1、第五節(jié) 發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)與特性,一、發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)：有動力性指標(biāo)（有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等）和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率）。 1、有效轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為m。 2、有效功率：發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率。以Pe表示，單位為kW。,式中：n曲軸轉(zhuǎn)速，r/min,3、有效燃油消耗率：發(fā)動機(jī)每發(fā)出1 kW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油消耗質(zhì)量，以be表示,單位為 g/（kWh）。 （四沖程汽油機(jī)一般為270325 g/（kWh） ，四沖程柴油機(jī)一般為190238 g/（kWh）。）,（1-1）,（1-2）,發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)可在發(fā)動機(jī)測功器臺架上試驗(yàn)測定： 試驗(yàn)

2、時保持一定油門開度，同時用測功器對發(fā)動機(jī)施加一定的阻力矩，用轉(zhuǎn)速表測出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，低于所需轉(zhuǎn)速則減小阻力矩，反之則加大阻力矩，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所需轉(zhuǎn)速時，即阻力矩與發(fā)動機(jī)輸出有效轉(zhuǎn)矩相等時，測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩，用油耗儀測出發(fā)動機(jī)單位時間內(nèi)的耗油質(zhì)量B，根據(jù)式（1-1）換算出發(fā)動機(jī)有效功率Pe ，根據(jù)式（1-2）換算出發(fā)動機(jī)有效燃油消耗率be 。,二、發(fā)動機(jī)速度特性：指油門開度一定時，發(fā)動機(jī)的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。 （1）發(fā)動機(jī)全負(fù)荷速度特性（又稱為發(fā)動機(jī)外特性）：指油門全開時，發(fā)動機(jī)的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的

3、規(guī)律。發(fā)動機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速時的全負(fù)荷有效功率為額定功率，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，為發(fā)動機(jī)銘牌功率和轉(zhuǎn)速。 （2）發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷速度特性：指油門部分開啟時，發(fā)動機(jī)的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。 （3）發(fā)動機(jī)工況：一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時也用負(fù)荷和曲軸轉(zhuǎn)速來表征。 （4）發(fā)動機(jī)負(fù)荷：發(fā)動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷，就是當(dāng)時發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。 注意，不要把負(fù)荷與功率混淆，50%負(fù)荷不是指油門開啟一半開度，而是指此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)輸出功率是油門全開時發(fā)動機(jī)輸出功率的一半。,Te,Pe,be,Te,Pe,be,（a）汽油發(fā)動機(jī)外特性,（

4、b）汽油發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷速度特性,三、汽油機(jī)與柴油機(jī)速度特性的區(qū)別：,汽油機(jī)速度特性曲線表明：發(fā)動機(jī)輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而逐漸下降，原因是節(jié)氣門的節(jié)流作用使發(fā)動機(jī)的充氣效率下降，氣缸內(nèi)進(jìn)氣量減少，尤其是部分節(jié)氣門開度時。因此，發(fā)動機(jī)輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加而增大到極值后迅速下降，不會發(fā)生“飛車”現(xiàn)象。 柴油機(jī)沒有節(jié)氣門的進(jìn)氣節(jié)流作用，轉(zhuǎn)速一定時，氣缸內(nèi)進(jìn)氣質(zhì)量就一定，改變負(fù)荷的大小靠改變每循環(huán)噴油量的多少，柴油機(jī)速度特性曲線表明：發(fā)動機(jī)輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而變化平緩。因此，發(fā)動機(jī)輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加一直在增大，只是前面增加迅速，后面平緩，因此，一旦噴油泵柱塞卡滯在大油門位置而發(fā)動機(jī)外界負(fù)載卸去時

5、，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速將大幅度上升，直到發(fā)動機(jī)冒黑煙，排氣管燒紅，飛輪飛出傷人等嚴(yán)重事故發(fā)生，此謂柴油機(jī)的“飛車”現(xiàn)象。,第六節(jié) 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和編號規(guī)則,一、國標(biāo)GB725-82規(guī)定如下： 1、按所用燃料命名，如柴油機(jī)、汽油機(jī)等。 2、型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成。 3、型號由四部分組成：,首部,中部,系列代號,換代標(biāo)志符號,缸數(shù)符號,氣缸排列形式符號,符號,無符號,V,P,含 義,直列及單缸臥式,V型,平臥型,缸徑符號（以氣缸直徑的數(shù)表示）,結(jié)構(gòu)特征符號,符號,無符號,F,Z,結(jié)構(gòu)特征,水 冷,風(fēng) 冷,增 壓,用途特征符號,符號,無符號,Q,M,用途,通用型,汽車用,摩托車用,后部,尾部,同一

6、系列產(chǎn)品區(qū)分符號,6,135,Q,行程符號，E表示二沖程，無符號表示四沖程,1、6135Q柴油機(jī) 2、1E65FM汽油機(jī),舉例：,第一章 復(fù)習(xí)題,四沖程汽油機(jī)通常由哪些機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)組成？它們各有什么作用？ 四沖程柴油機(jī)經(jīng)過哪四個活塞行程完成一個工作循環(huán)？期間，曲軸旋轉(zhuǎn)了幾周？配氣凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾 周 ？噴油泵凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾周？ 二沖程汽油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)幾周完成一個工作循環(huán)？期間，第一活塞行程的定義是什么？包括 哪些 過程？第二活塞行程的定義是什么？包括 哪些 過程？ 飛輪的作用是什么？二沖程汽油機(jī)的飛輪與四沖程汽油機(jī)的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？多缸機(jī)的飛輪與單缸機(jī)的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？

7、內(nèi)燃機(jī)壓縮比的定義是什么？選擇汽油機(jī)壓縮比的主要依據(jù)是什么？選擇柴油機(jī)壓縮比的主要依據(jù)是什么？汽油機(jī)的壓縮比與柴油機(jī)的壓縮比為何不一樣？,什么是汽油機(jī)爆燃現(xiàn)象？有哪些危害？什么是汽油機(jī)表面點(diǎn)火現(xiàn)象？有哪些危害？ 汽油機(jī)與柴油機(jī)在可燃混合氣形成方式與點(diǎn)火方式上有何不同？他們所用的壓縮比為何不一樣？ 四沖程汽油機(jī)和四沖程柴油機(jī)在總體構(gòu)造上有哪些主要不同？ 比較二沖程汽油機(jī)與四沖程汽油機(jī)動力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性能、HC排放的優(yōu)劣，并說明原因 。 汽油機(jī)型號1E65FM和TJ376Q如何表示發(fā)動機(jī)的基本參數(shù)和特征？ 什么是發(fā)動機(jī)的速度特性？什么是發(fā)動機(jī)的外特性？,第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié) 概述,一、曲柄

8、連桿機(jī)構(gòu)的作用： 1、將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； 2、將作用在活塞頂上的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S的輸出扭矩。 二、組成：機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組。 三、工作特點(diǎn)：高溫、高壓、高速、化學(xué)腐蝕。,四、受力分析： 1、氣體作用力：在作功行程中，氣體作用力Fp作用在活塞頂上，傳到活塞銷上，分解為Fp1 、 Fp2，分力Fp1沿連桿傳到曲柄銷上，并可分解為FR和FS，垂直于曲柄的分力FS對曲軸中心形成轉(zhuǎn)矩Ttq，推動曲軸旋轉(zhuǎn)；分力Fp2則將活塞壓向氣缸的左側(cè)。,（1）作功行程 圖2-1 氣體壓力作用情況示意圖,在壓縮行程中，作用在活塞頂上的氣體壓力FP也可以分解為兩個分力FP1和FP2，

9、而FP1又可以分解為Fs和FR，分力Fs對曲軸造成一個旋轉(zhuǎn)阻力矩Ttq，企圖阻止曲軸旋轉(zhuǎn)，而FP2則將活塞壓向氣缸的另一側(cè)。 總之，氣體壓力作用在活塞頂上，通過活塞銷、連桿傳力給曲軸，最終由機(jī)體主軸承承受。同時，曲軸終端產(chǎn)生輸出扭矩，而傾倒力矩則使機(jī)體左右搖晃，因此，需通過螺栓使機(jī)體固定在車架上。,（2）壓縮行程 圖2-1 氣體壓力作用情況示意圖,2、往復(fù)慣性力與離心力：活塞加速度：在上止點(diǎn)前后活塞加速度是正值，往復(fù)慣性力朝上；在下止點(diǎn)前后活塞加速度是負(fù)值，往復(fù)慣性力朝下。如圖（2-2）。 偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，其方向沿曲柄半徑向外。 曲軸轉(zhuǎn)速愈高

10、，往復(fù)慣性質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量愈大，則往復(fù)慣性力與離心力愈大，慣性力使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和所有軸頸（軸承）受周期性變化的附加負(fù)荷，加快磨損。若不加以平衡，慣性力傳到氣缸體外，引起發(fā)動機(jī)的振動。,（1）活塞在上半行程時的慣性力,（2）活塞在下半行程時的慣性力,圖2-2往復(fù)慣性力和離心力作用情況示意圖,第二節(jié) 機(jī)體組,3、摩擦力：忽略不記。 五、總結(jié)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)（包括機(jī)體組）各有關(guān)零件受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。,機(jī)體組由氣缸體（有的發(fā)動機(jī)有曲軸箱）、氣缸蓋和油底殼組成。 一、氣缸體 水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體與曲軸箱常鑄成一體，簡稱氣缸體，有的水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體象風(fēng)冷發(fā)動機(jī)的氣缸體一樣，將氣缸體與

11、上曲軸箱（其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動的空間）分開鑄造，而把油底殼稱之為下曲軸箱。氣缸體內(nèi)孔一般鑲?cè)霘飧滋?，其?nèi)表面形成氣缸工作表面。,（一）作用：1、內(nèi)孔：（1） 形成氣缸工作容積 （2）活塞運(yùn)動導(dǎo)向 2、外部（1）各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體 （2）散熱,（二）要求：1、耐高溫、 高壓 2、耐磨損 3、耐腐蝕 4、足夠的剛 度和強(qiáng)度,（三）材料和工藝： 1、材料 （1）氣缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或合金鋼 （2）氣缸體：灰鑄鐵或鋁合金,2、氣缸工作表面制造工藝 （2級加工精度）,（1）精鏜 （2）珩磨（網(wǎng)紋狀）,1、改善磨合條件，磨合 時間短,2、避免拉缸（金屬熔著磨損）,漏氣:功率下降 竄機(jī)油:冒藍(lán)煙 活塞卡死,

12、三、氣缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,1、按具體結(jié)構(gòu)形式分為三種： （1）一般式氣缸體： 曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上（圖2-3a）。其優(yōu)點(diǎn)是制造方便，質(zhì)量輕，高度低，但剛度低，適用于汽油機(jī)。 （2）龍門式氣缸體： 氣缸體下表面移至曲軸軸線以下（圖2-3 b ）。,（a）一般式,（b）龍門式,（c）隧道式,圖2-3 氣缸體示意圖,其優(yōu)點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較好，但工藝性較差，適用于柴油機(jī)和強(qiáng)化汽油機(jī)。 （3）隧道式氣缸體： 氣缸體上有完整的主軸承座孔（圖2-3 c ）。其優(yōu)點(diǎn)是剛度最好，主軸承座孔不易變形，便于安裝滾動主軸承支承的組合曲軸，各缸主軸承孔同軸度易保證，制造方便，但質(zhì)量大，高度高。 2、按冷卻方式分

13、：,（1）水冷式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套（圖2-4）,（2）風(fēng)冷式：氣缸體外鑄有散熱片（圖2-5）,3、按鑲缸套方式分為兩種： （1）干式缸套：圖（a）所示，不直接與冷卻水接觸，薄壁（1-3mm），過盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中。其優(yōu)點(diǎn)是：密封性好，氣缸體剛性好，不易變形。缺點(diǎn)是： a 、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套剛性差，加工裝夾時易變形。 b、熱負(fù)荷增加：缸套外圓與氣缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸，但加工誤差使之不可能完全接觸，因而散熱面積小，影響缸套散熱，必然使缸套、活塞等熱負(fù)荷嚴(yán)重。 c、氣缸體鑄造工藝性差：水套封閉，去渣困難。 d：缸心距增加，曲軸易彎曲變形：水套封閉。,

14、圖2-4 水冷發(fā)動機(jī)和氣缸蓋,圖2-5 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和氣缸蓋,氣缸套,水套,氣缸體,圖 2-6 （a）干式氣缸套,（2）濕式缸套：圖（b）所示，氣缸體水套敞開，缸套與冷卻水直接接觸，薄厚（5-9mm），缸套下端帶橡膠封水圈，氣缸套外圓上大，下?。ㄒ?yàn)闅飧滋紫露藥?-3道橡膠封水圈），且上端與氣缸體內(nèi)孔配合緊，下端配合松，以方便推入氣缸體內(nèi)孔。,0.050.15mm,氣缸套,水套,氣缸體,橡膠封水圈,圖 2-6 （b）濕式氣缸套,（軸向定位）,（徑向定位）,（徑向定位）,濕式缸套壓配在氣缸體內(nèi)孔時，上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15 mm，這樣緊固缸蓋時，可將缸墊壓得更緊，以密封

15、燃?xì)狻?濕式缸套優(yōu)點(diǎn)是：氣缸套冷卻好；制造成本低；氣缸體鑄造工藝性好；缸心距短，曲軸不易彎曲。 濕式缸套缺點(diǎn)是：氣缸體剛性差，容易變形，易漏氣、漏水；氣缸套外圓表面易產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象，常見涂漆。,4、按氣缸排列形式分,單列,雙列,直立,平臥,V型（，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄銷）,水平對置（=，每缸的連桿大頭各占用一個曲柄銷）,（1）,（1）,（2）,（2）,（3）,（3）,圖2-7 多缸發(fā)動機(jī)氣缸排列型式,（1）單列直立式（直列式）,（2）V型,（3）水平對置式,圖2-8 一汽奧迪100型發(fā)動機(jī)氣缸體（一般式）,1-機(jī)油泵 2-主軸瓦 3-主軸承蓋 4-飛輪 5-轉(zhuǎn)速傳感器脈沖齒 6-止推墊

16、片 7-曲軸 8-氣缸體 9-鏈輪 圖2-9 桑塔納時代超人2000GSI型轎車AJR發(fā)動機(jī)的氣缸體及相關(guān)零件（龍門式）,二、氣缸蓋與氣缸墊,（一）氣缸蓋 1、基本組成： 氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管和進(jìn)、排氣門通道等。 2、作用：（1）密封氣缸上部 （2）構(gòu)成燃燒室（與氣缸壁和活塞頂一起） （3）構(gòu)成供給系中進(jìn)、排氣系統(tǒng)及冷卻系、潤滑系的一部分（鑄 有進(jìn)、排氣通道及冷卻水套或散熱片、潤滑油道） 3、要求：（1）耐高溫、高壓 （2）耐腐蝕 （3）足夠的剛度和強(qiáng)度 4、材料：（1）鋁合金壓鑄：a、導(dǎo)熱性好 （汽油機(jī)及少數(shù) b、質(zhì)量輕 柴油機(jī)） c、鑄造流動性好（風(fēng)冷發(fā)動機(jī)散熱片鑄造容易）

17、d、剛度低:易變形導(dǎo)致漏氣、漏水 f、強(qiáng)度低:氣缸蓋螺栓孔易拉毛 g、不耐高溫:超過350C，強(qiáng)度急劇降低,（1）降低熱負(fù)荷，避免熱應(yīng) 力過大而開裂,（2）可提高壓縮比（汽油機(jī)）,（2）灰鑄鐵或合金鑄鐵： a 、剛度、強(qiáng)度高 （大部分柴油機(jī)） b 、耐高溫 c 、 導(dǎo)熱性差:缸蓋底面鼻梁區(qū)易開裂 d 、質(zhì)量重,5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1）多缸發(fā)動機(jī),a、單體氣缸蓋：每缸一蓋，剛性好，制造容易，維修方 便，但缸心距較長，曲軸容易彎曲。,b、整體氣缸蓋：只有一蓋，缸心距最短，發(fā)動機(jī)緊湊，曲 軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難， 維修成本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機(jī)大部分采用）,c、組合氣缸蓋：如兩缸一蓋，便于系列

18、化。,（2）按所用燃料分 a、汽油機(jī)：（1）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔 （2）進(jìn)、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側(cè)（進(jìn)氣管布置在排 氣管的上部，利用廢氣加熱進(jìn)氣管壁面油膜，促進(jìn)霧 化),但現(xiàn)代汽油機(jī)采用半球形燃燒室時則進(jìn)、排氣道鑄 在氣缸蓋的兩側(cè) （3）燃燒室在氣缸蓋上，氣缸蓋底部有凹坑。 b、柴油機(jī)：（1）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔 （2）進(jìn)、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（避免進(jìn)氣加熱，影響 充氣效率，降低發(fā)動機(jī)功率） （3）車用中小功率柴油機(jī)的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴式 燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋內(nèi)部）。 （3）按冷卻方式分： a、水冷：內(nèi)鑄水套，入水口與氣缸體上水套相通，上 部

19、出水口通過節(jié)溫器與散熱器入水口相通。 b、風(fēng)冷：外鑄散熱片，平行于來流方向。,圖2-10 捷達(dá)轎車發(fā)動機(jī)的氣缸蓋（進(jìn)、排氣管在同側(cè)，頂置凸輪軸）,圖2-11 進(jìn)、排氣管在同一側(cè)的桑塔納轎車發(fā)動機(jī)氣缸蓋 1-氣缸墊 2-氣缸蓋 3-襯墊 4-壓條 5-氣缸蓋罩 （頂置凸輪軸）,圖2-12 桑塔納時代超人2000GSI轎車AJR發(fā)動機(jī)氣缸蓋及相關(guān)零件（進(jìn)、排氣管在兩側(cè)，頂置凸輪軸） 1-凸輪軸同步帶輪 2-凸輪軸油封 3-凸輪軸軸承蓋 4-凸輪軸 5-液壓挺桿 6-氣缸蓋 7-進(jìn)氣門 8-排氣門,6、汽油機(jī)燃燒室： （1）要求：a、結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，F(xiàn)/V小 b、壓縮終了時能形成一定強(qiáng) 度的擠壓渦流

20、,減少熱量損失 縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,提高i,提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?促進(jìn)油、氣混合,促使混合氣,及時 充分,燃燒,（2）結(jié)構(gòu)形式：a、楔形燃燒室 b、盆形燃燒室 c、半球形燃燒室,結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊 壓縮終了時能形成擠壓渦流,結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊 能形成進(jìn)氣渦流,結(jié)構(gòu)最為緊湊，高 配氣機(jī)構(gòu)復(fù)雜（進(jìn)、排氣門分置兩側(cè)，氣門傾斜，氣門傳動困難）,圖2-13 汽油機(jī)燃燒室形狀 （a）半球形燃燒室 （b）楔形燃燒室 （c）盆形燃燒室,（ a ）,（ b ）,（ c ）,（紅旗轎車、切諾基越野車、解放CA1091貨車）,（捷達(dá)、奧迪轎車、北京吉普）,（桑塔納、富康、夏利轎車）,（二）氣缸墊,1、作用：密封,燃?xì)?冷卻水、機(jī)油,2、要求：,（1）一定的強(qiáng)度要求 （2）耐熱、耐腐蝕 （3）一定的彈性,a、密封（變形以補(bǔ)償結(jié)合面的不平度） b、能重復(fù)使用（在一定公差內(nèi)）,3、材料與結(jié)構(gòu)： （1）金屬+石棉：石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且外