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第一章发动机工作原理和总体构造 发动机的分类发动机的总体构造基本术语四冲程发动机工作原理和总体构造二冲程发动机工作原理和总体构造发动机的主要性能指标 单缸发动机结构示意图 1 1 汽车发动机分类 1 2发动机的总体构造 连杆 飞轮 曲轴 活塞 进气门 排气门 推杆 挺柱 正时齿轮 配气机构 曲柄连杆机构 摇臂 凸轮轴 桑塔纳发动机结构示意图 桑塔纳发动机润滑系示意图 桑塔纳发动机冷却系示意图 上止点下止点活塞行程 S 曲柄半径 R 气缸工作容积 Vh 发动机排量 VL 燃烧室容积 Vc 气缸总容积 Va 工作循环 VL Vh i Vh D2 S 10 6 4 L D 气缸直径mmS 活塞行程mm 1 3基本术语 1 上止点 活塞离曲轴回转中心最远处 一般指活塞上行到最高位置 一般用英文缩写词TDC表示 2 下止点 活塞离曲轴回转中心最近处 一般指活塞下行到最低位置 一般用英文缩写词BDC表示 3 活塞行程 s 上 下止点间的距离 mm 4 曲柄半径 R 与连杆下端 即连杆大头 相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离 mm 显然 s 2R 曲轴每转一周 活塞移动两个行程 5 气缸工作容积 Vh 活塞从上止点到下止点所让出的空间容积 L Vh D2s 4 106 L 式中 D 气缸直径 mm 6 燃烧室容积 Vc 活塞在上止点时 活塞上方的空间叫燃烧室 它的容积叫燃烧室容积 L 7 发动机排量 VL 发动机所有气缸工作容积之和 L 设发动机的气缸数为i 则VL Vhi 8 气缸总容积 Va 活塞在下止点时 活塞上方的容积称为气缸总容积 L 它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和 即Va Vh Vc 工作循环 一个工作循环包括进气 压缩 作功和排气过程 即发动机完成进气 压缩 作功和排气四个过程叫做一个工作循环 四冲程发动机 曲轴旋转两圈 720 活塞上下往复运动四次 完成一个工作循环的发动机 二冲程发动机 曲轴旋转一圈 360 活塞上下往复运动四次 完成一个工作循环的发动机 1 4四冲程发动机的简单工作原理 一 四冲程汽油机的工作原理1 进气行程2 压缩行程3 作功行程4 排气行程 单缸四冲程汽油机的工作过程 进气行程 排气门关闭 进气门开启 活塞 温度370 400K 压力0 075 0 09MPa 大气压力线 P V r a 示功图 上止点 下止点 示功图 表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况 压缩行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 压缩比 Va Vc P V r a 示功图 大气压力线 c 上止点 下止点 温度600 700K 压力0 6 1 2MPa 作功行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 P V r a 示功图 大气压力线 c Z b 上止点 下止点 瞬时最高 温度2200 2800K 压力3 5MPa 作功终了 温度1300 1600K 压力0 3 0 5MPa 排气行程 进气门关闭 排气门打开 活塞 P V r 示功图 大气压力线 c Z b 上止点 下止点 温度900 1200K压力0 105 0 125MPa 残余废气 二 四冲程柴油机的工作原理 喷油器 喷油泵 吸气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 进气门 排气门 纯空气 温度300 370K压力0 0785 0 0932MPa 温度750 1000K压力3 5 4 5MPa 瞬时 温度2000 2500K压力6 9MPa 温度800 1500K压力0 105 0 125MPa 终了 温度1200 1500K压力0 2 0 4MPa 思考 四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢 共同特点 每个工作循环曲轴转两周 每一行程曲轴转半周 只有作功行程产生动力 思考 四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢 不同点 思考 汽油机和柴油机的优缺点 汽油机具有转速高 轿车达5000 6000r min 货车达4000r min左右 质量小 工作时噪声小 起动容易 制造和维修费用低 不足之处燃油消耗率高 因而燃料经济性差 柴油机因压缩比高 燃油消耗率平均比汽油机低30 左右 柴油价格较低 因而燃油经济性好 且排气污染少 排放性能较好 弱点是转速较汽油机低 一般在2500 3000r min 质量大 噪声大 振动大 制造和维修费用高 喷油泵和喷油器加工精度要求高 发动机完成一次工作循环 曲轴需要转周 进 排气门各开启次 活塞移动个行程 其中进气 压缩 排气行程需要消耗动力 只有行程产生动力对外作功 汽油 柴油发动机区别 总结 1 5二冲程发动机的工作原理 二冲程发动机二冲程汽油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理 一 二冲程汽油机工作原理 压缩混合气 进气 点火燃烧 排气 扫气孔 进气孔 排气孔 火花塞 1 结构 第一行程 活塞自下止点向上移动 事先已充入活塞上方汽缸内的混合气被压缩 新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内 第二行程 活塞自上止点向下移动 活塞上方进行着作功过程和换气过程 而活塞下方则进行可燃混合气的预压 二 二冲程柴油机工作原理 换气 燃烧 排气 压缩 喷油器 空气 扫气泵 废气 排气门 思考 二冲程发动机与四冲程发动机相比 有何优点 理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍 由于作功频率较大 二冲程发动机的运转比较均匀平稳 没有专门的配气机构 所以构造简单 质量较小 易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少 压缩比 定义 压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比 用 表示 Va Vc 压缩比过大的不良后果 返回 它表示活塞由下止点运动到上止点时 气缸内气体被压缩的程度 压缩比越大 压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高 一般车用汽油机的压缩比为7 10 柴油机的压缩比为15 22 压缩比过大的不良后果 返回 四冲程发动机工作状态 柴油机工作时各行程状态参数 1 6发动机的主要性能指标及编号规则 一 主要性能指标包括动力性指标 有效转矩 有效功率及升功率 和经济性指标 有效燃油消耗率 1 有效转矩 转距 发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩 用 tq Me 表示 单位为N m 2 有效功率发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率 用Pe表示 单位为kW 它等于有效转矩与角速度的乘积 有效转矩Me和曲轴转速n可用测功器和转速计测定 然后用以下的公式计算出发动机有效功率 3 升功率在标定工况 标定功率 标定转速 下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率称为升功率 用PL表示 单位是kW L 4 有效燃油消耗率发动机在lh内持续发出lkW有效功率所消耗的燃油量 称为有效燃油消耗率 也称有效比油耗或有效耗油率 用ge表示 单位是g kW h 汽油发动机外特性 BrakingTorqueBrakingHo