福交院汽车发动机构造与维修教案01发动机基本知识

福建交通职业技术学院汽车底盘结构与检修教案教学内容备注PAGEPAGE2福建交通职业技术学院（首页）班级：日期：年月日编号001-1教学目的与要求发动机基本术语发动机分类发动机总体构造本课重点与难点发动机的基本术语发动机总体构造课堂进程次序内容发动机的基本术语内燃机的分类发动机的总体构造第一章发动机基本知识第一节发动机基本术语一、发动机的基本术语（如图2-1）1．上止点（TopDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最远的位置2．下止点（BottomDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最近的位置3．活塞行程S·上下止点之间的距离4．曲柄半径R·曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离5．气缸工作容积VS（单位L)·活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积·VS=(π/4)D2·S×10-36．燃烧室容积（余隙容积）VC·活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积7．气缸最大容积Va·活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va=VS+VC8．内燃机排量VL·所有气缸的工作容积之和VL=i·VS9．压缩比ε·气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比·ε=1+VS/VC·ε越大，循环热效率越高·汽油机ε=7～9·柴油机ε=18～22重点介绍：·要求学生理解掌握发动机基本术语图2-1：发动机基本术语二、内燃机的分类·根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类1．根据所用燃料的不同（如图2-2）·柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机·汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧·煤气机：汽油机进行适当的改进2．按冲程数·二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车·四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用3．按气缸数·单缸：只有一个气缸·多缸：由多个气缸组成4．按气缸排列方式·直列立式·直列卧式·V型5．按冷却方式·风冷：以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统如：坦克·水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统6．按进气方式·增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内·非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用7．按着火方式·点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用·压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用8．按用途·固定式：工程机械采用·移动式简要介绍：·要求学生理解柴油机与汽油机的区别·要求学生理解四冲程与二冲程的区别图2-2：汽油机和柴油机的比较三、发动机的总体构造重点分析：·要求学生理解掌握发动机的总体构造1．机体与气缸盖·机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱·缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件2．曲柄连杆机构（如图2-3）·组成：活塞、连杆、曲轴三部分·作用：将活塞的往复直线运动—曲轴的旋转运动对外输出动力图2-3：发动机曲柄连杆机构3．供给系统·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等·示例：电控汽油喷射系统的供给系统（如图2-4）图2-4：电控汽油喷射系统的供给系统4．配气机构（如图2-5）·功用：定时开启和关闭进排气门·主要部件：气门组、传动组图2-5：发动机配气机构5．点火系统（如图2-6）·汽油机和煤气机所采用，点燃混合气·主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器图2-6：汽油机点火系统6．冷却系（如图2-7）·功用：防止发动机过热，及时散发热量·分类：风冷、水冷·主要部件：水泵、风扇、水箱、节温器图2-7：发动机冷却系统7．润滑系（如图2-8）·功用：润滑、冷却、清洁、密封、防腐·润滑方式：·飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑·压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾·主要部件：集滤器、机油泵、滤清器、各种阀体等图2-8：发动机润滑系统8．起动系（如图2-9）·功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等图2-9：发动机起动系统归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容

福建交通职业技术学院（首页）班级：日期：年月日编号001-2教学目的与要求掌握四冲程发动机工作原理：掌握汽油机的工作原理掌握柴油机的工作原理了解二冲程发动机工作原理了解发动机的示功图本课重点与难点重点四冲程发动机工作原理：汽油机的工作原理难点柴油机的工作原理课堂进程次序内容四冲程发动机工作原理：汽油机的工作原理柴油机的工作原理二冲程发动机工作原理发动机的示功图第一章发动机基本知识第一节发动机基本术语四、四冲程发动机工作原理1．四冲程发动机的简单工作原理·四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。2．四冲程内燃机工作循环·第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0º转到180º（活塞位于上止点为0ºCA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。·第二冲程：下止点—上止点，180º～360º，气体被压缩，进排气门均关闭·第三冲程：上止点—下止点，360º～540º，气体膨胀，进排气门均关闭；·第四冲程：下止点—上止点，540º～720º，废气被排出，排气门打开。重点介绍：·要求学生理解掌握四冲程发动机工作循环五、汽油机的工作原理1．进气行程（如图2-10示功图ra段曲线）·由进气门开启到进气门关闭·进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）·进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。）·进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.07~0.09MPa<大气压；气缸温度T=370~400K。重点分析：·要求学生理解掌握四冲程汽油机各个冲程的工作特点图2-10：四冲程汽油机示功图进气行程2．压缩行程（如图2-11示功图ac段曲线）·由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。·进排气门都关闭。·活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：p=0.8~11.4MPa；T=600~700K。图2-11：四冲程汽油机示功图压缩行程3．作功行程（燃烧及膨胀行程）（如图2-12示功图czb段曲线）·在压缩上止点前10~15ºCA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。·高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：p=3~5MPa；T=2200~2700K。图2-12：四冲程汽油机示功图作功行程4．排气行程（如图2-13示功图br段曲线）·从排气门开启到排气门关闭的时刻·排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。·排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。·在活塞到达下止点之前30~80ºCA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）·气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角右图2-13：四冲程汽油机示功图排气行程5．汽油机示功图（如图2-14）·要求学生理解绘制四冲程汽油机示功图图2-14：四冲程汽油机示功图·ra段：进气行程·ac段：压缩行程·czb段：作功行程·br段：排气行程六、柴油机的工作原理1．进气行程·在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085~0.095Mpa。2．压缩行程·因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3~5Mpa，温度可高达750~1000K。3．作功行程·在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。·在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达6~9Mpa，最高温度可达1800~2200K。做功结束时压力约为0.2~0.5Mpa，温度约为1000~1200K。4．排气行程·排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105~0.12Mpa，温度为700~900K。重点分析：·要求学生理解掌握四冲程柴油机各个冲程的工作特点5．柴油机示功图（如图2-15）·要求学生理解绘制四冲程柴油机示功图图2-15：四冲程汽油机示功图·ra段：进气行程·ac段：压缩行程·czb段：作功行程·br段：排气行程四、二冲程发动机工作原理1．特点·二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。2．换气机构（如图2-16）·没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现3．工作过程·以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例：·上行冲程：活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。·下行冲程：活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。简要介绍：·要求学生理解二冲程发动机的特点及工作过程图2-16：二冲程发动机唤起机构4．二冲程发动机示功图（如图2-17）·要求学生了解二冲程发动机示功图图2-17：二冲程汽油机示功图·a：排气孔关闭·ac：压缩过程·czb：作功过程·b：排气孔打开·bf：先期排气阶段·f：扫气孔开启·fdh：扫气过程·h：扫气孔关闭·ha：额外排气阶段5．二冲程与四冲程发动机的比较（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的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。（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：·优点：功率大、运转平稳、配气机构简单·缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差·要求学生理解二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容

福建交通职业技术学院（首页）班级：日期：年月日编号001-3教学目的与要求掌握发动机速度特性和负荷特性了解发动机动力性指标和经济性指标了解内燃机产品名称和型号编制规定本课重点与难点发动机速度特性和负荷特性课堂进程次序内容发动机速度特性和负荷特性发动机动力性指标和经济性指标内燃机产品名称和型号编制规第一章发动机基本知识第二节发动机性能指标一、主要性能指标·发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准重点介绍：1．动力性指标·概念：指内燃机对外作功能力的指标（1）有效转矩Te·曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：N·m（2）有效功率Pe·发动机曲轴的输出功率·Pe=Te（2πn/60）×10-3（KW）式中：Te—有效扭矩，单位为N·mn—曲轴转速，单位为r/min·标定功率：并不是该内燃机所能发出的最大功率，而是内燃机出厂时根据使用目的而调整的。由于使用目的的不同，同一种内燃机的标定功率可以不同：·十五分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率·一小时功率：内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率·十二小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率·持续功率：内燃机允许长期连续工作的最大有效功率（3）曲轴转速·指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。·在标定功率时的转速为标定转速·要求学生理解掌握发动机动力性指标的概念经济性指标·概念：是指内燃机的生产成本、运转中的消耗以及修理费用等各项指标。通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能（1）有效燃油消耗率be·发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量·be=（B/Pe）×10-3（g/KW·h）式中：B—每小时的燃油消耗量，kg/hPe—有效功率，kW·要求学生理解掌握发动机经济性指标的概念3．环保性能指标（1）有害排放物·对汽油机，主要是废气中的CO和HC的量·对柴油机，主要是废气中的NOx和颗粒的排放量（2）发动机的噪声·是汽车噪声的主要来源，约占城市噪声的75%4．强化指标（1）平均有效压力·是作用在活塞顶上的一个假想的、不变的压力，在这个压力推动下，活塞由上止点移动到下止点所做的功。（2）活塞平均速度·在标定转速下，曲轴每转一转的两个形成活塞速度的平均值（3）升功率·每升发动机工作容积所发出的有效功率·要求学生了解发动机环保性指标·要求学生了解发动机强化指标二、发动机的特性·发动机特性的概念：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系称为内燃机特性。若这种关系以曲线的形式表示，称为内燃机特性曲线。重点介绍：1．速度特性·概念：指发动机的主要性能指标有效转矩Te、有效功率Pe、燃油消耗率be随其转速变化而变化的关系。包括发动机外特性和发动机部分特性（1）发动机外特性（如图2-18）·指节气门全开时的速度特性。发动机的外特性表示了发动机所具有最高动力性能（2）发动机部分特性·指在节气门不全开的任意位置所得到的速度特性·要求学生理解掌握发动机速度特性图2-18：奥迪1001.8L轿车发动机外特性2．发动机负荷（如图2-19）·概念