第一章发动机的工作原理和总体构造

1、第一章发动机的工作原理和总体构造 发动机：将自然界某种能量转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。它包括热力发动机、水力发动机、风力发动机、电力发动机等。 热力发动机 外燃机 内燃机 燃气轮机 活塞式内燃机 旋转活塞式 往复活塞式一、发动机的定义一、发动机的定义： 第一节第一节 发动机的分类发动机的分类现广泛使用的汽车发动机是指往复活塞式内燃机往复活塞式内燃机。二、汽车发动机的分类二、汽车发动机的分类1.按着火方式分类： 压燃式：利用压缩气缸内的空气或可燃混合气， 产生高温，引起燃料着火的内燃机。 点燃式：将压缩气缸内的可燃混合气用点火器点 火燃烧的内燃机。2.按使用燃料种类分类： 液体燃料

2、（柴油机、汽油机） 气体燃料（天然气发动机、液化石油气发动机）3.按冷却方式分类： 水冷发动机 风冷发动机4按进气状态进气状态分类： 增压式：有增压器，空气被增压器增压后送入气 缸，增加了进气量，相应增大发动机的 供油量，可提高发动机的功率。 非增压式：又称为自然吸气式，利用活塞的抽吸 作用将空气吸入气缸。5按冲程数冲程数分类： 一个工作循环一个工作循环：内燃机工作时，每一次将热能转变为机械能，都要经过进气、压缩、作功、排气四个连续过程，每完成这四个过程一次叫一个工作循环。 冲程（行程）冲程（行程）：活塞从一个止点运动到另一个止点叫活塞走过了一个冲程。 四冲程式发动机：曲轴旋转两圈，活塞经过四

3、个冲程完成一个工作循环。 二冲程式发动机：曲轴旋转一圈，活塞经过两 个冲程完成一个工作循环。 6. 按气缸数及布置分类： 单缸发动机:有立式、卧式 多缸发动机:直列式、对置式、V形第二节第二节 四冲程发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理一、基本术语1.上止点上止点：活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点。2.下止点下止点：活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点。3.活塞行程活塞行程S：活塞运行的上、下止点之间的距离。S=2RR表示曲柄半径4.气缸工作容积气缸工作容积V s（L）5.燃烧室容积燃烧室容积Vc6.气缸总容积气缸总容积VaVa= Vc + Vs7. 发动机排量发动机排量V st：一台发动机全部

4、气缸工作容积 的总和。D气缸直径（mm）S活塞行程（mm） i气缸的数目SiDiVVsst62104 8. 压缩比压缩比 ：气缸总容积Va与燃烧室容积VC之比。cScSccaVVVVVVV1汽油机=69（轿车有的达到911）柴油机=1622 过大的危害：爆燃和表面点火。二、四冲程汽油机工作原理二、四冲程汽油机工作原理： 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气行进气行程、压缩行程、膨胀行程程、压缩行程、膨胀行程( (作功行程作功行程) )和排气行程。排气行程。活塞进气门开启排气门关闭压力0.0750.090 MPa ，温度370400 K上止点下止点PV大气压大气压力线力线ra示功图（1）

5、进气行程进气行程：可燃混合气进气门关闭压力0.61.2 MPa ，温度600700K活塞排气门关闭(2)压缩行程压缩行程c上止点下止点PV大气压大气压力线力线ra进气门关闭活塞瞬时最高：压力35MPa ，温度22002800 K作功终了：压力0.300.50 MPa ，温度13001600 KZb排气门关闭(3)作功作功行程c上止点下止点PV大气压大气压力线力线ra活塞排气门打开进气门关闭残余废气在示功图中，曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所做的功。压力0 .1050.115 MPa温度9001200 Kc上止点下止点PV大气压大气压力线力线ra(4)排气排气行程三三、

6、四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。压力3.54.5MPa 温度7501000K压力69MPa ，温度20002500K柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的单缸四冲程发动机的工作过程表单缸四冲程发动机的工作过程表曲轴转角活塞运动方向气门位置行程名称曲轴旋转动力进排 0180上下开关进气飞轮惯性力180360下上关关压缩飞轮惯性力360540上下关关作功气体压力气体压力540720下上关开排气飞轮惯性力 单缸发动机曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。所以曲轴转速是不均匀的，因而

7、发动机运转不平稳。四、柴油机与汽油机各自特点特点:优点：燃油消耗率低，燃油经济性好。 缺点：转速低、质量大、制造和维修费用高。优点：转速高、质量小、噪声低、 起动容易、制造和维修费用低。缺点：燃油消耗率高，燃油经济性差。汽油机柴油机第三节第三节 二冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理1-进气孔 2-排气孔 3-扫气孔 二冲程汽油机没有气门式配气机构，在气缸上有三个孔：进气孔、排气孔、扫气孔进气孔、排气孔、扫气孔。 进气孔与化油器相连； 排气孔与排气管相连； 扫气孔将曲轴箱与气缸相连。二冲程汽油机曲轴箱是密闭的。利用活塞上、下运动，先后开启、

8、关闭气孔，以达到配气的目的。1、结构结构活塞关闭扫气孔关闭排气孔压缩混合气容积加大、压力降低打开进气孔，可燃混合气被吸入曲轴箱内第一行程：在活塞上方进行压缩过程压缩过程； 在活塞下方进行预进气过程预进气过程。2. 工作过程工作过程第二行程：在活塞上方进行作功过作功过程和换气过程和换气过程程；在活塞下方进行预压缩预压缩过程过程。压缩上止点火花塞点燃混合气作功。活塞关闭进气孔，混合气被预压缩打开排气孔，排气打开扫气孔，进气、扫气1.曲轴每转一周就有一个作功行程，故在相同的工作容积和转速时，在理论上它的功率等于四冲程发动机的2倍。2.运转平稳。3.省去了气门式配气机构，构造简单，质量小，使用方便。

9、1 .不易将废气从气缸内排干净，并且在换气时减少了有效作功行程，所以实际上它的功率只是四冲程发动机的1.51.6倍。2 .在换气时，有一部分新鲜可燃混合气随废气排出，故其经济性较差。三、二冲程与四冲程发动机的比较比较:优点缺点第四节第四节 发动机的总体构造发动机的总体构造发动机的主要性能指标：动力性指标（有效转矩、有效功率、转速等）经济性指标（燃油消耗率）运转性能指标（排气品质、噪声和起动性能等）第五节第五节 发动机主要性能指标与特性发动机主要性能指标与特性一、 动力性能指标动力性能指标 1. 有效转矩Ttq :指发动机通过飞轮对外输出的平均转矩。2. 有效功率Pe : 指发动机通过飞轮对外输

10、出的功率。 它等于有效转矩和曲轴角速度的乘积。9550106023nTnTPtqtqe3. 转速n 指发动机曲轴每分钟的转数。发动机产品标牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。Pe 有效功率（KW）；Te 有效扭矩(Nm)；n 曲轴转速(r/min)。二、 经济性能指标 燃油消耗率燃油消耗率：发动机每发出1kW有效功率在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位），燃油消耗率通常用be表示，其单位为g/kWh，计算公式如下 B 每小时的燃油消耗量，kg/h； Pe 有效功率，kW。 310eePBb三、运转性能指标 排气品质、噪声和起动性能等应符合国标。 发动机的性能指标Ttq，Pe，be随

11、发动机转速n改变而变化的曲线，称为速度特性曲线。燃料供给调节机构位置达到最大时的速度特性。燃料供给调节机构其他位置下得到的速度特性。 发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。四、速度特性四、速度特性五、发动机工作状况发动机工作状况 发动机运转状态或工作状态（简称工况）常以功率和转速来表征，有时也用负荷与转速来表征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。 不要把负荷和功率的概念相混淆。如某一转速时全负荷，并不意味是发动机发出的最大功率。发动机的最大功率

12、，应当是工况e的功率。又如，在工况f下,虽然功率比工况c小,但却是全负荷。就是说，功率的大小并不代表负荷的大小。工况a 负荷为零(称为发动机空载工况)工况b 负荷=20/45100%=44.4%工况c 负荷=32/45100%=71.1%工况d 负荷=45/45100%=100%(即发动机全负荷） 一、 内燃机的名称和型号 第六节第六节 内燃机产品名称和型号编制规则内燃机产品名称和型号编制规则 内燃机按GB/T7251991国家标准的规定内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。型号 由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 首部 中部 后部 尾部4100Q：四缸、四冲程、缸径100mm、 水冷、汽车用。1E65F：单缸、二冲程、缸径65mm、 风冷、通用型。CA488：四缸、四冲程、缸径88mm、 水冷、通用型、CA表示系列符号 495T：四缸、直列、四冲程、缸径95mm、 水冷、拖拉机用。12V135ZG：12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水