汽车发动机构造

1、汽车发动机构造二、学习内容二、学习内容 主要对国产汽车常用发动机的工作原理、组成结构、工主要对国产汽车常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、维修方法、调整原理及方法进行学习。另外对国外作条件、维修方法、调整原理及方法进行学习。另外对国外一些汽车发动机作一些简要介绍。一些汽车发动机作一些简要介绍。三、学习方法三、学习方法 多听多看，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。多听多看，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。四、参考书及参考资料四、参考书及参考资料 汽车构造汽车构造（上）（上） 臧杰臧杰 阎岩阎岩 主编主编 机械工业出版社（教机械工业出版社（教材）材） 汽车构造汽车构造（上）（上）

2、陈家瑞陈家瑞 主编主编 人民交通出人民交通出 版社版社 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修张西振张西振 韩梅韩梅 主编主编 机械工业出机械工业出版社版社 国外内燃机国外内燃机 内燃机内燃机 小型内燃机小型内燃机 内燃机工内燃机工程程汽车技术汽车技术 柴油机柴油机 汽车杂志汽车杂志等等等等绪论绪论 1 1课时课时第第1 1章汽车发动机的工作原理及总体构造章汽车发动机的工作原理及总体构造 4 4课时课时 第第2 2章机体组及曲柄连杆机构章机体组及曲柄连杆机构 5 5课时课时 第第3 3章配气机构章配气机构 3 3课时课时 第第7 7章发动机润滑系统章发动机润滑系统 课时课时 第第8 8章发动

3、机点火系统章发动机点火系统 课时课时 第第5 5章柴油机燃油系统章柴油机燃油系统 5 5课时课时 第第4 4章汽油机燃油系统章汽油机燃油系统 4 4课时课时 第第6 6章发动机冷却系统章发动机冷却系统 课时课时 第第9 9章发动机起动系统章发动机起动系统 课时课时 绪绪 论论l汽车的组成：汽车的组成：l汽车的定义：汽车的定义：由自身动力装置驱动，具有由自身动力装置驱动，具有4个及个及以上车轮的非轨道无架线车辆以上车轮的非轨道无架线车辆发动机发动机底盘底盘车身车身电气设备电气设备发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏功用：输出动力功用：输出动力发动机的定义：将某一种

4、发动机的定义：将某一种形式的能量转变为机械能形式的能量转变为机械能的机器的机器发动机的种类：热力发动机（热机）、电力发动机（电发动机的种类：热力发动机（热机）、电力发动机（电机）、风能发动机、太阳能发动机、生物发动机等机）、风能发动机、太阳能发动机、生物发动机等l外外 燃燃 机：混合气在机器外部燃烧而产机：混合气在机器外部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。如蒸汽机、生热能，然后再转变成机械能。如蒸汽机、汽轮机、热气机（斯特林发动机）汽轮机、热气机（斯特林发动机）l内内 燃燃 机：混合气在机器内部燃烧而产机：混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。如活塞式内生热能，然后再转变成机械

5、能。如活塞式内燃机和燃气轮机燃机和燃气轮机热机包括：外燃机、内燃机热机包括：外燃机、内燃机热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器除电动车外，目前的商用汽车发动机都是热机除电动车外，目前的商用汽车发动机都是热机1 外燃机外燃机一、蒸汽机一、蒸汽机是一个能够将是一个能够将蒸汽中的热能蒸汽中的热能转换为功的热转换为功的热机。机。泵、铁路机车泵、铁路机车和轮船曾使用和轮船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机驱动。蒸汽机在工业蒸汽机在工业革命中起了基革命中起了基本的作用。今本的作用。今天人们还使用天人们还使用汽轮机来发电。汽轮机来发电。1 外燃机外燃机l世界上第一台

6、蒸汽机是古希腊的亚历山大的希罗世界上第一台蒸汽机是古希腊的亚历山大的希罗（Hero of Alexandria）于于1 1世纪发明的汽转球，不世纪发明的汽转球，不过它只不过是一个玩具而已。过它只不过是一个玩具而已。l约约16791679年法国物理学家丹尼斯年法国物理学家丹尼斯巴本制造了第一台蒸汽巴本制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔机的工作模型。约与此同时萨缪尔莫兰也提出了蒸汽莫兰也提出了蒸汽机的主意。机的主意。l16981698年托马斯年托马斯塞维利、塞维利、17121712年托马斯年托马斯纽科门和纽科门和17691769年年詹姆斯詹姆斯瓦特制造了早期的工业蒸汽机，瓦特制造了早期

7、的工业蒸汽机，18071807年罗伯年罗伯特特富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。l现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。原子反应堆、太阳能聚热器料将热能转化为机械能。原子反应堆、太阳能聚热器等加热水，产生蒸汽推动蒸汽机等加热水，产生蒸汽推动蒸汽机。1 外燃机外燃机1769年年 瓦特蒸汽机瓦特蒸汽机1712年托马斯年托马斯纽科门蒸汽机纽科门蒸汽机 17691769年，法国人尼古年，法国人尼古拉斯拉斯古诺将一台简古诺将一台简陋的蒸汽机装在一辆陋的蒸汽机装在一辆木制的三轮车上木制的三

8、轮车上 ，发明了第一辆蒸汽汽发明了第一辆蒸汽汽车车 1 外燃机外燃机二、涡轮蒸汽机（汽轮机）二、涡轮蒸汽机（汽轮机）一种用高压蒸汽转动涡轮叶片，将一种用高压蒸汽转动涡轮叶片，将蒸汽的热能转换为动能的机械。蒸汽的热能转换为动能的机械。l相较于原由詹姆斯相较于原由詹姆斯瓦特发明的瓦特发明的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅改善了热效率，更接近热力大幅改善了热效率，更接近热力学中理想的可逆过程，并能提供学中理想的可逆过程，并能提供更大的功率，至今它几乎完全取更大的功率，至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别适用于火力发电和核能发电，特别

9、适用于火力发电和核能发电， 世界上大约世界上大约80%的电是利用涡轮的电是利用涡轮蒸汽机所产生。蒸汽机所产生。1 外燃机外燃机 三、斯特林发动机（热气机）三、斯特林发动机（热气机）一种闭循环活塞式热机一种闭循环活塞式热机,是在是在1816年由苏格兰的年由苏格兰的R.斯特林发斯特林发明。明。闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内,而开循环则如而开循环则如内燃机和一些蒸气机需要与大气交换气体。内燃机和一些蒸气机需要与大气交换气体。双双活活塞塞型型斯斯特特林林引引擎擎内内活活塞塞型型斯斯特特林林引引擎擎2 内燃机内燃机一、内燃机技术发展简史一、内燃机技术发展简史

10、l定义：内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温定义：内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压气体，推动活塞并输出动力的机械。内燃高压气体，推动活塞并输出动力的机械。内燃机一般以汽油、柴油或煤气等作为燃料。机一般以汽油、柴油或煤气等作为燃料。l基本工作特征：内燃机是一种工质开环式循环基本工作特征：内燃机是一种工质开环式循环并以间歇方式工作的发动机。并以间歇方式工作的发动机。l应用：用广泛应于交通运输应用：用广泛应于交通运输(陆上、内河、海上和陆上、内河、海上和航空航空)、农业机械、工程机械和发电时作为动力，、农业机械、工程机械和发电时作为动力，是现代车用发动机的主要型式。是现代车用发动机的主要型式。l

11、内燃机构造是本课程的主要内容内燃机构造是本课程的主要内容l特点（相对于蒸汽机）特点（相对于蒸汽机）1 1）有效热效率）有效热效率etet较高较高(是当今热效率最高的热机是当今热效率最高的热机)蒸汽机蒸汽机汽油机汽油机柴油机（增压后）柴油机（增压后）etet111116 16 20203030303046462 2）功率范围广，适应性好）功率范围广，适应性好3 3）体积功率高，单位功率质量小）体积功率高，单位功率质量小4 4）使用操纵方便，启动快）使用操纵方便，启动快5 5）运行比较安全，不易引起爆炸事故）运行比较安全，不易引起爆炸事故6 6）对于燃料的要求较高，不能直接使用固体燃料）对于燃料的

12、要求较高，不能直接使用固体燃料7 7）排放、噪声引起的危害较大）排放、噪声引起的危害较大8 8）结构较复杂，零件的加工精度高）结构较复杂，零件的加工精度高2 内燃机内燃机l1860年，法国工程师年，法国工程师莱诺依尔莱诺依尔制造出第一台制造出第一台以煤气为燃料的内燃机，以煤气为燃料的内燃机，但由于既笨重、效率又但由于既笨重、效率又低，低，热效率低于热效率低于5，最大功率为，最大功率为，18601865年共生产了约年共生产了约5000台，台，未能推广使未能推广使用。用。2 内燃机内燃机l1876年年德国工程师尼年年德国工程师尼古拉斯古拉斯奥托，试制出第奥托，试制出第一台实用活塞式四冲程一台实用活

13、塞式四冲程煤气内燃机，并成批投煤气内燃机，并成批投入生产。在以后的十几入生产。在以后的十几年中，奥托共制造和出年中，奥托共制造和出售了售了5万台这种内燃机，万台这种内燃机，总马力达总马力达20万以上。万以上。 l由于奥托内燃机是第一由于奥托内燃机是第一种实用化的内燃机，所种实用化的内燃机，所以人们一般把奥托看作以人们一般把奥托看作是内燃机的发明人。是内燃机的发明人。l1884年，又推出了年，又推出了性能更好的立式风性能更好的立式风冷发动机（取名立冷发动机（取名立钟）钟） l1883年，德国人戈特利布年，德国人戈特利布海海因里希因里希戴姆勒和威廉戴姆勒和威廉迈巴赫迈巴赫将奥托四行程发动机改进后，

14、将奥托四行程发动机改进后，成功地制造出了第一台卧式汽成功地制造出了第一台卧式汽油内燃机。油内燃机。戈特利布戈特利布海因里希海因里希戴姆勒戴姆勒威廉威廉迈巴赫迈巴赫1885年戴姆勒将立钟发动年戴姆勒将立钟发动机安装于木制双轮车上，并机安装于木制双轮车上，并让儿子保罗驾驶；这辆取名让儿子保罗驾驶；这辆取名“骑式双轮车骑式双轮车”的双轮车获的双轮车获得德国专利，这是世界上第得德国专利，这是世界上第一辆摩托车。一辆摩托车。 1886年戴姆勒把这种发动年戴姆勒把这种发动机安装在他为妻子机安装在他为妻子43岁生岁生日而购买的马车上，创造日而购买的马车上，创造了第一辆戴姆勒汽车，并了第一辆戴姆勒汽车，并由迈

15、巴赫成功地完成了试由迈巴赫成功地完成了试车。车。 2 内燃机内燃机1893年，狄塞尔年，狄塞尔制造了第一台制造了第一台试验样机试验样机。1892年，德国工程师狄塞尔提出了压燃式柴油机年，德国工程师狄塞尔提出了压燃式柴油机的理论。的理论。鲁道夫鲁道夫狄塞尔狄塞尔 2 内燃机内燃机在在1890年前英国的克拉克和罗伯年前英国的克拉克和罗伯逊、德国的卡尔逊、德国的卡尔奔驰成功地发明奔驰成功地发明了二冲程内燃机。了二冲程内燃机。1888年，年，的卡尔的卡尔奔驰奔驰将将发动机安装在三轮车架发动机安装在三轮车架上，发明了世界上第一上，发明了世界上第一辆三轮汽车。辆三轮汽车。 卡卡尔尔奔奔驰驰2 内燃机内燃机

16、1957年，德国人汪克尔年，德国人汪克尔发明了转子发动机。发明了转子发动机。菲菲加加士士汪汪克克尔尔 马自达的首台量产型转子发动机马自达的首台量产型转子发动机10A-80102 内燃机内燃机在内燃机一百多年的发展历史中，具有划时代意在内燃机一百多年的发展历史中，具有划时代意义的两个重要发展阶段是：义的两个重要发展阶段是：20世纪世纪50年代初兴起的增压技术年代初兴起的增压技术 20世纪世纪70年代开始的计算机、电子技术在内燃机年代开始的计算机、电子技术在内燃机研制中的应用研制中的应用 内燃机和汽车给世界带来了现代物质文明，在经过内燃机和汽车给世界带来了现代物质文明，在经过了超过一个世纪的发展之

17、后，它的发展远远没有达到了超过一个世纪的发展之后，它的发展远远没有达到其顶点，其顶点，今后内燃机的发展是以节能和环保为中心，今后内燃机的发展是以节能和环保为中心，充分兼顾可靠性的要求，全面提高内燃机的性能。充分兼顾可靠性的要求，全面提高内燃机的性能。2 内燃机内燃机 二、发动机产品名称和型号编制规则二、发动机产品名称和型号编制规则按照按照GB72591 内燃机产品名称和型号内燃机产品名称和型号编制规则编制规则统一制定统一制定内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。例如汽油机、柴油机、煤气机等。 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母内

18、燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。组成。 内燃机型号由以下四部分组成：内燃机型号由以下四部分组成：首部：首部：为产品系列符号和换代标志符号，由为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。管部门核准。 中部：中部：由缸数符号、行程符号、气缸排列形由缸数符号、行程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。式符号和缸径符号等组成。 后部：后部：结构特征和用途特征符号，以字母表结构特征和用途特征符号，以字母表示。示。 尾部：尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当

19、符号表示因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示第第1章章 汽车发动机的工作原理及总体构造汽车发动机的工作原理及总体构造l本章主要内容：本章主要内容：l汽车发动机的类型汽车发动机的类型l汽车发动机的基本结构及基本术语汽车发动机的基本结构及基本术语l往复活塞式内燃机的工作原理往复活塞式内燃机的工作原理 l发动机的性能指标发动机的性能指标l发动机的总体构造发动机的总体构造 l内燃机分为往复活塞式内燃机、燃气轮机、转子发动机等内燃机分为往复活塞式内燃机、燃气轮机、转子发动机等1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型螺旋桨发动机螺旋桨发动机奎西发动机奎西发动机喷气发动机喷气发动机按照燃料种类分类：可分为液体

20、发动机、气体发动机、多燃按照燃料种类分类：可分为液体发动机、气体发动机、多燃料发动机等料发动机等往复活塞式发动机的类型往复活塞式发动机的类型按燃料在气缸内的着火方式分按燃料在气缸内的着火方式分 1 1、点燃式内燃机、点燃式内燃机 2 2、压燃式内燃机、压燃式内燃机 汽油燃点较高约汽油燃点较高约470470摄氏度，采用火花塞强制点火，汽油机为点燃式发动机。摄氏度，采用火花塞强制点火，汽油机为点燃式发动机。柴油燃点较低约柴油燃点较低约220220摄氏度，采用高压缩比压燃，柴油机为压燃式发动机。摄氏度，采用高压缩比压燃，柴油机为压燃式发动机。二冲程发动机二冲程发动机四冲程发动机四冲程发动机曲轴旋转一

21、周完成一个工作循环。曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使结构简单，因此在摩托车上广泛使用。用。曲轴旋转二周完成一个工作循环。曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用，并已逐渐用于摩托车。用，并已逐渐用于摩托车。按照工作循环的行程数分类：可分为四行程和二行程按照工作循环的行程数分类：可分为四行程和二行程发动机各发动机各气缸完成气缸完成进气、压进气、压缩、做功、缩、做功、排气四个排气四个过程称为过程称为一

22、个工作一个工作循环。循环。水冷发动机是利用在气缸体和气缸水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的为冷却介质进行冷却的风冷发动机是利用流动于气缸体风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的气作为冷却介质进行冷却的按照冷却方式分类：可分为水冷式和风冷式按照冷却方式分类：可分为水冷式和风冷式立式直列发动机立式直列发动机V形发动机形发动机卧式对置发动机卧式对置发动机按照气缸排列方式分类：可分为立式、卧式、直按照气缸排列方式分类：可分为立式、卧式、直列、列、V形和对置式

23、等形和对置式等按进气方式分按进气方式分 非增压内燃机非增压内燃机 增压内燃机增压内燃机按气缸数分类：可分为单缸发动机和多缸发动机按气缸数分类：可分为单缸发动机和多缸发动机此外，发动机还可按气缸的气门数、凸轮轴布置位置等进行分类。此外，发动机还可按气缸的气门数、凸轮轴布置位置等进行分类。2 往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语一、一、基基本本结结构构4 4、曲柄半径、曲柄半径 R R 定义：曲轴的回转半径，对于汽缸中心线通过曲轴回转中定义：曲轴的回转半径，对于汽缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机有：心的内燃机有： S S2R2R二、基本术语二、基本术语1 1、工

24、作循环、工作循环 定义：在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转定义：在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的一系列连续过程。活塞式内燃机的工作循环是化为机械能的一系列连续过程。活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、做功、排气四个工作过程组成由进气、压缩、做功、排气四个工作过程组成2 2、上止点（下止点）、上止点（下止点） 定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近) )处。即活塞处。即活塞的最高（低）位置的最高（低）位置。3 3、活塞冲程、活塞冲程 S S 定义：活塞上、下止点之间的距离。定义：活塞上、下止点之间的距离。定义：活塞在上止点时，活塞顶以

25、上、气缸盖底面以下所形成的空间容积。定义：活塞在上止点时，活塞顶以上、气缸盖底面以下所形成的空间容积。SDVS62104定义：上、下止点间所包容的气缸容积（活塞从上止点到下止点所扫定义：上、下止点间所包容的气缸容积（活塞从上止点到下止点所扫过的容积。）过的容积。） 定义式：定义式：常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。D: 气缸直径气缸直径 mmS: 活塞行程活塞行程 mm(L)(L)5、气缸工作容积（气缸排量）、气缸工作容积（气缸排量）VS6、内燃机排量（发动机工作容积）、内燃机排量（发动机工作容积） VL定义：发动机所有

26、气缸工作容积的总和。定义：发动机所有气缸工作容积的总和。定义式：定义式：SLiVV (L)(L)i: 气缸数气缸数7、燃烧室容积、燃烧室容积 Vc物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。 柴油机柴油机：1422 汽油机汽油机：69（轿车有的达到（轿车有的达到911）定义式：定义式：VaVsVc8、气缸总容积、气缸总容积 Va定义：气缸工作容积与燃烧室容积之和（活塞在下止点时，活塞定义：气缸工作容积与燃烧室容积之和（活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。）顶以上的空间容

27、积。）9、压缩比、压缩比 定义：气缸总容积与燃烧室容积之比（压缩前气缸中气体的最大容定义：气缸总容积与燃烧室容积之比（压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。）积与压缩后的最小容积之比。）定义式：定义式：cscaVVVV13 往复活塞式内燃机的工作原理往复活塞式内燃机的工作原理 l四冲程发动机：曲轴转两圈，活塞在气四冲程发动机：曲轴转两圈，活塞在气缸内上下往复各两次，完成一个工作循缸内上下往复各两次，完成一个工作循环的内燃机。环的内燃机。l二冲程发动机：曲轴转一圈，活塞在气二冲程发动机：曲轴转一圈，活塞在气缸内上下往复各一次，完成一个工作循缸内上下往复各一次，完成一个工作循环的内燃机

28、。环的内燃机。一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理J 1、进气行程进气行程J 2、压缩行程压缩行程J 3、作功行程作功行程J 4、排气行程排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程3 往复活塞式内燃机的工作原理往复活塞式内燃机的工作原理 排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启活塞活塞进气终了进气终了: :温度温度370370400 K400 K， 压力压力大气压力线大气压力线PVra示功图示功图上止点上止点下止点下止点示功图：表示活塞在示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气不同位置时气缸内气体压力的变化情况。体压力的变化情况。进气冲程进气冲程曲轴旋转曲轴旋转:

29、 :0A0A180A180A进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞活塞压缩终了：压缩终了：温度温度600600700K700K， 压力压力2.0 MPa2.0 MPaPVra示功图示功图大气压力线大气压力线c上止点上止点下止点下止点压缩行程压缩行程曲轴旋转曲轴旋转: :180A180A360A360A火花塞点火火花塞点火火花塞火花塞爆爆 燃燃表面点火表面点火定定义义由于气体压力和温度过高，由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。造成的一种不正常燃烧。由燃烧室内炽热表面由燃烧室内炽热表面（

30、如排气门头、火花塞（如排气门头、火花塞电极、积碳）点燃混合电极、积碳）点燃混合气产生的另一种不正常气产生的另一种不正常燃烧。燃烧。现现象象有尖锐的金属敲击声传出。有尖锐的金属敲击声传出。有沉闷的敲击声传出。有沉闷的敲击声传出。后后果果轻微爆燃，发动机功率有所轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。变差，零件寿命下降等。发动机的性能下降，零发动机的性能下降，零部件寿命降低。部件寿命降低。进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞活塞P PV Vr ra示功图示功图大气压力线大气压力线c cZ

31、Zb b上止点上止点下止点下止点瞬时最高：温度瞬时最高：温度22002800 K22002800 K， 压力压力作功终了：温度作功终了：温度120012001500 K1500 K， 压压力力0.6 MPa 0.6 MPa 做功行程做功行程曲轴旋转曲轴旋转: :360A540A360A540A进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开活塞活塞P PV Vr r示功图示功图大气压力线大气压力线c cZ Zb b上止点上止点下止点下止点排气终了排气终了: :温度温度9009001200 K, 1200 K, 压压力力0.115 MPa0.115 MPa排气行程排气行程曲轴旋转曲轴旋转: :540A5

32、40A720A720A二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理1、进气行程、进气行程与汽油机主要区别：与汽油机主要区别： 进入气缸的是纯空气。进入气缸的是纯空气。进气行程进气行程进 气 门进 气 门温度温度340-380K340-380K压力压力汽油机汽油机柴油机柴油机进进 气气pde0.080.090.0850.095Tde370400340380二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理2、压缩行程、压缩行程压缩行程压缩行程温度温度750-750-1000K1000K压力压力3-5 3-5 MPaMPa纯 空 气纯 空 气汽油机汽油机柴油机柴油机压压 缩缩pco0.8

33、2.03.05.0Tdo6007007501000喷油器喷油器u 压缩的是纯空气压缩的是纯空气; ; u压缩比高于汽油机；压缩比高于汽油机；u在压缩过程快要结束的时候，喷油在压缩过程快要结束的时候，喷油器向气缸内喷入柴油器向气缸内喷入柴油; ;u当油与空气混合后在高压下达到其当油与空气混合后在高压下达到其自燃点就开始着火燃烧。自燃点就开始着火燃烧。二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理3、做功行程、做功行程做功行程做功行程汽油机汽油机柴油机柴油机做做功功pmax3.06.54.59.0Tmax2200280018002500pex0.30.60.20.5Tex1200150010

34、001200喷油器喷油器终了：温度终了：温度10001200K压力压力0.2-0.5 MPa瞬时：温度瞬时：温度1800-2500K压力压力4.5-9 MPa 柴油机由于是边喷油、柴油机由于是边喷油、边混合、边燃烧，所以，边混合、边燃烧，所以，最开始虽然活塞有所下最开始虽然活塞有所下行，但气缸内的压力基行，但气缸内的压力基本不变。本不变。二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理4、排气行程、排气行程排气行程排气行程汽油机汽油机柴油机柴油机压压 缩缩 pr0.1050.1150.1050.12 Tr9001200700900温度温度700-900K压力压力Pa排气门排气门J四冲程汽油

35、机、柴油机特点比较四冲程汽油机、柴油机特点比较 1、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。 汽油机：汽油机：be=270325 g/(kw . h) 柴油机柴油机: be=214285 g/(kw . h) 2、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。其成本较高，并且加工较难。 3、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的、柴油机最高爆发压力

36、高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。 4、柴油机转速低于汽油机柴油机转速低于汽油机原因：原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的 机械负荷较大，故其零部件的质量需较机械负荷较大，故其零部件的质量需较 大，导致运动时惯性力较大。大，导致运动时惯性力较大。 2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优 于柴油机。于柴油机。 5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于 汽油机，而颗粒排放较高。汽油机，而颗粒排放较高。 6、柴油机启动困

37、难，汽油机易启动。、柴油机启动困难，汽油机易启动。 换气机构（进气孔、排气孔、换气机构（进气孔、排气孔、扫气孔）扫气孔） 曲轴箱扫气曲轴箱扫气 活塞顶部为凸顶，以引导气活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气流扫气 活塞裙部较长，有缺口等活塞裙部较长，有缺口等三、二冲程汽油机的工作原理三、二冲程汽油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍 2、工作原理、工作原理 （1）、第一行程）、第一行程 活塞：从下止点到上止点活塞：从下止点到上止点 活塞上方：换气；压缩活塞上方：换气；压缩 活塞下方：进气活塞下方：进气 曲轴：旋转从曲轴：旋转从0A180A （2）、第二行程）、第二行程 活塞：从上止点到下止点活塞：从上

38、止点到下止点 活塞上方：燃烧膨胀做功；排气；扫气。活塞上方：燃烧膨胀做功；排气；扫气。 活塞下方：预压缩，新鲜气体经过扫气口进入气缸。活塞下方：预压缩，新鲜气体经过扫气口进入气缸。 曲轴：旋转从曲轴：旋转从180A360A四、二冲程柴油机的工作原理四、二冲程柴油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍 有排气阀，无排气口。有排气阀，无排气口。 进气口设置在气缸上部，进气口设置在气缸上部，进气口和扫气口为同一气口。进气口和扫气口为同一气口。 通过扫气泵扫气。通过扫气泵扫气。2、工作原理、工作原理 （1）、第一冲程）、第一冲程 活塞：从下止点到上止点活塞：从下止点到上止点 扫气泵换气；压缩；扫气泵换气

39、；压缩； 喷油器：喷油燃烧喷油器：喷油燃烧 曲轴：旋转从曲轴：旋转从0A180A （2）、第二冲程）、第二冲程 活塞：从上止点到下止点活塞：从上止点到下止点 燃烧膨胀做功；排气；扫气。燃烧膨胀做功；排气；扫气。 排气；新鲜气体经过扫气排气；新鲜气体经过扫气泵压缩后泵压缩后进入气缸。进入气缸。 曲轴：旋转从曲轴：旋转从180A360A五、二冲程汽油机的优缺点五、二冲程汽油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较）（同四冲程汽油机相比较）（一）优点：（一）优点： 1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的功率理论上是四冲程同的前提下，二冲程

40、发动机的功率理论上是四冲程发动机的发动机的2倍。倍。 2、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以发动机运转比较平稳。发动机运转比较平稳。 3、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。 4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。 所以摩托车上多用。所以摩托车上多用。（二）缺点：（二）缺点：1、废气不易排除干净。、废气不易排除干净。2、换气时减少了有效工作行程。、换气时减少了有效工作行程。3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪 费，经

41、济性下降。费，经济性下降。4、同时造成环境污染。、同时造成环境污染。4. 发动机的性能指标与特性发动机的性能指标与特性一）动力性指标一）动力性指标 1、有效转矩、有效转矩Te（）（） 定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。 由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。 2、发动机转速、发动机转速n（r/min） 定义：发动机曲轴每分钟的回转数。定义：发动机曲轴每分钟的回转数。 由转速表直接读取。由转速表直接读取。 3、有效功率、有效功率Pe （kW） 定义：发动机单位时间内对外输出的有效功。定义：发动机单

42、位时间内对外输出的有效功。 计算式：计算式：9550106023nTnTPeee4、平均有效压力、平均有效压力 pme （MPa） 定义：单位气缸工作容积发出的有效功。定义：单位气缸工作容积发出的有效功。一、性能指标一、性能指标二）经济性指标二）经济性指标1、有效热效率、有效热效率 定义：燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百定义：燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数分数2、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率 定义：发动机每发出的有效功，所消耗的燃油量。定义：发动机每发出的有效功，所消耗的燃油量。310eePBb定义式：定义式：B：发动机在单位时间内的耗油量（：发动机在单位时间内的耗油量（kg/

43、h）,可有试验测定。可有试验测定。eebhkWg三）强化指标三）强化指标1、升功率、升功率 定义：发动机在标定工况下，单位发动机排量输定义：发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率出的有效功率2、强化系数、强化系数 定义：平均有效压力与活塞平均速度的乘积定义：平均有效压力与活塞平均速度的乘积31030nSvm定义式：定义式：3、活塞平均速度、活塞平均速度 定义：发动机在标定转速下，活塞往复运动速度定义：发动机在标定转速下，活塞往复运动速度 的平均值的平均值S：活塞行程：活塞行程mmevpLPmv四）紧凑性指标四）紧凑性指标1、比容积、比容积 定义：发动机外廓体积与标定功率的比值定义：发

44、动机外廓体积与标定功率的比值2、比质量、比质量 定义：发动机干质量与标定功率的比值定义：发动机干质量与标定功率的比值五）环境指标五）环境指标1、噪声、噪声 定义：由许多频率和声强变化都无规律的声波杂定义：由许多频率和声强变化都无规律的声波杂乱组合而成。乱组合而成。2、排放、排放 包括包括CO、HC、NOX、颗粒等、颗粒等六）可靠性指标六）可靠性指标 定义：发动机在规定使用条件下，正常持续工作定义：发动机在规定使用条件下，正常持续工作的能力的能力七）耐久性指标七）耐久性指标 定义：发动机主要零部件磨损到不能正常工作的定义：发动机主要零部件磨损到不能正常工作的极限时间。通常用大修里程来表示极限时间

45、。通常用大修里程来表示八）工艺性指标八）工艺性指标 定义：评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏定义：评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏其他各种评价指标，如启动指标、运行指标等其他各种评价指标，如启动指标、运行指标等二、发动机的特性二、发动机的特性一）定义：一）定义：1、发动机特性：发动机的性能是随着许多因素而变化的，、发动机特性：发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机的特性。其变化规律称为发动机的特性。2、发动机的速度特性：发动机油门开度不变，发动机的、发动机的速度特性：发动机油门开度不变，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率性能指标（如发动机的功率、转矩

46、、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。等）随着曲轴转速变化的规律。3、发动机的外特性：发动机油门全开，发动机的性能指、发动机的外特性：发动机油门全开，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。又称为发动机的总功率特性。着曲轴转速变化的规律。又称为发动机的总功率特性。发动机速度特性曲线发动机速度特性曲线二）发动机外特性曲线二）发动机外特性曲线最高功率及最高功率及对应转速对应转速最高扭矩最高扭矩及对应转及对应转速速最低油耗率及最低油耗率及对应转速对应转速u最高动力性与最好经最高动力性与最好经济性不能兼得。济

47、性不能兼得。u最低燃油消耗率所对应最低燃油消耗率所对应的转速介于最高功率和转的转速介于最高功率和转矩对应的转速之间。矩对应的转速之间。三）发动机工作状况三）发动机工作状况发动机工作状况发动机工作状况( (简称发动机工况简称发动机工况):):发动机在某一时发动机在某一时刻的运行状况简称工况，刻的运行状况简称工况，一般用发动机的功率与一般用发动机的功率与曲轴转速来表示；有时也用负荷与发动机曲轴转曲轴转速来表示；有时也用负荷与发动机曲轴转速来表示。速来表示。负荷率：负荷率：发动机在某一转速发出的有效功率与相同转发动机在某一转速发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以速下所

48、能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常称负荷。百分数表示。负荷率通常称负荷。根据上述定义，可求出根据上述定义，可求出 a a、b b、c c 和和 d d 四个工况下的负荷值：四个工况下的负荷值：工况工况 a a 负荷为零负荷为零( (称为发动机空转工况称为发动机空转工况) )；工况工况 b b 负荷负荷20/4520/45100100；工况工况 c c 负荷负荷32/45 32/45 100100；工况工况 d d 负荷负荷45/4545/45100100100100( (即发动机全负荷即发动机全负荷) )。注意：负荷注意：负荷与功率不是与功率不是同一概念。同一概念。

49、发动机的发动机的PePen n特性特性5. 发动机的总体构造发动机的总体构造l总体构造：两大机构五大系统总体构造：两大机构五大系统两大机构：曲柄连杆机构、配气两大机构：曲柄连杆机构、配气机构机构五大系统：燃料供给系、润滑系、五大系统：燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动系冷却系、点火系、起动系l注意：柴油机没有点火系。注意：柴油机没有点火系。一、曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构 作用：作用：将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力对外输

50、出动力组成：由气缸体和曲轴箱组、组成：由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成活塞连杆组、曲轴飞轮组组成二、配气机构二、配气机构作用：根据发动机的工作顺序和工作过程，定作用：根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程现换气过程。组成：气门组、组成：气门组、气门传动组、气门传动组、气门驱动组等气门驱动组等 三、燃料供给系统三、燃料供给系统作用：作用：a、汽油机：根据发动机的要求，配制出一定数量汽油机：根据发动机的要求，配制出一定数

51、量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；排出到大气中去；组成（化油器式汽油组成（化油器式汽油机）：油箱、油泵、燃机）：油箱、油泵、燃油滤清器、化油器、喷油滤清器、化油器、喷油器等油器等组成（电子控制燃油喷射式汽油机）：油箱、电动汽油组成（电子控制燃油喷射式汽油机）：油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、喷油器、油压调节器、分配管等。泵、燃油滤清器、喷油器、油压调节器、分配管等。作用（柴油机）：把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧作用（柴油机）：把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。室内形成混合气并燃烧，最后