第一章-發(fā)動機的工作原理和總體構(gòu)造q

1、一、發(fā)動機的分類和基本構(gòu)造二、發(fā)動機常用術(shù)語三、發(fā)動機的工作原理四、發(fā)動機的主要性能指標和特性五、發(fā)動機編號規(guī)則一、一、發(fā)動機：將某一種形式的能量（熱能、電能、化學(xué)能、太陽能等）轉(zhuǎn)發(fā)動機：將某一種形式的能量（熱能、電能、化學(xué)能、太陽能等）轉(zhuǎn) 變變成機械能的機器。成機械能的機器。二、二、熱力發(fā)動機：將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機。熱力發(fā)動機：將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機。1、外燃、外燃機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如械能輸出的熱力發(fā)動機。如:蒸汽機。蒸汽機。2、內(nèi)燃、內(nèi)燃機：液體或氣體燃料和空氣

2、混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱機：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如活塞式內(nèi)燃機如活塞式內(nèi)燃機、燃氣燃氣輪機輪機(按熱能轉(zhuǎn)變成機械能的主要構(gòu)件分）。按熱能轉(zhuǎn)變成機械能的主要構(gòu)件分）。3、比較、比較：外燃外燃機體積大，重量重，熱效率低；機體積大，重量重，熱效率低；內(nèi)燃機熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好內(nèi)燃機熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好;燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高，燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高， 質(zhì)量?。]有往復(fù)運動件，單位功率質(zhì)量?。?，質(zhì)量?。]有往復(fù)運動件

3、，單位功率質(zhì)量?。D(zhuǎn)矩特性好（減少轉(zhuǎn)矩特性好（減少 變速器擋數(shù)），燃料適應(yīng)性好，起動性好，但耗油量、噪變速器擋數(shù)），燃料適應(yīng)性好，起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較高，適用于坦克發(fā)動機聲和制造成本均較高，適用于坦克發(fā)動機比較比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，優(yōu)點是體積小，優(yōu)點是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，但耐久性、可靠性等較差，制造成本但耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。較高。1、按所用的燃料分：按所用的燃料分：

4、（1）液體燃料發(fā)動機；汽油機（）液體燃料發(fā)動機；汽油機（gasoline engine）；）； 柴油機（柴油機（diesel engine）。）。 （2）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機（）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機（CNG）；）； 液化石油氣發(fā)動機（液化石油氣發(fā)動機（LPG）。）。2、按發(fā)火方式分：（、按發(fā)火方式分：（1）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）；）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）； （2）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。3、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分：、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分： （1）四沖程發(fā)動機；）四沖程發(fā)動機； （2）二沖程發(fā)動機。）二沖程發(fā)

5、動機。曲軸轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)兩圈兩圈(720)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動四個行程，完成一運動四個行程，完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機稱個工作循環(huán)的發(fā)動機稱為為四行程四行程發(fā)動機；發(fā)動機；曲軸曲軸轉(zhuǎn)一圈轉(zhuǎn)一圈(360)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動兩個行程，完成一運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為為二行程發(fā)動機二行程發(fā)動機。4、按冷卻方式分：、按冷卻方式分： （1）水冷發(fā)動機；）水冷發(fā)動機； （2）風冷發(fā)動機。）風冷發(fā)動機。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液作為冷水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液作為

6、冷卻介質(zhì)進行冷卻的；而風冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散卻介質(zhì)進行冷卻的；而風冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻，工作可熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代發(fā)動機?？?，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代發(fā)動機。 5、按進氣方式分：、按進氣方式分： （1）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）；）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）； （2）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。6、按氣缸數(shù)分：、按氣缸數(shù)分： （1）單缸發(fā)動機）單缸發(fā)動機 ； （2）多

7、缸發(fā)動機。）多缸發(fā)動機。僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機。動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機?，F(xiàn)代工程機械用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機?，F(xiàn)代工程機械用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。 7、按氣缸排列方式分：（、按氣缸排列方式分：（1）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機 （2）雙列發(fā)動機：）雙列發(fā)動機： V型發(fā)動機、水平對置式發(fā)動機型發(fā)動機、

8、水平對置式發(fā)動機單列式發(fā)動機的各個單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為是垂直布置的，但為了降低高度，有時也了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；甚至水平的；雙列式發(fā)動機把氣缸雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，兩列之間排成兩列，兩列之間的夾角的夾角180(一般一般為為90)稱為稱為V型發(fā)動型發(fā)動機，若兩列之間的夾機，若兩列之間的夾角角=180稱為對置式稱為對置式發(fā)動機。發(fā)動機。 8、 按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類 內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分

9、為自然吸氣(非增壓非增壓)式發(fā)動機和式發(fā)動機和強制進氣強制進氣(增壓式增壓式)發(fā)動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采發(fā)動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采用增壓式的。用增壓式的。 發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連

10、續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)：備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)：1、 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。 2、 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門

11、傳動組和氣門驅(qū)動組組成。 3、 燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng) 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 4、 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 5、冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)

12、下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 6、起動系統(tǒng)、起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。 7、點火系統(tǒng)、點火系統(tǒng) 在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，

13、點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。 綜上所述，綜上所述，汽油機由以上兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)汽油機由以上兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。柴油機是壓燃的，不需要點火系。 一、四沖程汽油機工作原理

14、四沖程汽油機工作原理上止（上止（T.D.C.）：下止（下止（B.D.C.）：活塞行程活塞行程 S ：曲柄半徑曲柄半徑 R ：氣缸工作容積氣缸工作容積Vh：發(fā)動機工作容積發(fā)動機工作容積VL：式中：式中：D氣缸直徑（氣缸直徑（cm） S活塞行程（活塞行程（cm） i 氣缸數(shù)氣缸數(shù)燃燒室容積燃燒室容積VC ：氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘eVa ： 壓縮比壓縮比 ：活塞頂離曲軸中心最遠處。活塞頂離曲軸中心最遠處?；钊旊x曲軸中心最近處?；钊旊x曲軸中心最近處。上、下止點之間的距離。上、下止點之間的距離。曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離。中心的距離?；钊麖纳现裹c到下止點所掃過

15、活塞從上止點到下止點所掃過的容積的容積（氣缸排量）（氣缸排量） 。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積多缸發(fā)動機各氣缸工作容積 的總和的總和 （發(fā)動機排量）（發(fā)動機排量） ?；钊谏现裹c時，活塞頂上方的活塞在上止點時，活塞頂上方的氣缸容積（或氣缸最小容積）。氣缸容積（或氣缸最小容積）?；钊谙轮裹c時，活塞頂上方的活塞在下止點時，活塞頂上方的 氣缸容積（或氣缸最大容積）氣缸容積（或氣缸最大容積） （ Va= VC+ Vh ）氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。 （ =Va / VC =1+ Vh/ VC ）VL=iSD 42 在發(fā)動機內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變成機械能都必須經(jīng)過吸入空氣、壓縮在

16、發(fā)動機內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變成機械能都必須經(jīng)過吸入空氣、壓縮和輸入燃料，使之發(fā)火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系和輸入燃料，使之發(fā)火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系列連續(xù)過程，稱為一個工作循環(huán)。列連續(xù)過程，稱為一個工作循環(huán)。. （1）進氣行程進氣行程（0180 CA）：）： 活塞自上止點向下止點移動，活塞上方氣活塞自上止點向下止點移動，活塞上方氣缸容積增大，形成一定真空，缸容積增大，形成一定真空，此時排氣門此時排氣門關(guān)閉關(guān)閉，進氣門打開進氣門打開，可燃混合氣由化油器，可燃混合氣由化油器經(jīng)進氣歧管、進氣門吸入氣缸，歷時一個經(jīng)進氣歧管、進氣門吸入氣缸，歷時一個活塞行程，曲軸旋

17、轉(zhuǎn)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180轉(zhuǎn)角。由于有進轉(zhuǎn)角。由于有進氣阻力，進氣終了時缸內(nèi)壓力低于大氣壓氣阻力，進氣終了時缸內(nèi)壓力低于大氣壓力，約為力，約為0.0750.09MPa；由于氣缸內(nèi)的可由于氣缸內(nèi)的可燃混合氣受上一循環(huán)殘余廢氣和高溫零件燃混合氣受上一循環(huán)殘余廢氣和高溫零件的加熱，進氣終了時缸內(nèi)氣體溫度上升到的加熱，進氣終了時缸內(nèi)氣體溫度上升到370400K。（a）進氣行程進氣行程2、四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)：、四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)： 四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)需要經(jīng)過的工作循環(huán)需要經(jīng)過進氣進氣、壓縮壓縮、膨脹（作功）膨脹（作功）、排氣排氣四個過程，對應(yīng)活塞上下四個行程，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)四

18、個過程，對應(yīng)活塞上下四個行程，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)720 （兩周）（兩周）。 壓縮終了時，可燃混合氣的壓力、壓縮終了時，可燃混合氣的壓力、溫度取決于壓縮比的大小。一般可達溫度取決于壓縮比的大小。一般可達0.61.2 MPa ，600700 K。 愈大，壓愈大，壓縮終了時的可燃混合氣的壓力、溫度縮終了時的可燃混合氣的壓力、溫度愈高，燃燒速度愈快，發(fā)動機發(fā)出功愈高，燃燒速度愈快，發(fā)動機發(fā)出功率愈大，經(jīng)濟性愈好，但汽油機的率愈大，經(jīng)濟性愈好，但汽油機的壓壓縮比過高縮比過高會引起會引起爆燃爆燃和和表面點火表面點火等不等不正常的燃燒現(xiàn)象，一般在正常的燃燒現(xiàn)象，一般在69之間之間，轎，轎車汽油機的車汽油機的

19、 在在911之間之間。（b）壓縮行程壓縮行程（2）壓縮行程壓縮行程（180360 CA）：）： 為了使可燃混合氣能迅速燃燒，為了使可燃混合氣能迅速燃燒，使發(fā)動機發(fā)出更大功率，燃燒前必須使發(fā)動機發(fā)出更大功率，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，密度加大，溫度升高。此時，密度加大，溫度升高。此時，進、排進、排氣門均關(guān)閉氣門均關(guān)閉，活塞從下止點向上止點，活塞從下止點向上止點移動，曲軸旋轉(zhuǎn)移動，曲軸旋轉(zhuǎn)180 CA。 （a）爆燃：爆燃： 由于壓縮比過高導(dǎo)致壓縮終了時氣體壓力和溫度過高，在由于壓縮比過高導(dǎo)致壓縮終了時氣體壓力和溫度過高，在火花塞點火之后火花塞點火之后

20、燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠處的燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠處的末端末端可燃混合氣可燃混合氣自燃自燃而造成的一種不正常燃燒現(xiàn)象，稱為爆燃。而造成的一種不正常燃燒現(xiàn)象，稱為爆燃。 爆燃現(xiàn)象爆燃現(xiàn)象： 爆燃時，火焰以極高的速率傳播，溫度和壓力急劇升高，爆燃時，火焰以極高的速率傳播，溫度和壓力急劇升高，形成壓力波，以聲速推進，當這種壓力波撞擊燃燒室壁時就發(fā)形成壓力波，以聲速推進，當這種壓力波撞擊燃燒室壁時就發(fā)出出尖銳的敲缸聲尖銳的敲缸聲。同時還會引起。同時還會引起發(fā)動機過熱發(fā)動機過熱、功率下降功率下降、燃油燃油消耗率增加消耗率增加等一系列不良后果，嚴重爆燃時甚至造成等一系列不良后果，嚴重爆燃時甚至造成排氣門燒排

21、氣門燒廢廢、軸瓦破裂軸瓦破裂、活塞頂熔穿活塞頂熔穿、火花塞絕緣體被擊穿火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞等機件損壞現(xiàn)象?，F(xiàn)象。（b）表面點火表面點火： 在在火花塞點火之前火花塞點火之前，由于燃燒室內(nèi)灼熱表面（如排氣門頭由于燃燒室內(nèi)灼熱表面（如排氣門頭部、火花塞電極處、積碳處）點燃可燃混合氣而產(chǎn)生的另一種部、火花塞電極處、積碳處）點燃可燃混合氣而產(chǎn)生的另一種不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火。不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火。 表面點火表面點火現(xiàn)象現(xiàn)象： 表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲（較沉悶）敲缸聲（較沉悶），產(chǎn)生，產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機機件機械負荷增加，壽命降低。的高壓會使發(fā)動

22、機機件機械負荷增加，壽命降低。（c）汽油機壓縮比的選擇：汽油機壓縮比的選擇： 應(yīng)在避免引起應(yīng)在避免引起爆燃爆燃和和表面點火表面點火的前提下的前提下盡可能提高壓縮比盡可能提高壓縮比，以提高發(fā)動機以提高發(fā)動機功率功率，改善，改善燃油經(jīng)濟性燃油經(jīng)濟性。 進、排氣門仍關(guān)閉進、排氣門仍關(guān)閉。當壓縮行程接。當壓縮行程接近終了時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被近終了時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，放出大量的熱能，壓縮的可燃混合氣，放出大量的熱能，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度迅速增加，所能使氣缸內(nèi)的壓力和溫度迅速增加，所能達到的最大壓力達到的最大壓力PZ約為約為35MPa，相應(yīng)相應(yīng)溫度為溫度為22002800

23、K。. （3）作功（膨脹）行程）作功（膨脹）行程： （360540 CA） 高溫、高壓燃氣推動活塞從上止點向高溫、高壓燃氣推動活塞從上止點向下止點移動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并通過下止點移動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并通過飛輪輸出機械能，除了一部分用于維持發(fā)飛輪輸出機械能，除了一部分用于維持發(fā)動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余大部分機械能用于動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余大部分機械能用于對外作功，期間曲軸旋轉(zhuǎn)對外作功，期間曲軸旋轉(zhuǎn)180 CA，膨脹膨脹終了時，壓力降至終了時，壓力降至0.30.5MPa，相應(yīng)溫度相應(yīng)溫度則降為則降為13001600K。（d）排氣行程排氣行程（4）排氣行程（）排氣行程（540720 CA ）：）：

24、 當膨脹接近終了時，排氣門打開，當膨脹接近終了時，排氣門打開，靠廢氣的壓力進行靠廢氣的壓力進行自由排氣自由排氣（排氣（排氣門開啟時廢氣壓力與大氣壓力之比門開啟時廢氣壓力與大氣壓力之比大于臨界壓力比），大部分廢氣自大于臨界壓力比），大部分廢氣自行排出?；钊竭_下止點后再向上行排出?；钊竭_下止點后再向上止點移動，繼續(xù)將廢氣止點移動，繼續(xù)將廢氣強制強制排到大排到大氣中，排氣終了時缸內(nèi)壓力稍大于氣中，排氣終了時缸內(nèi)壓力稍大于大氣壓力（排氣阻力存在），約為大氣壓力（排氣阻力存在），約為0.1050.115MPa，廢氣溫度約為廢氣溫度約為9001200K。 由于燃燒室占有一定容積，因此在排由于燃燒室占有

25、一定容積，因此在排氣終了時（上止點），不可能將廢氣排氣終了時（上止點），不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣。 柴油的粘度比汽油大柴油的粘度比汽油大，不易蒸發(fā)不易蒸發(fā)，不可能用氣缸外部的化油，不可能用氣缸外部的化油器進行霧化，因此不可能采用氣缸外部形成可燃混合氣的方法，器進行霧化，因此不可能采用氣缸外部形成可燃混合氣的方法，唯有在高溫、高壓的氣缸內(nèi)采用高壓噴射才能將柴油在很短的時唯有在高溫、高壓的氣缸內(nèi)采用高壓噴射才能將柴油在很短的時間內(nèi)完全霧化。間內(nèi)完全霧化。四沖程柴油機每個工作循環(huán)也經(jīng)歷四沖程柴油機每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進氣進氣、壓縮壓縮、作功作

26、功、排氣排氣四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周兩周。 柴油的自燃溫度比汽油低柴油的自燃溫度比汽油低，因此，可燃混合氣的著火方式可采，因此，可燃混合氣的著火方式可采用用自燃自燃（壓燃壓燃）方式，與汽油機的）方式，與汽油機的點燃方式點燃方式不同（否則會產(chǎn)生爆不同（否則會產(chǎn)生爆炸性燃燒，使柴油機工作粗暴）。炸性燃燒，使柴油機工作粗暴）。 四行程柴油機在進氣行程中所不同的是柴油機吸入氣缸的是四行程柴油機在進氣行程中所不同的是柴油機吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣，在進氣通道中沒有化油器，進氣阻力純空氣而不是可燃混合氣，在進氣通道中沒有化油器，進氣阻力小，進氣終了時氣體壓力略高于

27、汽油機而氣體溫度略低于汽油機。小，進氣終了時氣體壓力略高于汽油機而氣體溫度略低于汽油機。進氣終了時氣體壓力約為進氣終了時氣體壓力約為0.07850.0932MPa，氣體溫度約為，氣體溫度約為300370K。 柴油機壓縮比較高柴油機壓縮比較高（一般為（一般為16162222），所以壓縮終了時的壓力），所以壓縮終了時的壓力可達可達3.53.54.54.5MPaMPa，溫度高達溫度高達75075010001000K K，大大超過柴油的自燃溫大大超過柴油的自燃溫度，故柴油高壓（度，故柴油高壓（1010MPaMPa以上以上）噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣混合后便自行著火燃燒

28、，最大爆發(fā)壓力可達混合后便自行著火燃燒，最大爆發(fā)壓力可達6 69 9MPaMPa，最高燃氣溫最高燃氣溫度可達度可達2000200025002500K K。作功終了時，氣體壓力約為作功終了時，氣體壓力約為0.20.4MPa，氣氣體溫度約為體溫度約為12001500K。 柴油機的排氣行程和汽油機一樣，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大柴油機的排氣行程和汽油機一樣，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大氣中去，排氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為氣中去，排氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.1050.125MPa，氣，氣體溫度約為體溫度約為8001000K。 柴油機與汽油機比較，柴油機的柴油機與汽油機比較，柴油機的壓縮比高，熱效率高

29、，燃油消壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時柴油價格較低，耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機的因此，柴油機的燃料經(jīng)濟性能好燃料經(jīng)濟性能好，而，而且柴油機的且柴油機的排氣污染少，排放性能較好排氣污染少，排放性能較好。但它的主要缺點是。但它的主要缺點是轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在其發(fā)展過程中，在其發(fā)展過程中，柴油機不斷發(fā)揚其優(yōu)點，克服缺點，提高速度，有望得到更廣泛地柴油機不斷發(fā)揚其優(yōu)點，克服缺點，提高速度，有望得到更廣泛地應(yīng)用。應(yīng)用。 三、柴油機壓縮比的選擇依據(jù)三、柴油機壓縮比的選擇依據(jù) 柴油機壓縮比遠較汽油機的壓縮比

30、高，這是因為柴油機采柴油機壓縮比遠較汽油機的壓縮比高，這是因為柴油機采用壓燃的著火方式，為了保證發(fā)動機良好的冷起動性能，壓縮用壓燃的著火方式，為了保證發(fā)動機良好的冷起動性能，壓縮比遠較汽油機的高。比遠較汽油機的高。 柴油機壓縮比應(yīng)在保證良好的冷起動性能前提下盡可能低柴油機壓縮比應(yīng)在保證良好的冷起動性能前提下盡可能低，因為過高的壓縮比會導(dǎo)致發(fā)動機工作粗暴，而且，發(fā)動機的循因為過高的壓縮比會導(dǎo)致發(fā)動機工作粗暴，而且，發(fā)動機的循環(huán)熱效率隨著壓縮比的增加已接近緩慢，增加不明顯，對燃油環(huán)熱效率隨著壓縮比的增加已接近緩慢，增加不明顯，對燃油經(jīng)濟性并沒有帶來多大改善。經(jīng)濟性并沒有帶來多大改善。四、柴油機與汽

31、油機工作原理的不同四、柴油機與汽油機工作原理的不同： 1、著火方式不同、著火方式不同：汽油機是：汽油機是點燃式點燃式，柴油機是，柴油機是壓燃式壓燃式；2、可燃混合氣形成方式不同、可燃混合氣形成方式不同： 汽油機是汽油機是氣缸外部化油器內(nèi)均勻混合氣缸外部化油器內(nèi)均勻混合（傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)（傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)代轎車進氣管內(nèi)電控汽油噴射式），代轎車進氣管內(nèi)電控汽油噴射式），柴油機是柴油機是氣缸內(nèi)部燃燒室氣缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)不均勻混合內(nèi)不均勻混合；（均勻性體現(xiàn)在燃料的蒸發(fā)性、混合氣形成時；（均勻性體現(xiàn)在燃料的蒸發(fā)性、混合氣形成時間的長短）間的長短）3、發(fā)動機功率調(diào)節(jié)方式不同、發(fā)動機功率調(diào)節(jié)方式不同： 汽油機

32、是通過汽油機是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小改變可燃混合氣的數(shù)改變可燃混合氣的數(shù)量而改變發(fā)動機功率的大小量而改變發(fā)動機功率的大小，屬屬“量量”的調(diào)節(jié)；柴油機是通過的調(diào)節(jié)；柴油機是通過改變噴油泵每循環(huán)的供油量即改變噴油泵每循環(huán)的供油量即改變每循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量改變每循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量，從而改變可燃混合氣的濃度而改變發(fā)動機功率的大小，屬從而改變可燃混合氣的濃度而改變發(fā)動機功率的大小，屬“質(zhì)質(zhì)”的調(diào)節(jié)。的調(diào)節(jié)。 4、柴油機與汽油機性能比較：、柴油機與汽油機性能比較： 汽油機具有汽油機具有轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速高（轎車高達（轎車高達50006000r/min）、）、質(zhì)量小質(zhì)量小、工作柔和工作

33、柔和、起動容易起動容易、制造成本低制造成本低和和維修方便維修方便等優(yōu)點，不足之等優(yōu)點，不足之處是處是燃油消耗率較高燃油消耗率較高，燃油經(jīng)濟性較差燃油經(jīng)濟性較差，適用于適用于轎車型轎車型乘做人乘做人員車輛；員車輛； 柴油機柴油機燃油消耗率較汽油機低燃油消耗率較汽油機低30%左右左右，且柴油價格低，且柴油價格低，所以所以燃油經(jīng)濟性好燃油經(jīng)濟性好，而且而且輸出扭矩較大輸出扭矩較大，但但冷起動困難冷起動困難、工作工作粗暴粗暴、工作轉(zhuǎn)速較低工作轉(zhuǎn)速較低（一般（一般4000r/min以下）、以下）、制造成本高制造成本高、維維修困難修困難，適用于適用于運輸型汽車運輸型汽車。 五、飛輪的作用五、飛輪的作用：

34、四沖程發(fā)動機工作循環(huán)的四個活塞行程中，只有一個行程四沖程發(fā)動機工作循環(huán)的四個活塞行程中，只有一個行程是作功的，其余三個行程是依靠飛輪的慣性作用完成的，飛輪是作功的，其余三個行程是依靠飛輪的慣性作用完成的，飛輪的作用就是的作用就是 儲存作功行程時的動能，克服活塞上行時的壓縮負功，儲存作功行程時的動能，克服活塞上行時的壓縮負功，維持工作循環(huán)周而復(fù)始，并使曲軸轉(zhuǎn)速均勻維持工作循環(huán)周而復(fù)始，并使曲軸轉(zhuǎn)速均勻。 飛輪的另一作用就是通過飛輪上的齒圈起飛輪的另一作用就是通過飛輪上的齒圈起起動和輸出機起動和輸出機械能械能的作用。的作用。 多缸發(fā)動機每循環(huán)作功的曲軸轉(zhuǎn)角間隔小，工作較均勻，多缸發(fā)動機每循環(huán)作功的

35、曲軸轉(zhuǎn)角間隔小，工作較均勻，轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量較小。因此，汽車發(fā)動機用的較轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量較小。因此，汽車發(fā)動機用的較多的是四缸、六缸和八缸發(fā)動機。多的是四缸、六缸和八缸發(fā)動機。（3）化油器式汽油機上的進、排氣歧管）化油器式汽油機上的進、排氣歧管布置于發(fā)動機一側(cè)，便于加熱進氣管，促布置于發(fā)動機一側(cè)，便于加熱進氣管，促使燃油霧化，而柴油機上的進、排氣歧管使燃油霧化，而柴油機上的進、排氣歧管全都部置于發(fā)動機異側(cè)，以免進氣受到加全都部置于發(fā)動機異側(cè)，以免進氣受到加熱，減少進氣量，降低發(fā)動機功率。熱，減少進氣量，降低發(fā)動機功率。三、四沖程柴油機的一般構(gòu)造三、四沖程柴油機的一般構(gòu)造 四

36、沖程柴油機的結(jié)構(gòu)與四沖程汽油四沖程柴油機的結(jié)構(gòu)與四沖程汽油機的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于：機的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于：（1）柴油機沒有點火系，氣缸蓋上火花）柴油機沒有點火系，氣缸蓋上火花塞的位置被噴油器代替，高壓導(dǎo)線被高塞的位置被噴油器代替，高壓導(dǎo)線被高壓油管代替。壓油管代替。.（2）柴油機燃料供給系統(tǒng)不同于汽油機：）柴油機燃料供給系統(tǒng)不同于汽油機：柴油機有柴油機有高壓噴油泵、噴油器，由噴油泵高壓噴油泵、噴油器，由噴油泵凸輪軸上的凸輪驅(qū)動產(chǎn)生高壓燃油，凸輪軸上的凸輪驅(qū)動產(chǎn)生高壓燃油，噴油噴油泵總成中的輸油泵類似于化油器式汽油機泵總成中的輸油泵類似于化油器式汽油機上的汽油泵，作用是克服燃油流動阻力，上的汽油泵，

37、作用是克服燃油流動阻力，但化油器式汽油機上的汽油泵由配氣凸輪但化油器式汽油機上的汽油泵由配氣凸輪軸上的偏心凸輪驅(qū)動，現(xiàn)代電噴汽油機上軸上的偏心凸輪驅(qū)動，現(xiàn)代電噴汽油機上的汽油泵是電動汽油泵。的汽油泵是電動汽油泵。.一、一、發(fā)動機主要性能指標發(fā)動機主要性能指標：有：有動力性指標動力性指標（有效轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩、有效功率有效功率、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速等）和等）和經(jīng)濟性指標經(jīng)濟性指標（燃油消耗率燃油消耗率）。）。 1 1、有效轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以T Te e表示，單位表示，單位為為 m m。 2 2、有效功率有效功率：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率。以：發(fā)動

38、機通過飛輪對外輸出的功率。以P Pe e表示，單位表示，單位為為kWkW。)(9550106023kWnTnTPeee 式中：式中：n n曲軸轉(zhuǎn)速，曲軸轉(zhuǎn)速，r/minr/min（1-11-1）3 3、 轉(zhuǎn)速：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為轉(zhuǎn)速：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動機產(chǎn)品銘牌上標明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運行3001000小時。 4、有效燃油消耗率有效燃油消耗率：發(fā)動機每發(fā)出發(fā)動機每發(fā)出1 kW有效功率，在有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油內(nèi)所消耗的燃油消耗質(zhì)量，以消耗質(zhì)量，以be表示表示

39、,單位為單位為 g/（kWh）。（四沖程汽油機一般為（四沖程汽油機一般為270 325 g/（kWh） ，四沖，四沖程柴油機一般為程柴油機一般為190 238 g/（kWh）。）。）310 (/)eeBbgkWhP（1-2）發(fā)動機主要性能指標可在發(fā)動機發(fā)動機主要性能指標可在發(fā)動機測功器臺架測功器臺架上試驗上試驗測定：測定： 試驗時保持一定油門開度，同時用試驗時保持一定油門開度，同時用測功器測功器對發(fā)動機對發(fā)動機施加一定的施加一定的阻力矩阻力矩，用，用轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表測出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，低于測出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，低于所需轉(zhuǎn)速所需轉(zhuǎn)速則減小阻力矩，反之則加大阻力矩，當發(fā)動則減小阻力矩，反之則加大阻力矩，當發(fā)動機

40、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所需轉(zhuǎn)速時，即機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所需轉(zhuǎn)速時，即阻力矩與發(fā)動機輸出有阻力矩與發(fā)動機輸出有效轉(zhuǎn)矩相等效轉(zhuǎn)矩相等時，測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩，時，測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩，用用油耗儀油耗儀測出發(fā)動機單位時間內(nèi)的耗油質(zhì)量測出發(fā)動機單位時間內(nèi)的耗油質(zhì)量B B，根據(jù)式，根據(jù)式（1-11-1）換算出發(fā)動機）換算出發(fā)動機有效功率有效功率P Pe e ，根據(jù)式（，根據(jù)式（1-21-2）換）換算出發(fā)動機算出發(fā)動機有效燃油消耗率有效燃油消耗率b be e 。二、發(fā)動機二、發(fā)動機速度特性速度特性：指油門開度一定時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效指油門開度一定時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消

41、耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（1 1）發(fā)動機發(fā)動機全負荷速度特性全負荷速度特性（又稱為（又稱為發(fā)動機外特性發(fā)動機外特性）：）：指油門全開時，發(fā)動機指油門全開時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。發(fā)動機。發(fā)動機最高工作轉(zhuǎn)速時的全負荷有效功率為最高工作轉(zhuǎn)速時的全負荷有效功率為額定功率額定功率，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，為發(fā)動機，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，為發(fā)動機銘牌銘牌功率和轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)速。（2 2）發(fā)動機發(fā)動機部分負荷速度特性部分負荷速度特性：指油門部分開啟時，發(fā)動機的

42、有效功率、有效指油門部分開啟時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（3 3）發(fā)動機）發(fā)動機工況工況：一般是用它的：一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時也用來表征，有時也用負荷和曲軸負荷和曲軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速來表征。來表征。（4 4）發(fā)動機）發(fā)動機負荷負荷：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負荷，就是：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負荷，就是當時發(fā)動機發(fā)出的功率與當時發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。 注意，不要把負荷與功率混淆，注意，不要把負荷與功率混淆，50%50%負荷不是

43、指油門開啟一半開度，而是指此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出功率是油門全開負荷不是指油門開啟一半開度，而是指此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出功率是油門全開時發(fā)動機輸出功率的一半。時發(fā)動機輸出功率的一半。P Pe eP Pe e（a a）汽油發(fā)動機外特性汽油發(fā)動機外特性（b b）汽油發(fā)動機部分負荷速度特性汽油發(fā)動機部分負荷速度特性汽油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)汽油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而逐漸下降，原因是節(jié)氣門的節(jié)流作用使發(fā)動機的充速增加而逐漸下降，原因是節(jié)氣門的節(jié)流作用使發(fā)動機的充氣效率下降，氣缸內(nèi)進氣量減少，尤其是部分節(jié)氣門開度時。氣效率下降，氣缸內(nèi)進氣量減少，尤其是部分節(jié)氣門

44、開度時。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加而增大到極值后迅速下降，因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加而增大到極值后迅速下降，不會發(fā)生不會發(fā)生“飛車飛車”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 柴油機沒有節(jié)氣門的進氣節(jié)流作用，轉(zhuǎn)速一定時，氣缸柴油機沒有節(jié)氣門的進氣節(jié)流作用，轉(zhuǎn)速一定時，氣缸內(nèi)進氣質(zhì)量就一定，改變負荷的大小靠改變每循環(huán)噴油量的內(nèi)進氣質(zhì)量就一定，改變負荷的大小靠改變每循環(huán)噴油量的多少，柴油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨多少，柴油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而變化平緩。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加一轉(zhuǎn)速增加而變化平緩。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加一直在增大，只是前面增加迅速，后面平緩，因此，一旦噴油直在增大，只是前面增加迅速，后面平緩，因此，一旦噴油泵柱塞卡滯在大油門位置而發(fā)動機