第二章 發(fā)動機工作原理及總體構造

第二章發(fā)動機工作原理與總體構造發(fā)動機基本術語與類型發(fā)動機簡單工作原理發(fā)動機性能指標汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造第一節(jié)發(fā)動機基本術語和類型發(fā)動機基本術語發(fā)動機分類發(fā)動機總體構造汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造一、發(fā)動機的基本術語工作循環(huán)進氣壓縮作功排氣汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造發(fā)動機結構示意圖汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造上止點（TopDeadCenter）活塞離曲軸旋轉中心最遠的位置下止點（BottomDeadCenter）活塞離曲軸旋轉中心最近的位置活塞行程S上下止點之間的距離曲柄半徑R曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離氣缸工作容積VS（L）活塞由上止點運動到下止點，活塞頂部所掃過的容積VS=(π/4)D2·S×10-6汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造內燃機排量VL（L）所有氣缸的工作容積之和VL=i·VS燃燒室容積（壓縮容積）VC活塞位于上止點時，活塞頂部上方的容積氣缸總容積Va氣缸工作容積與燃燒室容積之和Va=VS+VC壓縮比ε氣缸總容積與燃燒室容積之比ε=Va/VC=1+VS/VCε表示氣缸內氣體被壓縮的程度ε↑→（壓縮終了氣體）P、T↑汽油機一般7～10，柴油機一般14～22汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造熱能動力裝置（熱機）內燃機直接以燃料燃燒所生成的燃料產物為工質的熱機活塞式內燃機（汽車發(fā)動機）往復活塞式旋轉活塞式燃氣輪機外燃機燃料燃燒加熱其它工質（水）蒸氣機汽輪機二、發(fā)動機的分類汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造根據所用燃料種類汽油機柴油機代用燃料（非石油燃料）發(fā)動機酒精、氫氣、甲醇發(fā)動機等氣體燃料發(fā)動機天然氣、液化石油氣等汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造按沖程數四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造按氣缸數單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機按氣缸排列方式直列立式、直列臥式、V型發(fā)動機按冷卻方式風冷發(fā)動機、水冷發(fā)動機按進氣方式增壓發(fā)動機、非增壓發(fā)動機按著火方式點燃式發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造三、發(fā)動機的總體構造汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造機體組機體氣缸體+曲軸箱的連鑄體構成氣缸的零件稱做氣缸體支承曲軸的零件稱作曲軸箱骨架作用，安裝各個機構和系統氣缸蓋組成燃燒室，布置各零件汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造曲柄連桿機構主要件活塞、連桿、曲軸功用將活塞的往復直線運動→曲軸的旋轉運動，對外輸出動力活塞連桿組曲軸飛輪組機體組汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造配氣機構功用定時開啟和關閉進排氣門主要部件氣門組傳動組汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造供給系統燃油供給系統將燃油及時供給氣缸進、排氣系統將空氣及時供給氣缸將廢氣及時排除汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造點火系統汽油機點燃混合氣汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造冷卻系功用防止發(fā)動機過熱，及時散熱分類風冷系水冷系汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造潤滑系功用潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐潤滑方式壓力潤滑飛濺潤滑汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造起動系利用外力起動發(fā)動機汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造第二節(jié)發(fā)動機簡單工作原理四沖程內燃機工作循環(huán)四沖程汽油機工作原理四沖程柴油機工作原理二沖程內燃機工作原理汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造一、四沖程內燃機工作循環(huán)工作循環(huán)進氣行程壓縮行程作功行程排氣行程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造工作循環(huán)特點行程活塞運動氣門狀態(tài)曲軸轉角功用進氣門排氣門第一上→下開關00→1800進氣第二下→上關關1800→3600壓縮第三上→下關關3600→5400作功第四下→上關開5400→7200排氣汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造二、四沖程汽油機工作原理進氣行程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造由進氣門開啟到進氣門關閉進氣提前角早于上止點開啟增加進入氣缸內的混合氣量進氣晚關角遲于下止點關閉減少進氣過程所消耗的功進氣終了時刻p：約為0.07~0.09MPa<大氣壓T：約為320~380K>大氣溫度汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造壓縮行程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造由進氣門關閉到活塞移到上止點（壓縮上止點）進氣門關閉排氣門關閉活塞上行，氣缸內氣體被壓縮，缸內壓力溫度都升高p：約為0.8~1.5MPaT：約為600~750K汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造作功行程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造燃氣壓力推動活塞由上止點移至下止點火花塞跳火，點燃可燃混合氣，燃燒氣體的體積急劇膨脹進氣門關閉排氣門關閉高溫高壓燃氣推動活塞下行，對外作功p：高達3.0~6.5MPaT：高達2200~2800K作功行程結束時p：約為0.35~0.5MPaT：約為1200~1500K汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造排氣行程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造從排氣門開啟到排氣門關閉的時刻排氣提前角早于下止點開啟減少氣缸內的廢氣量排氣晚關角遲于上止點關閉減少排氣過程消耗的功排氣終了時，殘余廢氣p：0.105~0.12MPaT：900~1100K氣門重疊角在排氣門關閉之前，進氣門就已打開，進排氣門同時開啟時期所對應的曲軸轉角汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造三、四沖程柴油機工作原理汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造進氣行程吸入的只是純凈空氣進氣系統阻力較小，殘余廢氣的溫度較低進氣行程結束時P：約為0.085~0.095MPaT：約為310~340K壓縮行程壓縮比大壓縮行程終了時P：高達3~5MPaT：高達750~1000K汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造作功行程噴油器高壓霧狀噴油（10~20MPa）柴油蒸發(fā)汽化，形成可燃混合氣溫度遠高于柴油的自燃點（600K）燃氣壓力、溫度迅速升高，膨脹作功最大壓力和溫度P：高達6~9MPaT：高達1800~2200K作功行程結束時P：0.2~0.5MPaT：1000~1200K排氣行程排氣終了時殘余廢氣P：約為0.105~0.12MPaT：約為700~900K汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造四、二沖程內燃機工作原理曲軸箱換氣式二沖程汽油機換氣機構進氣孔排氣孔掃氣孔工作過程上行沖程下行沖程汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造上行沖程（第一行程）活塞在曲軸帶動下由下止點移至上止點掃氣：活塞由下止點→關閉掃氣孔額外排氣：排氣孔未關壓縮：三個孔均關，直到上止點進氣：活塞上行到進氣孔打開，新鮮混合氣進入曲軸箱下行沖程（第二行程）活塞由上止點移至下止點作功：排氣孔和掃氣孔均關閉，進氣孔未關，直至排氣孔打開進氣：混合氣被壓縮直至進氣孔關閉先期排氣：排氣孔開啟，膨脹后的廢氣排出掃氣：掃氣孔打開→活塞到下止點汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造二沖程：結構簡單、維護容易；燃燒效率低，動力不大四沖程：燃燒效率高，動力強；結構復雜，維護相對困難汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造第三節(jié)發(fā)動機的性能指標主要性能指標速度特性與負荷內燃機產品名稱汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造一、主要性能指標發(fā)動機的性能指標用來衡量發(fā)動機性能好壞的標準動力性指標：表征內燃機對外作功能力經濟性指標：發(fā)動機油耗環(huán)境指標：排放性和噪聲水平強化指標：承受熱負荷和機械負荷的能力緊湊性指標：表征發(fā)動機總體結構緊湊程度可靠性指標：表征發(fā)動機正常持續(xù)工作能力耐久性指標：主要零件磨損損壞的極限時間工藝性指標：制造工藝性和維修工藝性好壞汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造1.動力性指標有效轉矩發(fā)動機對外輸出的轉矩Te（單位：N·m）有效功率發(fā)動機曲軸的輸出功率Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)Te—有效轉矩（N·m）n—曲軸轉速（r/min）汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造發(fā)動機轉速發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉數n（單位：r/min）n一般范圍車用汽油機：4000~6000r/min車用柴油機：2000~4000r/min平均有效壓力單位氣缸工作容積輸出的有效功pme（單位：MPa）平均有效壓力↑→發(fā)動機作功能力↑pme一般范圍：汽油機：0.65~1.2MPa柴油機：0.6~0.95MPa汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造標定功率/標定轉速標定工況：發(fā)動機在標定功率/標定轉速下的工作狀況（可靠性和壽命）同一發(fā)動機用途不同，標定功率不同標定功率≠最大功率，是根據發(fā)動機用途制定的有效功率最大使用限度發(fā)動機產品標牌上數據（華晨寶馬325i）最大功率[Kw(Ps)/rpm]：160(218)/6500最大扭矩(N·m/rpm)：250/2750–4250汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造有效熱效率ηe燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數有效燃油消耗率be發(fā)動機每輸出1KW·h有效功率所消耗的燃油量be=(B/Pe)×103[g/(KW·h)]B—每小時的燃油消耗量（kg/h）Pe—有效功率（kW）2.經濟性指標汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造3.環(huán)境指標有害排放物汽油機主要是廢氣中的CO和HC的量對柴油機主要是廢氣中的NOx和顆粒的排放量發(fā)動機的噪聲是汽車噪聲的主要來源約占城市噪聲的75%GB：轎車噪聲≯82dB（A）汽車構造第二章發(fā)動機工作原理與總體構造三、內燃機產品名稱首部中部后部尾