號： 內燃機名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機、柴油機、煤氣機等。 內燃機型號由阿拉伯