河北工業(yè)大學(xué)車輛結(jié)構(gòu)課件-發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理與總體構(gòu)造

第一章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

發(fā)動(dòng)機(jī)的分類與基本構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的基本術(shù)語發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)

第一篇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)本講主要內(nèi)容：第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類與基本構(gòu)造一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義及車用（內(nèi)燃機(jī)）發(fā)動(dòng)機(jī)1.發(fā)動(dòng)機(jī)定義：是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。2.熱力發(fā)動(dòng)機(jī)：簡(jiǎn)稱熱機(jī)，是將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。

內(nèi)燃機(jī)活塞式內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)熱機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)3.車用（內(nèi)燃機(jī)）發(fā)動(dòng)機(jī)：專指汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)。二、汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類1.根據(jù)所用燃料的不同分：汽油機(jī)柴油機(jī)代用燃料（非石油燃料）發(fā)動(dòng)機(jī)酒精、氫氣、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)等氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣、液化石油氣等2.按每一個(gè)工作循環(huán)所需的活塞行程數(shù)分：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過程。3.按氣缸數(shù)分：?jiǎn)胃装l(fā)動(dòng)機(jī)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)4.按氣缸排列方式分：直列、V型和水平對(duì)置式5.按冷卻方式分：風(fēng)冷式和水冷式6.按進(jìn)氣方式分：非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)：空氣靠活塞的抽吸作用進(jìn)入氣缸增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)：空氣通過增壓器，可提高進(jìn)氣壓力7.按著火方式分

點(diǎn)燃式：汽油機(jī)適用

壓燃式：柴油機(jī)使用

三、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造1）機(jī)體氣缸體+曲軸箱的連鑄體；起骨架作用，安裝各個(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)成氣缸的零件稱做氣缸體；支承曲軸的零件稱作曲軸箱2）氣缸蓋組成燃燒室，布置各零件1．機(jī)體與氣缸蓋2.曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿活塞曲軸活塞連桿組曲軸飛輪組機(jī)體組將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)——曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)外輸出動(dòng)力作用：組成3．配氣機(jī)構(gòu)功用：定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)排氣門主要部件：氣門組；氣門傳動(dòng)組4．供給系統(tǒng)組成：燃油供給系統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng)5．點(diǎn)火系統(tǒng)汽油機(jī)點(diǎn)燃混合氣6．冷卻系功用：防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，及時(shí)散發(fā)熱量類型：風(fēng)冷系和水冷系功用：潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐潤滑方式：壓力潤滑飛濺潤滑7．潤滑系8．起動(dòng)系功用:內(nèi)燃機(jī)不能自行起動(dòng)，借助外力使之運(yùn)轉(zhuǎn)單缸汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)排氣門進(jìn)氣門氣缸火花塞機(jī)體活塞第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

一、發(fā)動(dòng)機(jī)的基本術(shù)語1.上止點(diǎn)（TopDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置

2.下止點(diǎn)（BottomDeadCenter）

活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置3.活塞行程S

上下止點(diǎn)之間的距離4.曲柄半徑r

曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離

5.氣缸工作容積Vs(氣缸排量)(單位L)

活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn),活塞頂部所掃過的容積

Vs=(π/4)d2×103

6.發(fā)動(dòng)機(jī)排量VL：多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作容積之和。

VL=i·VS

7.燃燒室容積Vc:活塞在上止點(diǎn)時(shí),活塞頂部以上的氣缸容積。8.氣缸總?cè)莘eVa:活塞在下止點(diǎn)時(shí),活塞頂部以上的氣缸容積.Va=Vs

+Vc9.壓縮比ε：氣缸最大容積Va與燃燒室容積Vc之比.ε=1+Vs/Vcε表示氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度ε↑→（壓縮終了氣體）P、T↑汽油機(jī)一般7～10，柴油機(jī)一般14～22單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)四沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)沖程活塞運(yùn)動(dòng)氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角功用進(jìn)氣門排氣門第一上下開關(guān)001800進(jìn)氣第二下上關(guān)關(guān)18003600壓縮第三上下關(guān)關(guān)36005400作功第四下上關(guān)開54007200排氣二、四沖程汽油機(jī)的工作原理1.進(jìn)氣行程由進(jìn)氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉進(jìn)氣門早開晚關(guān):增加進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣量減少進(jìn)氣過程所消耗的功進(jìn)氣終了時(shí)刻

p：約為0.07~0.09MPa<大氣壓

T：約為320~380K>大氣溫度PraV大氣壓力線進(jìn)氣行程示功圖曲線ra段2.壓縮行程活塞由下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)。此時(shí)，進(jìn)排氣門都關(guān)閉。容積減小，混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時(shí)升高。p：0.8~1.5MPa

T：600~

750K壓縮行程示功圖PraV大氣壓力線曲線ac段c3.作功行程燃?xì)鈮毫ν苿?dòng)活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)火花塞跳火，點(diǎn)燃可燃混合氣，燃燒氣體的體積急劇膨脹進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞下行，對(duì)外作功

p：高達(dá)3.0~6.5MPaT：高達(dá)2200~2800K作功行程結(jié)束時(shí)

p：約為0.35~0.5MPaT：約為1200~1500K

作功行程示功圖PraV大氣壓力線cb曲線cZb段Z4.排氣行程從排氣門開啟到排氣門關(guān)閉的時(shí)刻排氣門早開晚關(guān)減少氣缸內(nèi)的廢氣量減少排氣過程消耗的功排氣終了時(shí)，殘余廢氣

p：0.105~0.12MPaT：900~1100K氣門重疊角在排氣門關(guān)閉之前，進(jìn)氣門就已打開，進(jìn)排氣門同時(shí)開啟時(shí)期所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角排氣行程示功圖曲線br段PraV大氣壓力線cbZ三、四沖程柴油機(jī)工作原理1.進(jìn)氣行程

指由進(jìn)氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉吸入氣缸的只是純空氣進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí):P：約為0.085~0.095MPaT：約為310~340K(進(jìn)氣阻力小，殘余廢氣溫度低)2.壓縮行程壓縮行程終了時(shí)P高達(dá)3~5Mpa;T高達(dá)750~1000K（由于壓縮比大）3.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(yuǎn)高于柴油的自燃點(diǎn)（600K）燃?xì)鈮毫?、溫度迅速升高，膨脹作功最大壓力和溫度P：高達(dá)6~9MPaT：高達(dá)1800~2200K作功行程結(jié)束時(shí)P：0.2~0.5MPaT：1000~1200K4.排氣行程：排氣終了時(shí)殘余廢氣P：約為0.105~0.12MPaT：約為700~900KPraV大氣壓力線柴油機(jī)示功圖四、二沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理曲軸箱換氣式二沖程汽油機(jī)換氣機(jī)構(gòu)進(jìn)氣孔排氣孔掃氣孔工作過程上行沖程下行沖程上行沖程（第一行程）活塞在曲軸帶動(dòng)下由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣孔關(guān)閉，排氣孔和掃氣孔開啟掃氣：活塞由下止點(diǎn)→關(guān)閉掃氣孔額外排氣：排氣孔未關(guān)壓縮：三個(gè)孔均關(guān)，直到上止點(diǎn)進(jìn)氣：活塞上行到進(jìn)氣孔打開，新鮮混合氣進(jìn)入曲軸箱下行沖程（第二行程）活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)作功：排氣孔和掃氣孔均關(guān)閉，進(jìn)氣孔開啟進(jìn)氣：混合氣流入曲軸箱直至進(jìn)氣孔關(guān)閉，之后被預(yù)壓縮先期排氣：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(diǎn)（→下一個(gè)行程掃氣孔關(guān)閉）二沖程內(nèi)燃機(jī)示功圖:a：排氣孔關(guān)閉ac：壓縮過程czb：作功過程b：排氣孔打開bf：先期排氣f：掃氣孔開啟