汽车构造（上册 第4版）课件：发动机的工作原理和总体构造

发动机的工作原理和总体构造发动机的工作原理和总体构造第一节发动机的分类第二节四冲程发动机的工作原理第三节发动机的总体构造第四节发动机主要性能指标与特性第五节内燃机产品名称和型号编制规则2314567第一节

发动机的分类

第一节、发动机的分类发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机,称为热力发动机(简称热机),其中的热能由燃料燃烧产生。内燃机是热力发动机的一种,其特点是液体或气体燃料和空气混合后,直接输入机器内部燃烧而产生热能,然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机,如蒸汽机、汽轮机等,其特点是燃料在机器外部燃烧以加热水,产生高温、高压的水蒸气,输送至机器内部,将所含的热能转变为机械能。

第一节、发动机的分类汽车发动机(指汽车用活塞式内燃机)可以根据不同的特征分类。(1)按着火方式分类可分为压燃式与点燃式发动机。(2)按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。(3)按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。(4)按进气状态分类可分为非增压(或自然吸气)和增压发动机。(5)按冲程数分类可分为二冲程和四冲程发动机。

第一节、发动机的分类(6)按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发动机,有两个以上气缸的称为多缸发动机;根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的发动机,分别称为立式、斜置式与卧式发动机;多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式、对置式和V形等发动机。2134567第二节

四冲程发动机的工作原理一、四冲程汽油机工作原理现代汽油发动机的构造如图1-1所示。气缸内装有活塞10,活塞通过活塞销、连杆11与曲轴12相连接。活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜充量和排除废气,设有进、排气系统等。一、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,即进气行程、压缩行程、膨胀行程(做功行程)和排气行程,如图1-3所示。 图1-3四冲程发动机工作原理示意图a)进气行程b)压缩行程c)膨胀行程(做功行程)

d)排气行程二、四冲程柴油机工作原理现代柴油发动机的构造如图1-5所示。四冲程柴油机(压燃式发动机)的每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油,其黏度比汽油大,而其自燃温度却较汽油低,故可燃混合气的形成及着火方式都与汽油机不同。图1-5柴油发动机的构造二、四冲程柴油机工作原理图1-6所示为四冲程柴油机工作原理示意图。柴油机在进气行程吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时,柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上,将柴油通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,在气缸内部形成可燃混合气。图1-6四冲程柴油机工作原理示意图a)进气行程b)压缩行程c)膨胀行程(做功行程)

d)排气行程2134567第三节

发动机的总体构造第三节、发动机的总体构造发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。下面通过一些典型汽车发动机的结构实例来分析发动机的总体构造。下面以轻型货车用典型汽油机为例,介绍四冲程汽油机的一般构造。(1)机体组(2)曲柄连杆机构(3)配气机构(4)供给系统(5)点火系统(6)冷却系统(7)润滑系统(8)起动系统第三节、发动机的总体构造图1-11所示为轻型货车用柴油机的横剖面图。该柴油机是一种轻型的高速高性能的4缸、直喷式、ω型燃烧室、自吸式水冷的柴油机,采用了顶置凸轮轴及同步带,降低了噪声,在最大功率时转速可高达4200r/min。第三节、发动机的总体构造图1-12所示为重型汽车四冲程直列6缸增压中冷、直接喷射式柴油机的横剖面图。它采用ω型燃烧室,并对喷油系统与燃烧室做了较好的匹配与调整,能使燃料在较短的时间内喷入燃烧室,使发动机具有良好的燃料经济性与低速转矩特性。图1-12重型汽车四冲程直列6缸增压中冷、直接喷射式柴油机横剖面图2134567第四节

发动机主要性能指标与特性一、动力性能指标发动机的主要性能指标有动力性能指标(有效转矩、有效功率、转速等)、经济性能指标(燃油消耗率)和运转性能指标(排气品质、噪声和起动性能等)。一、动力性能指标1.有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩称为有效转矩,以Ttq表示。有效转矩与外界施加于发动机飞轮上的阻力矩相平衡。2.有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率,以Pe表示。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。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特性。三、运转性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等。由于这些性能不仅与使用者利益相关,更关系到人类的健康,因此必须制定共同遵守的统一标准,并进行严格控制和监管。1.排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质,这些有害物质对大气的污染已形成公害。为此,各国采取了许多对策,并制定了相应的排放法规。发动机排出的有害排放物,主要有氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排气颗粒物。2.噪声噪声会刺激人的神经,使人心情烦躁、反应迟钝,甚至造成耳聋,诱发高血压和神经系统的疾病,因此也必须用法规形式进行限制。四、发动机的速度特性当燃料供给调节机构位置固定不变时,发动机性能参数(有效转矩、功率、燃油消耗率等)随转速改变而变化的曲线,称为速度特性曲线。这个特性可以通过发动机在试验台上(如测功器试验台)进行试验而求得。如果改变燃料供给调节机构的位置又可得到另外一组特性曲线,则当燃料供给调节机构位置达到最大时,所得到的是总功率特性,也称发动机外特性而把燃料供给调节机构其他位置下得到的特性称为部分速度特性。发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。五、发动机工作状况发动机运转状态或工作状况(简称发动机工况)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。2134567第五节

内燃机产品名称和型号编制规则第五节内燃机产品名称和型号编制规则为了便于内燃机的生产管理和使用,我国对《内燃机产品名称和型号编制规则》(GB/T725—2008)重新进行了审定和颁布。该标准的主要内容如下:1)内燃机产品名称应符合GB/T1883.1—2005的规定,均按所采用的燃料命名,如柴油