b第一章 发动机原理(汽车概论)

1、1第一章第一章 发动机的工作原理及总体构造发动机的工作原理及总体构造一、汽车发动机的分类一、汽车发动机的分类热机：借助工质状态的变化，将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机械。内燃机、外燃机内燃机：以燃料燃烧所生成的燃烧产物燃烧产物为工质的热机。 体积小，质量轻 活塞式内燃机、燃气轮机活塞式内燃机：往复活塞式内燃机，旋转活塞式内燃机 2第一章第一章 发动机的工作原理及总体构造发动机的工作原理及总体构造一、汽车发动机的分类一、汽车发动机的分类1、 燃料种类：汽油机、柴油机、代用燃料发动机32、 冷却方式：水冷式、风冷式43、 工作循环中活塞往复运动的行程数： 四冲程、二冲程54、 气缸数：单缸、多

2、缸65 、进气状态：增压、非增压76、按活塞运动的方式：往复活塞式和旋转活塞式使用最多：水冷、四冲程、往复活塞式发动机，汽油机、柴油机使用最多：水冷、四冲程、往复活塞式发动机，汽油机、柴油机8二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语1、 基本结构基本结构汽缸：工作腔，内表面为圆柱形汽缸：工作腔，内表面为圆柱形活塞：活塞销活塞：活塞销连杆连杆 曲轴相连，曲柄连杆机构曲轴相连，曲柄连杆机构活塞：往复运动活塞：往复运动气缸顶端：气缸盖封闭气缸顶端：气缸盖封闭进气门、排气门：充气和排气进气门、排气门：充气和排气进、排气门的开闭：凸轮轴进、排气门的开闭：凸轮轴凸轮轴：曲轴

3、驱动凸轮轴：曲轴驱动顶置气门配气机构顶置气门配气机构气缸体：构成气缸的零件气缸体：构成气缸的零件曲轴箱：支承曲轴的零件曲轴箱：支承曲轴的零件机体：气缸体与曲轴箱的连铸体机体：气缸体与曲轴箱的连铸体92、 基本术语基本术语（1） 工作循环工作循环（2） 上止点、下止点、活塞行程上止点、下止点、活塞行程S、曲柄半径、曲柄半径R1011（3）气缸工作容积）气缸工作容积Vs、12（3）内燃机排量）内燃机排量VL：内燃机所有气缸所有气缸工作容积工作容积的总和称为内燃机排量。 13（3）燃烧室容积Vc、14（3）气缸总容积）气缸总容积Va、15（4） 压缩比压缩比16三、四冲程发动机工作原理三、四冲程发动

4、机工作原理四冲程发动机一个工作循环要经过进气、压缩、作功、排气四个行程。1、 四冲程汽油机工作原理 （1） 进气行程 a 、进气门开启、排气门关闭； b、 进气终了时，气体压力约为0.075-0.09MPa； c、 进气终了时，气体温度升高为320-380K； d、示功图上的曲线ra。 （2） 压缩行程 a、进、排气门均关闭； b、压缩终了时，气体压力约为0.81.5MPa； c、压缩终了时，气体温度约为600750k； d、示功图上的曲线ac。172、四冲程汽油机的工作原理1819（3）作功行程 a 、进、排气门关闭； b、气体压力最大可达36.5MPa，温度达22002800K； c、 行

5、程结束时，压力为0.35-0.5MPa，温度12001500K； d、 示功图上曲线czb。（4）排气行程a、进气门关闭、排气门开启；b、排气终了时，气体压力约为0.105-0.115MPa；c、排气终了时，气体温度约为900-1100K；d、示功图上曲线br。202、四冲程汽油机的工作原理2122 讨论讨论1. 一个工作循环，一个工作循环，4冲程，曲轴旋转冲程，曲轴旋转2周周2. 进排气门的开关：早开晚关进排气门的开关：早开晚关23二、二、 四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理 柴油和汽油的柴油和汽油的使用性能使用性能不同，使柴油机和汽油机在不同，使柴油机和汽油机在混合气形成混合气形成方

6、法方法及及着火方式着火方式上有着根本的差别。上有着根本的差别。1.进气行程进气行程 被吸入气缸的只是纯净的空气被吸入气缸的只是纯净的空气 2.压缩行程压缩行程 柴油机的柴油机的压缩比压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高（大，所以压缩行程终了时气体压力高（35MPa），温度高（），温度高（7501000K）。）。3.作功行程作功行程 压缩行程结束压缩行程结束 喷油泵喷油泵将柴油泵入将柴油泵入喷油器喷油器，喷入燃烧室。，喷入燃烧室。 呈细雾状，蒸发汽化，形成可燃混合气呈细雾状，蒸发汽化，形成可燃混合气 自行着火燃烧自行着火燃烧4.排气行程排气行程 排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸

7、。排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸。242、四冲程柴油机的工作原理253 、四冲程汽油机与柴油机的对比、四冲程汽油机与柴油机的对比相同点：相同点： （1）每个循环都包括四个行程，每个行程各占）每个循环都包括四个行程，每个行程各占180曲轴转曲轴转 角，曲轴角，曲轴2周周完成一个完成一个工作循环工作循环 （2）四个行程中只有一个作功行程，其余三个耗功行程，）四个行程中只有一个作功行程，其余三个耗功行程， 不均匀。不均匀。不同点：不同点： （1）进气成分不同：）进气成分不同： （2）可燃混合气的形成方式不同；）可燃混合气的形成方式不同； 压缩比大，压缩后压力大、温度高 （3）点火方

8、式；）点火方式； 特点：汽油机转速高、质量小、工作时噪声小、启动容易；特点：汽油机转速高、质量小、工作时噪声小、启动容易； 柴油机经济性好、转速低、质量大。柴油机经济性好、转速低、质量大。26四、二冲程发动机工作原理：四、二冲程发动机工作原理： 1个工作循环个工作循环2个活塞行程个活塞行程1、二冲程汽油机：、二冲程汽油机：（1）第一行程：活塞自下止点向上移动，）第一行程：活塞自下止点向上移动，扫气额外排气，扫气额外排气，事先已事先已充入活塞上方气缸内的混合气被充入活塞上方气缸内的混合气被压缩压缩，新的可燃混合气又自化油器，新的可燃混合气又自化油器被被吸入吸入活塞下方的曲轴箱内；活塞下方的曲轴箱

9、内；（2）第二行程：活塞自上止点下止点，点燃，膨胀作功，可燃混）第二行程：活塞自上止点下止点，点燃，膨胀作功，可燃混合气的预压，先期排气，扫气（换气过程）合气的预压，先期排气，扫气（换气过程）272、 二冲程汽油机与四冲程汽油机比较1) 曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。2）当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍。3) 二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1/3左右。另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。4) 曲

10、轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。28五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 通常由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给通常由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机用）、起动系系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机用）、起动系等部分组成。等部分组成。2930六、发动机主要六、发动机主要性能指标性能指标与特性与特性 评价发动机工作性能的指标有指示指标（以工质在气缸内对活塞作功为基础的指标）和有效指标（以发动机曲轴对外输出功率为基础的指标），实际使用中，评价发动机性能好坏都使用有效指标。1 、动力性指标、动力性指标 反映发动机对外

11、作功能力大小作功能力大小的指标。（1）有效扭矩Me或Te （N.m）：发动机对外输出的转矩称为有效转矩 （2）有效功率Pe（Kw）：发动机在单位时间单位时间对外输出的有效功称为有效功率 （3）平均有效压力Pme（MPa）：气缸单位工作容积单位工作容积发出的有效功称为平均有效压力 （4）转速n：发动机曲轴每分钟的回转数每分钟的回转数称为发动机转速，活塞平均速度312 、经济性指标、经济性指标 显示了燃料的热能有多少转化为能被利用的有效功有效功。 （1）有效热效率e：燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数 （2）有效燃油消耗率be：发动机每输出 1kW*h 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗

12、率 3、 强化指标强化指标 发动机承受热负荷和机械负荷的能力。 （1）升功率NL：标定工况时，单位发动机排量输出的有效功率 （2）强化系数：平均有效压力与活塞平均速度的乘积 4、 速度特性速度特性 指发动机有效功率有效功率P、有效扭矩、有效扭矩Te、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be三者随发发动机转速动机转速变化的规律。 外特性：节气门全开时的速度特性外特性：节气门全开时的速度特性 外特性上的每一点都代表此转速下的最大功率和最大转矩。外特性上的每一点都代表此转速下的最大功率和最大转矩。323334部分特性曲线分析： 负荷：负荷：发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比。 功率与负荷的区别：功率与负荷的区别：功率大小并不代表负荷的大小。在同一转速下，节气门开度愈大表示负荷愈大，但是二者并不成比例。35七、内燃机产品名称与型号编制七、内燃机产品名称与型号编制 1