一、A发动机基础知识

1、 第一章 发动机工作原理l发动机：是将其他形式的能量转变为机械能的一种机械装置。l内燃机：是燃料在发动机内部燃烧的一种热力机。l内燃机每实现一次热功转换，都要经历一系列连续的工作过程，l 构成一个工作循环，否则就不能实现热功的转换。连杆连杆飞轮飞轮曲轴曲轴活塞活塞进气门进气门排气门排气门化油器化油器挺柱挺柱正时齿轮正时齿轮分电器滤清器滤清器1.2 发动机的总体构造发动机的总体构造两大机构两大机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构燃料燃料供给系供给系五大系统五大系统点火系点火系冷却系冷却系润滑系润滑系起动系起动系曲柄连杆机构曲柄连杆机构 由由机体组机体组、活塞连杆组活塞连杆组和和曲轴飞轮组

2、曲轴飞轮组等组成。等组成。在作功行程中，活在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 配气机构配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定配气机构的功用是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，使可燃混合气或空气进入气时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气

3、或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。门驱动组组成。 燃料供给系统燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气

4、缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。烧后的废气排出。 润滑系统润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。冷却系统冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发冷却系的功用

5、是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。温器等组成。 点火系统点火系统 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机

6、、分电设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。器、点火线圈和火花塞等组成。 动画起动系统起动系统 作用：使静止的发动机起动并自行运转。作用：使静止的发动机起动并自行运转。 组成：起动机和附属电器组成。组成：起动机和附属电器组成。动画有效功率有效功率 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单表示，单位为位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率

7、可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。效功率。 式中：式中：Te 有效扭矩，单位为有效扭矩，单位为Nm； n 曲轴转速，单位为曲轴转速，单位为r/min。 转速转速 指发动机曲轴每分钟的转数，单位为指发动机曲轴每分钟的转数，单位为r/min。发动机产品铭牌。发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。按照汽车发动上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定汽车发动机应能在额定工况下连续运行机可靠性试验方法的规定汽车发动机应能在额定工况下

8、连续运行3001000小时。小时。 燃油消耗率燃油消耗率 是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效有效功率在功率在1小时内所消耗的燃油质量小时内所消耗的燃油质量(以以g为单位为单位)，燃油消耗率通常用，燃油消耗率通常用ge表示，其单位为表示，其单位为g/kWh，计算公式如下，计算公式如下 式中：式中：GT 每小时的燃油消耗量，每小时的燃油消耗量，kg/h； Pe 有效功率，有效功率，kW。 很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发

9、动机铭牌上给出的有效燃消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率油消耗率ge是最小值。是最小值。 排放性能指标包括排放烟度、有害气体排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC，NOx)排排放量、噪声等。放量、噪声等。 如果把汽油发动机如果把汽油发动机CO排放量当作排放量当作1的话，则液化气发动机的的话，则液化气发动机的CO排放量为排放量为1/2，而柴油发动机的，而柴油发动机的CO排放量为排放量为1/100。可以看出，。可以看出，柴油发动机与其有发动机相比，其柴油发动机与其有发动机相比，其CO排出量要小得多。而且，柴排出量要小得多。而且，柴油发动机的油发动机的HC排出

10、量也较少，但排出量也较少，但NOx排出量则和汽油机差不多，排出量则和汽油机差不多，且会排出令人讨厌的黑烟。且会排出令人讨厌的黑烟。 速度特性速度特性 发动机的速度特性指发动机的性能指标发动机的速度特性指发动机的性能指标Te，Pe，ge，随发动机，随发动机转速转速n变化的规律，用曲线表示，称为速度特性曲线。变化的规律，用曲线表示，称为速度特性曲线。 发动机的外特性：节气门全开时的速度特性；发动机的外特性：节气门全开时的速度特性； 部分特性：节气门不全开的任意位置所得到的速度特性。部分特性：节气门不全开的任意位置所得到的速度特性。发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。发动机的外特性代表了

11、发动机所具有的最高动力性能。 一般轿车发动机的最大输出扭矩多在一般轿车发动机的最大输出扭矩多在3千至千至4千转千转/分之间的转速中产生。因此选择分之间的转速中产生。因此选择汽车时，要注意最大扭矩指标，数字愈大愈汽车时，要注意最大扭矩指标，数字愈大愈好，同时也要考虑最大扭矩输出时的转速值，好，同时也要考虑最大扭矩输出时的转速值，转速越高的汽车对路面的适应性就越强，换转速越高的汽车对路面的适应性就越强，换档次数越少档次数越少发动机工作原理和总体构造发动机工作原理和总体构造基本术语基本术语 四冲程发动机工作原理和总体构造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二冲程发动机工作原

12、理和总体构造 发动机的分类发动机的分类单缸发动机结构示意图单缸发动机结构示意图1.3 基本术语基本术语Vh= D2S 10-6/4 （L） VL= V h iD气缸直径气缸直径mm S活塞行程活塞行程mm v上止点上止点 v下止点下止点 v活塞行程活塞行程(S) v曲柄半径曲柄半径(R)气缸工作容积气缸工作容积(V h ) 发动机排量发动机排量(VL) 燃烧室容积燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积气缸总容积(Va ) 工作循环工作循环压缩比压缩比定义：气缸定义：气缸总容积与燃烧室容积之比总容积与燃烧室容积之比称为称为压缩比。用压缩比。用表示。表示。 = Va/VcVa/Vc 现代发动机压缩比一般

13、为现代发动机压缩比一般为6 69(9(轿车轿车有的达有的达9 911)11)。上海桑塔纳轿车汽油机。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为压缩比为8.2,8.2,用用9393号汽油（号汽油（92-9592-95号）号）。桑塔纳桑塔纳20002000为为9.59.5，用，用9595（95-10095-100号）号）1.4 四冲程发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程、进气行程2、压缩行程、压缩行程 3、作功行程、作功行程 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1、进气行程进气行程排气门关闭排气门关闭进气

14、门开启进气门开启温度温度370440 K， 压力压力7590 kPa 示功图大气压力线大气压力线PVra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。2、压缩行程压缩行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭压缩比：压缩比： =Va/VcPVra示功图大气压力线大气压力线c上止点下止点温度600800K， 压力6001500 kPa 3、作功行程作功行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭V示功图Pra大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度瞬时最高：温度22002800 K， 压压力力35MPa作功终了：温度作功终了：温度15001700 K， 压压力力

15、300500 kPaPVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点4、排气行程排气行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开温度温度9001200 K 压力压力105125 kPa残余废气残余废气 进气门进气门 排气门排气门 活塞位置活塞位置 曲轴角度曲轴角度 开开 180 开开关关上上下下180180180下下上上上上下下下下上上关关 关关关关关关关关进气冲程进气冲程压缩冲程压缩冲程作功行程作功行程排气冲程排气冲程二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理吸气行程压缩行程作功行程排气行程四冲程发动机的工作特点四冲程发动机的工作特点： 1 每个发动机工作循环，曲轴转两周，每个冲

16、程曲轴转半周，进气冲每个发动机工作循环，曲轴转两周，每个冲程曲轴转半周，进气冲程是进气门开排气冲程是排气门开，其余冲程均关闭。程是进气门开排气冲程是排气门开，其余冲程均关闭。2四个冲程中只有作功冲程产生动力，其余冲程是为作功冲程做准备工作四个冲程中只有作功冲程产生动力，其余冲程是为作功冲程做准备工作的辅助冲程。的辅助冲程。3在发动机运转的第一循环时，必须使曲轴旋转完成进气，压缩行程，着在发动机运转的第一循环时，必须使曲轴旋转完成进气，压缩行程，着火后，完成作功行程，并依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可完成以后的行火后，完成作功行程，并依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可完成以后的行程程。思考思考四冲程汽油机

17、和柴油四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么相同之处呢？相同之处呢？共同特点：共同特点： 每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。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。只有作功行程产生动力。 不同点不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，进汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器1.5 二冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理二冲程发动机二冲程发动机 二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理 物竟天择，适者生存一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理1-进气孔进气孔 2-排气孔排气孔 3-换气孔换气孔A图、图、活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩 B B图、当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合