第一章发动机的基本构造与原理

1、Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 凡是能使某种形式的能量转变成机械能的机器都可称为发 动机。如热力发动机、水力发动机和风力发动机等。 热力发动机是指将燃料燃烧所产生的热能转变成机械能的 机器。热力发动机又分为外燃机和内燃两大类。 燃料在发动机外部燃烧的热力发动机称为外燃机；燃料直 接在发动机内部燃烧的热力发动机称为内燃机。 一、内燃机的分类一、内燃机的分类 1.按所用燃料分类； 2.按着火方式分类； 3.按工作循环的行程数分类； 4.按汽缸数及其排列方式分类； 5.按冷却方式分类； 6.按进

2、气方式分类。 第一节 内燃机的总体构造 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 1.柴油机的总体构造 （1） 曲柄连杆机构； （2） 配气机构； （3） 燃料供给系统； （4） 润滑系统； （5） 冷却系统； （6） 启动系统。 二、内燃机的总体构造二、内燃机的总体构造 第一节 内燃机的总体构造 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 2.汽油机的总体构造 汽油机的燃料供给系统与柴油机差别较大，且汽油

3、机 还设有点火系统。 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 1.上止点 2.下止点 3.活塞行程 S 4.燃烧室容积 Vc 5.汽缸工作容积 Vh 6.汽缸的总容积 Va 7.压缩比 .活塞总排量 V (L)10S 4 D V 3 2 h hca VVV c h c hc c a V V 1 V VV V V 一、内燃机的基本术语一、内燃机的基本术语 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发

4、动机的基本构造与原理 二、四行程内燃机工作原理二、四行程内燃机工作原理 四行程内燃机每缸每一工作循环由进气、压缩、膨胀（作 功）和排气四个活塞行程组成。亦即曲轴旋转两周完成一个工 作循环。 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 1. 四行程汽油机工作原理 进气行程 第二节 内燃机的基本工作原理 Nor

5、thwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 1. 四行程汽油机工作原理 压缩行程 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 作功行程 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 排气行程 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F Universi

6、ty汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 2. 四行程柴油机工作原理 其示功图形与汽油机类似。 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 三、二行程内燃机工作原理三、二行程内燃机工作原理 1. 二行程汽油机工作原理 与四行程内燃机不同，二行程内燃机曲轴旋转一圈，汽缸 内活塞往返一个行程，完成一个工作循环。 第一行程 第二行程 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽

7、车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 2. 二行程柴油机工作原理 如图所示，带有换气泵的单缸二行程柴油机的工作过程与 上述汽油机类似，其区别是进入汽缸的不是可燃混和气，而是 纯空气。 第一行程 换气 压缩 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 第二行程 作功 排气 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理

8、第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 3. 二行程内燃机与四行程内燃机比较 (1) 二行程内燃机的曲轴每转一圈，完成一个工作循环。因 此 ，在缸径、行程、压缩比和转速相同时其理论上的功率为四 行程内燃机功率的两倍。 (2) 当转速相同时，二行程内燃机的作功次数是四行程内燃 机的两倍。因此其运转较平稳，单缸机的比较更显著。 (3) 二行程内燃机没有气门或只有排气门， 从而使其配气 机构大大简化。 (4) 二行程内燃机换气过程中，单纯排气、进气的时间极短， 以致废气排不

9、尽和部分新鲜气体随废气排出，不可避免地存在 新鲜气体与废气的混合，因此二行程内燃机实际功率只是四行 程内燃机的1.5-1.6倍，其经济性、环保性较四行程内燃机差。 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 四、多缸四行程内燃机工作原理四、多缸四行程内燃机工作原理 四行程内燃机每一个工作循环中，只有一个行程是作功行程， 其余三个行程都是辅助行程，显然，作功行程内燃机的转速要高 于其他三个行程，因此，发动机的转速不均匀，造成运动零件易 磨损和损坏。 为了提高发动机运转平稳性

10、，采用安装飞轮和多缸结构。 表1-2为四缸四行程内燃机的工作过程。 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 五、内燃机产品名称和型号编制规则五、内燃机产品名称和型号编制规则 内燃机型号包含下列四部分，如下框图所示 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 内燃机型号编制示例： 汽油机 1E65F单缸、二行程、缸径65mm、风冷、通用型汽油机；

11、4100Q 四缸、四行程、缸径100mm、水冷、车用汽油机。 柴油机 495T四缸、直列、四行程，缸径95mm、水冷、拖拉机用 柴油机； 4120F四缸、四行程，缸径120mm、风冷、通用柴油机； YZ6102Q扬州柴油机厂制造、六缸直列、四行程、缸径 102mm、水冷、车用柴油机。 第二节 内燃机的基本工作原理 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 为了表征内燃机的性能特点和比较其性能优劣，一般以性 能参数作为评价指标。内燃机的性能参数分为四类：指示性能 指标、有效性能指标、环境性能指标和其他

12、性能指标。 一、指示性性能指标一、指示性性能指标 定义：用以评定内燃机汽缸内 实际工作循环进行的好坏的指标。 1. 平均指示压力平均指示压力 指内燃机 单位工作容积一个实际循环所做的 指示功。 )kPa( h i i V W p i p 第三节 内燃机的主要性能指标 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 2. 指示功率指示功率 指内燃机单位时间内所做的指示功。 )kW(10 60 3 30 niVp i 2n Vp hi hii P 3. 指示效率指示效率 指实际循环指示功相当的热量与所消耗的燃

13、料热 量之比值。 i 1 Q Wi i 4. 指示耗油率指示耗油率 指每千瓦小时指示功的耗油量。 i g h)(kW g 10 3 i f i P G g 第三节 内燃机的主要性能指标 i P i P Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 二、有效性能指标二、有效性能指标 以曲轴输出功率为基础，用以评价内燃机设计制造水平和整机 性能的指标称为有效性能指标。 )( 30 kW niVp P he e 有效功率有效功率 和平均有效压力和平均有效压力 有效功率是指由实验测得 的内燃机曲轴所输出的实际功

14、率。 e P P e p )(kWPPP mie 2. 有效转矩有效转矩 指从内燃机曲轴上测得的输出转矩，代表内燃 机克服负荷的能力。 )( 95501060 2 3 kW nTnT P ee e )( 9550 mN n P T e e e T 第三节 内燃机的主要性能指标 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 3. 有效效率有效效率 指实际循环有效功（ ）相当的热量与所消耗 的燃料热量之比值。 e e W 4. 有效耗油率有效耗油率 指每千瓦小时有效功的耗油量。 hkW P G g e f

15、e g10 3 5. 升功率升功率 是指内燃机每升工作容积所发出的有效功率。 LkW np iV inVp iV P P e h he h e l 33 10 30 10 30 第三节 内燃机的主要性能指标 mi mie e Q W Q W 11 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 )( 1 kWkg P G G e e 6比质量Ge 指内燃机的结构质量与它所发出的有效功率之比 值。 三、运转性能指标三、运转性能指标 内燃机的运转性能指标主要指排出气体的品质、噪声和启动 性能。 1排气品质 内

16、燃机排出废气中有害成分主要有：一氧化碳 （CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫 （SO2）、铅化合物、臭味气体、碳烟等固体微粒等。 2噪声 噪声是对环境的有一次污染。 3启动性能 启动迅速、启动消耗功率小、启动磨损少是衡 量启动性能的重要指标。我国标准规定，不采取特殊措施，汽 油机在10、柴油机在5以下的环境条件下，15s以内能 顺利启动并自行运转。 第三节 内燃机的主要性能指标 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造 第一章第一章 发动机的基本构造与原理发动机的基本构造与原理 sre QQQQQ 四、可靠性与耐久性四、可靠性与耐久性

17、可靠性是指内燃机在规定条件下和规定的时间内完成规定功 能的能力。 用无故障指标评定，包括发生故障前的工作时间、故障间隔 时间、无故障工作概率等。 耐久性是指内燃机在规定的使用和维护条件下，达到某种技 术或经济指标极限时完成规定功能的能力。常指内燃机的使用 寿命和大修寿命。 使用部门按整机达到极限状态前的工作小时数或行驶里程来 评定。 五、内燃机的热平衡五、内燃机的热平衡 进入内燃机的燃料所产生的热量只有一部分转化为有效机械 能，其余部分通过各种途径而损失。一般情况下，内燃机热平 衡方程式可以表述为： 第三节 内燃机的主要性能指标 Northwest A&F University汽车拖拉机构造汽车拖拉机构造