《汽車拖拉機學(xué) 第2版》 課件 第1、2章 汽車拖拉機總體構(gòu)造與行駛原理、發(fā)動機總體組成與原理

汽車拖拉機學(xué)2024/7/2通過對《汽車拖拉機學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解汽車拖拉機的發(fā)展歷程和行業(yè)的發(fā)展動態(tài)掌握汽車拖拉機的總體構(gòu)造掌握傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、工作裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理掌握汽車拖拉機的使用性能具備分析汽車拖拉機的不同結(jié)構(gòu)、比較其優(yōu)劣的能力養(yǎng)成分析問題和探究結(jié)構(gòu)奧秘的習(xí)慣，領(lǐng)悟汽車拖拉機的設(shè)計思想，強化實踐動手能力和工程意識為培養(yǎng)理論與實踐緊密結(jié)合，具有分析與解決問題能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才打下堅實的基礎(chǔ)。1課程目標(biāo)2024/7/2

汽車拖拉機學(xué)第一章汽車拖拉機總體構(gòu)造與行駛原理2024/7/2第一章汽車拖拉機總體構(gòu)造與行駛原理第一節(jié)汽車拖拉機的發(fā)展概況第二節(jié)汽車拖拉機的類型第三節(jié)汽車拖拉機的總體結(jié)構(gòu)第四節(jié)汽車拖拉機行駛原理第五節(jié)汽車拖拉機的性能第一章的教學(xué)內(nèi)容2024/7/2汽車類型拖拉機類型汽車總體結(jié)構(gòu)拖拉機的總體結(jié)構(gòu)汽車行駛原理拖拉機的行駛原理第一章的重點、難點2024/7/2掌握汽車拖拉機總體構(gòu)造掌握車輛行駛原理第一章的教學(xué)要求2024/7/21.我國拖拉機工業(yè)的發(fā)展與討論2.我國汽車工業(yè)的發(fā)展與討論3.車輛行駛原理與實現(xiàn)第一章的課程思政融入點2024/7/2扎根“三農(nóng)”改革開放民族自豪感使命擔(dān)當(dāng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化第一章的課程思政的育人目標(biāo)2024/7/2課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預(yù)期成效我國拖拉機工業(yè)的發(fā)展與討論1.我國拖拉機工業(yè)是如何發(fā)展？2.我國拖拉機歷年生產(chǎn)量和保有量是如何發(fā)展的？3.拖拉機發(fā)展中有哪些關(guān)鍵技術(shù)？信息化載體、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT扎根“三農(nóng)”改革開放民族自豪感使命擔(dān)當(dāng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化我國汽車工業(yè)的發(fā)展與討論1.我國汽車工業(yè)是如何發(fā)展的？2.指南車、記里鼓車是如何體現(xiàn)我國歷史上造車的技術(shù)水平？3.我國汽車歷年生產(chǎn)量如何連續(xù)位于世界第一？4.汽車發(fā)展中有哪些關(guān)鍵技術(shù)？信息化載體、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT改革開放大國復(fù)興民族自豪感使命擔(dān)當(dāng)車輛行駛原理與實現(xiàn)1.車輛是如何行駛的？2.如何提高汽車拖拉機的驅(qū)動力？3.如何減少汽車拖拉機的行駛阻力？參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT扎根“三農(nóng)”科學(xué)精神科技發(fā)展辯證思想第一章的“耕讀教育”思政點映射表2024/7/22024/7/2第一節(jié)汽車拖拉機的發(fā)展概況10一、我國汽車的發(fā)展概況

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中國汽車工業(yè)與共和國共命運，經(jīng)過半個世紀的努力，發(fā)生了天翻地覆的變化。從一個曾經(jīng)是“只有卡車沒有轎車”、“只有公車沒有私車”、“只有計劃沒有市場”的汽車工業(yè)，終于形成了一個種類齊全、生產(chǎn)能力不斷增長、產(chǎn)品水平日益提高的汽車工業(yè)體系?；仡櫺轮袊嚬I(yè)60年來走過的路程，一步一個腳印，處處印證著各個歷史時期的時代特色，經(jīng)歷了從無到有、從小到大，創(chuàng)建、成長、全面、高速發(fā)展四個歷史階段。11

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我國的汽車產(chǎn)業(yè)在1993年首次成為第5大支柱產(chǎn)業(yè)。2000年汽車產(chǎn)量突破200萬輛,2002年汽車產(chǎn)量突破300萬輛,2004年汽車產(chǎn)量突破500萬輛,2009年汽車產(chǎn)量突破1000萬輛,2010年汽車產(chǎn)量突破1500萬輛,2013年汽車產(chǎn)量突破2000萬輛,2022年我國汽車產(chǎn)銷分別完成2702.1萬輛和2686.4萬輛,連續(xù)14年蟬聯(lián)世界第一。截至2022年年底,我國機動車保有量達4.17億輛,其中汽車3.19億輛;機動車駕駛?cè)送黄?億人,達5.02億人,其中汽車駕駛?cè)?.64億人。1955—2022年我國汽車生產(chǎn)量統(tǒng)計見表1-1。表1-11955-2022年中國汽車生產(chǎn)量統(tǒng)計（單位：輛）2024/7/21213

2024/7/2中國拖拉機行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了3個主要階段。第一階段：引進與仿制改進階段（1950～1965年）。第二階段：自行設(shè)計研制階段（1965～1983年）。第三階段：系列產(chǎn)品開始階段（1983年～目前）。2022年,我國生產(chǎn)小型拖拉機的企業(yè)240余家,年生產(chǎn)能力約500萬臺。我國生產(chǎn)大中型拖拉機的企業(yè)30余家,目前年生產(chǎn)能力約80萬臺。拖拉機的保有量已達到2000多萬臺,基本達到飽和狀態(tài),但技術(shù)含量較高的拖拉機相對較少。我國2006—2022年的拖拉機年產(chǎn)量見表1-2。二、我國拖拉機的發(fā)展概況2024/7/214表1-22004-2022年中國拖拉機的年產(chǎn)量（單位：萬臺）2024/7/2第二節(jié)汽車拖拉機的類型1.國家標(biāo)準(zhǔn)分類16

新的國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車和掛車類型的術(shù)語和定義》（GB/T3730.1－2001）將汽車分為乘用車和商用車兩大類。

2024/7/2一、汽車的類型1.按國家標(biāo)準(zhǔn)分類17

（1）乘用車是指在其設(shè)計和技術(shù)特性上主要用于載運乘客及其隨身行李和／或臨時物品的汽車，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過9個座位。它也可以牽引一輛掛車。共分為11種（普通乘用車、活頂乘用車、高級乘用車、小型乘用車、敞篷車、艙背乘用車、旅行車、多用途乘用車、短頭乘用車、越野乘用車、專用乘用車）2024/7/2圖1-1乘用車和商用車a)乘用車b)商用車1.國家標(biāo)準(zhǔn)分類18

（2）商用車是指在設(shè)計和技術(shù)特性上用于運送人員和貨物

的汽車，并且可以牽引掛車

包括客車、貨車、半掛牽引車2024/7/2圖1-1乘用車和商用車a)乘用車b)商用車19

1)客車是指在設(shè)計和技術(shù)特性上用于載運乘客及其隨身行李的商用車輛,包括駕駛?cè)俗辉趦?nèi)座位數(shù)超過9座。客車分為小型客車、城市客車、長途客車、旅游客車、鉸接客車、無軌電車、越野客車和專用客車8大類。2)貨車是指一種主要為載運貨物而設(shè)計和裝備的商用車輛,它能否牽引一輛掛車均可。貨車分為普通貨車、多用途貨車、全掛牽引車、越野貨車、專用作業(yè)車、專用貨車、低速貨車和三輪汽車8種類型。3)半掛牽引汽車是指裝備有特殊裝置用于牽引半掛車的商用車輛。2024/7/22.動力裝置類型分類20

2024/7/2可分為汽油機汽車、柴油機汽車、電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車等。2.動力裝置類型分類21

2024/7/2①汽油汽車。以汽油為內(nèi)燃機燃料的汽車稱為汽油汽車。車用汽油是從石油中提煉出來的，由碳、氫元素組成的烴類化合物。汽油的揮發(fā)性好，但抗爆性差，發(fā)動機壓縮比小，一般用于輕型汽車上。②柴油汽車。以柴油為內(nèi)燃機燃料的汽車稱為柴油機汽車。柴油和汽油一樣,是從石油中提煉出來的,也是由碳、氫元素組成的烴類化合物,在石油蒸餾過程中,溫度在200~350℃范圍內(nèi)的餾分即為柴油。柴油具有良好的抗爆性能,因此,發(fā)動機的壓縮比大,產(chǎn)生的驅(qū)動力矩大,所以被廣泛用在越野汽車、大型客車、大型貨車、農(nóng)用汽車和工程機械上。③電動汽車。是指由電動機驅(qū)動并且自身裝備供電能源（不包括供電架線）的汽車。包括蓄電池式電動汽車、插電式電動汽車、燃料電池式電動汽車等。④混合動力汽車。是指裝備兩套動力源的汽車，這種汽車通常裝有內(nèi)燃機—發(fā)電機組以及蓄電池?？煞譃槠胀ɑ旌蟿恿ζ嚭筒咫娛交旌蟿恿ζ噧纱箢悺?024/7/22223

2024/7/23.按公安機關(guān)管理分類為了便于機動車輛技術(shù)檢驗、核發(fā)牌證以及進行專門管理，公安機關(guān)根據(jù)目前中國汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和公安機關(guān)管理的需要，汽車分為：大型汽車和小型汽車兩種。4.按發(fā)動機布置分類可分為：前置發(fā)動機汽車、后置發(fā)動機汽車、中置發(fā)動機汽車、下置發(fā)動機汽車、雙發(fā)動機汽車等。5.按驅(qū)動方式進行分類可分為：前輪驅(qū)動汽車、后輪驅(qū)動汽車、全輪驅(qū)動汽車等。6.按發(fā)動機位置和驅(qū)動方式進行分類可分為：前置前驅(qū)動汽車、前置后驅(qū)動汽車、后置后驅(qū)動汽車、中置后驅(qū)動汽車等。7.按行駛道路條件分類可分為：公路用車和非公路用車。8.按行駛機構(gòu)的特征分類可分為：輪式汽車、履帶式汽車、半履帶式汽車等。2024/7/2241.按結(jié)構(gòu)特點分類25

（1）輪式拖拉機（2）履帶式拖拉機（3）手扶拖拉機（4）船形拖拉機2024/7/22.按用途分類（1）普通型拖拉機（2）園藝型拖拉機（3）中耕型拖拉機（4）特殊用途拖拉機二、拖拉機的類型3.按功率大小分類26

（1）大型拖拉機。功率：73.6kW（100馬力）以上。（2）中型拖拉機。功率：14.7～736kW（20～100馬力）。（3）小型拖拉機。功率：在14.7kW（20馬力）以下。2024/7/227

2024/7/22024/7/2第三節(jié)汽車拖拉機的總體結(jié)構(gòu)292024/7/2一、汽車的總體構(gòu)造汽車通常由發(fā)動機、底盤、車身、電氣設(shè)備四個部分組成。a.發(fā)動機

b.底盤

c.車身

d.電氣設(shè)備

圖1-4汽車的組成2024/7/21.發(fā)動機功用：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機械能的一個機器。組成：一般采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、供給系、冷卻系、潤滑系、點火系（汽油發(fā)動機）、起動系等部分組成。302024/7/22024/7/22．底盤功用：接受發(fā)動機的動力，將發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成汽車拖拉機的水平運動，并保證汽車拖拉機按照駕駛員的操縱正常行駛組成：汽車：由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系等4部分組成拖拉機：由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系、工作裝置等5部分組成312024/7/22024/7/22．底盤（1）傳動系功能：指將發(fā)動機的動能傳遞到車輪上的全部動力傳動裝置，并能實現(xiàn)動力的接通與切斷、起步、變速、倒車等功能。

組成：由離合器、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋等部件組成。

322024/7/2（2）行駛系功能：將車輛各總成、部件連接成一個整體，支撐整車，并將旋轉(zhuǎn)運動的動力轉(zhuǎn)變成車輛的直線運動，實現(xiàn)平順行駛。組成：由車架、車橋、車輪和懸架等部件組成。2024/7/2（3）轉(zhuǎn)向系功能：用來控制汽車拖拉機的行駛方向組成：由方向盤、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成332024/7/2（4）制動系功能：用來使行駛中的車輛按照需要降低速度，停止行駛和在坡道上駐車。組成：由制動控制部分、制動傳動部分、制動器等部件組成。一般汽車制動系至少有兩套各自獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。2024/7/2（5）工作裝置功能：使拖拉機進行作業(yè)。組成：由牽引裝置、動力輸出裝置、液壓懸掛裝置、液壓舉傾系統(tǒng)等。

342024/7/22024/7/23.車身功能：車輛用來載人裝貨的部分，也指車輛整體。有的車輛的車身既是駕駛員的工作場所，又是容納乘客和貨物的場所。組成：包括車窗、車門、駕駛艙、乘客艙、發(fā)動機艙和行李艙等。352024/7/2類型：無架整體式（承載式）、有架式（非承載式）車身2024/7/24.電氣設(shè)備分類：電器裝置、電子控制系統(tǒng)。362024/7/2電器裝置的組成：（1）供電系統(tǒng)：蓄電池、發(fā)電機（2）用電設(shè)備：啟動、點火、照明、顯示、信號、附屬裝置（3）檢測裝置：儀表、傳感器（4）配電裝置：配電盒、開關(guān)、保險裝置、插接件、導(dǎo)線2024/7/24.電氣設(shè)備372024/7/2電子控制系統(tǒng)的組成：（1）發(fā)動機控制系統(tǒng)：噴油、點火、怠速、排氣、爆震、進氣等（2）底盤控制系統(tǒng)：ABS、ASR、AT、EPS、4WS、懸架、耕深（3）車身控制系統(tǒng)：空調(diào)、儀表、燈光、SRS、導(dǎo)航、CCS、防盜、防撞、座椅、音響、車距、信息等2024/7/2

拖拉機與汽車的總體構(gòu)造基本相近似，一般由發(fā)動機、底盤、工作裝置和電氣設(shè)備組成（圖1-5）。2024/7/2382024/7/2392024/7/21.發(fā)動機

發(fā)動機是拖拉機行駛和工作的動力源，一般采用柴油機。主要由曲柄連桿機構(gòu)、換氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)，以及預(yù)熱裝置等組成。拖拉機柴油機的結(jié)構(gòu)與汽車柴油機基本相同，但拖拉機柴油機采用低速（≦2300r/min)大轉(zhuǎn)矩柴油機，汽車柴油機采用高速柴油機。二、拖拉機的總體構(gòu)造2024/7/2402024/7/22.底盤

拖拉機的底盤是指發(fā)動機和電氣設(shè)備以外的所有系統(tǒng)和裝置。底盤將發(fā)動機和各個系統(tǒng)、部件聯(lián)結(jié)成一個整體，并將發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)變?yōu)橥侠瓩C行駛的驅(qū)動力和牽引力。拖拉機底盤由傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)等5個部分組成。拖拉機底盤各系統(tǒng)的布置如圖1-6所示。2024/7/22024/7/2413.工作裝置

拖拉機工作裝置通常類屬于底盤部分，主要用于牽引、懸掛、驅(qū)動農(nóng)具，進行各種農(nóng)機作業(yè)，如圖1-7所示。2024/7/22024/7/2424.電氣設(shè)備

拖拉機的電氣設(shè)備主要由發(fā)電機、蓄電池、燈光系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等構(gòu)成，各電氣的原理和結(jié)構(gòu)特點與汽車的電氣基本相同。2024/7/22024/7/2第四節(jié)車輛行駛原理442024/7/2一、驅(qū)動力

驅(qū)動力是由發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)傳到驅(qū)動輪上得到的。發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動系統(tǒng)傳到驅(qū)動輪上。此時作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生對地面的圓周力，而地面對驅(qū)動輪的反作用力（方向與F0相反）即是驅(qū)動汽車拖拉機的外力（圖1-8），此外力稱為汽車拖拉機的驅(qū)動力Ft。452024/7/2驅(qū)動力Ft的產(chǎn)生需要依靠兩個作用：依靠發(fā)動機提供轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過傳動系改變大小和方向后，傳遞給驅(qū)動輪一定的驅(qū)動力矩，進而提供引發(fā)驅(qū)動力的沿輪胎切向方向的作用力，這是產(chǎn)生驅(qū)動力的內(nèi)部條件。依靠驅(qū)動輪與地面的相互作用，把驅(qū)動輪對地面的作用力，轉(zhuǎn)化為地面對驅(qū)動輪切向方向的反作用力，這是產(chǎn)生驅(qū)動力的外部條件。

車輛拖拉機每得到一個具體的驅(qū)動力，是上述兩個方面共同作用、協(xié)調(diào)一致的結(jié)果。二、汽車的行駛阻力2024/7/246汽車拖拉機在水平道路上直線等速行駛時,必須克服來自地面與輪胎相互作用而產(chǎn)生的滾動阻力Ff和來自車身與空氣相互作用而產(chǎn)生的空氣阻力Fw。當(dāng)汽車拖拉機在坡道上直線上坡行駛時,還必須克服其重力沿坡道的分力,稱為坡度阻力Fi;當(dāng)汽車拖拉機直線加速行駛時,還需克服加速阻力Fj。當(dāng)汽車拖拉機牽引掛車,或拖拉機牽引農(nóng)機具作業(yè)時,還要考慮牽引阻力FD。因此,汽車拖拉機直線行駛時其總阻力∑F為2024/7/247482024/7/2三、車輛行駛的驅(qū)動—附著條件1.汽車拖拉機行駛的驅(qū)動條件

若驅(qū)動力小于滾動阻力、坡度阻力、加速阻力、空氣阻力之和牽引阻力，則汽車拖拉機無法開動，或正在行駛的汽車拖拉機將減速直至停車。所以汽車拖拉機行駛的驅(qū)動條件為：492024/7/2汽車拖拉機行駛的驅(qū)動條件不是汽車拖拉機行駛的充分條件，只反映了汽車拖拉機本身的行駛能力。可以采用增加發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、加大傳動比等措施來增大汽車拖拉機驅(qū)動力。但這些措施只有在驅(qū)動輪與路面不發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時才有效。如果驅(qū)動輪在路面滑轉(zhuǎn)，則增大驅(qū)動力只會使驅(qū)動輪加速旋轉(zhuǎn)，地面切向反作用力并不會增加。這種現(xiàn)象表明，汽車拖拉機行駛除受驅(qū)動條件制約外，還受輪胎與地面附著條件的限制。502024/7/2512024/7/2522024/7/2

一般情況下，當(dāng)附著力足夠大時，驅(qū)動力的最大允許值由最低工作擋位上發(fā)動機標(biāo)定轉(zhuǎn)矩來決定，若行駛總阻力超過驅(qū)動力，則汽車拖拉機由于發(fā)動機經(jīng)常超載或頻繁熄火而無法正常工作。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩足以滿足（即驅(qū)動力足夠大）而附著力不足時，驅(qū)動力的最大允許值由附著力決定。若此時行駛總阻力超過附著力，則汽車拖拉機由于驅(qū)動輪產(chǎn)生嚴重滑轉(zhuǎn)而不能正常工作。

由此可見，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩并不是任何情況下都能充分發(fā)揮出來的，有時因受到汽車拖拉機驅(qū)動輪與路面之間附著性能的限制而不能完全被利用。所以要充分發(fā)揮汽車拖拉機的工作潛力，應(yīng)提高汽車拖拉機的附著性能，同時降低行駛阻力。2024/7/2第五節(jié)汽車拖拉機的性能542024/7/2

汽車拖拉機的性能主要有指動力性、燃料經(jīng)濟性、制動性、行駛平順性、通過性、安全性、操縱穩(wěn)定性、環(huán)保性等。一、動力性

動力性是指汽車拖拉機在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度。它表示了車輛以最大可能的平均行駛速度運送貨物或乘客的能力。動力性是汽車拖拉機各種使用性能中最重要、最基本的性能。從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點出發(fā)，動力性主要指標(biāo)有：（1）最高車速，單位為km/h；（2）加速時間，單位為s；（3）能爬上的最大坡度，簡稱最大爬坡度，單位為%或（o）。2024/7/255

最高車速是指在水平良好的路面（混泥土或瀝青路）上能達到的最高行駛車速。

加速時間表示車輛的加速能力。常用原地起步加速時間和超車加速時間來表示加速能力。

爬坡能力是用滿載時汽車拖拉機在良好路面上的最大爬坡度來表示的。顯然，最大爬坡度是指I擋最大爬坡度。對于乘用車，一般不強調(diào)它的爬坡能力，對貨車一般在30%即16.5o左右，越野汽車可達60%即30o左右或更高。562024/7/2二、燃料經(jīng)濟性

燃料經(jīng)濟性是指汽車拖拉機以最少的燃料消耗量完成單位運輸或作業(yè)的能力。燃油經(jīng)濟性通常用百公里燃油消耗量、單位作業(yè)耗油量來衡量。572024/7/21.百公里燃油消耗量主要用于評價汽車燃料經(jīng)濟性，是指汽車在一定運行工況下行駛100km的燃油消耗量。一般情況下，燃油消耗量采用容積（升）計算，由于等速油耗與實際行駛情況有很大差別，實際上不能全面地評定汽車的燃油經(jīng)濟性?，F(xiàn)在一般都采用循環(huán)油耗來評定汽車的燃油經(jīng)濟性。循環(huán)油耗是指在一段指定的典型路段內(nèi)汽車以設(shè)定的不同工況行駛時的油耗，起碼要規(guī)定等速、加速和減速3種工況，復(fù)雜的還要計入啟動和怠速停駛等多種工況，然后折算成百公里油耗。例如我國有15工況循環(huán)油耗（乘用車）、6工況循環(huán)油耗（貨車）和城市4工況循環(huán)油耗（客車）。2024/7/2582.單位作業(yè)耗油量

是評價拖拉機作業(yè)機組燃料經(jīng)濟性的指標(biāo)。其計算單位因作業(yè)種類的不同而異，如田間作業(yè)用公斤/畝，運輸作業(yè)用公斤/噸公里等。也可以用公斤/標(biāo)準(zhǔn)畝作力統(tǒng)一的計量單位來反映。592024/7/2三、制動性制動性是指行駛中的汽車拖拉機能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定，以及在下長坡時能控制行駛速度的能力。制動性是汽車拖拉機安全行駛的保證，直接關(guān)系到生命財產(chǎn)的安全。汽拖拉機車具有良好的制動性能，才能充分發(fā)揮動力性，提高汽車拖拉機的平均技術(shù)速度，從而獲得較高的工作效率。汽車拖拉機制動性主要由制動效能、制動效能的恒定性和制動時方向穩(wěn)定性三方面評價。2024/7/260

制動效能是指汽車拖拉機迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動性最基本的評價指標(biāo)。它是用制動力、制動減速度、制動距離和制動時間等指標(biāo)來評定。

制動效能的恒定性主要指制動效能的抗熱衰退能力，反映了高速制動或下長坡連續(xù)制動時制動效能的穩(wěn)定程度。

制動時的方向穩(wěn)定性指制動時汽車拖拉機不發(fā)生跑偏、側(cè)滑及失去轉(zhuǎn)向控制的能力。制動時方向穩(wěn)定性較好的汽車拖拉機，能夠按駕駛員給定軌跡行駛，即能夠維持直線行駛或能按預(yù)定彎道行駛。612024/7/2四、行駛平順性

行駛平順性是指保持汽車拖拉機在行駛過程中乘員所處的震動和沖擊環(huán)境在一定舒適度范圍內(nèi)的性能。因此，平順性主要根據(jù)駕乘人員主觀感覺的舒適性來評價。對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能。

汽車拖拉機行駛時路面或田間地面激起的振動不僅會縮短有關(guān)零部件的疲勞壽命，還會引起車輪與路面之間的載荷波動，影響到路面對車輪的附著效果，并關(guān)聯(lián)到操縱穩(wěn)定性的狀況，因此是汽車拖拉機的一項主要使用性能。

行駛平順性的其評價指標(biāo)目前在國際上尚無一致結(jié)論。GB/T4970-2009（

汽車平順性試驗方法）規(guī)定了轎車、客車用降低舒適性界限，貨車用疲勞-降低工作效率界限與車速的關(guān)系曲線加以評價。622024/7/2五、通過性（1）汽車通過性

是指汽車在一定載質(zhì)量條件下能以足夠高的平均車速通過各種壞路及無路地帶和克服各種障礙的能力。壞路及無路地帶，是指松軟土壤、沙漠、雪地、沼澤等松軟地面及坎坷不平地段；各種障礙，是指陡坡、側(cè)坡、臺階、壕溝等。

汽車通過性可分為輪廓通過性和牽引支承通過性。前者是表征汽車通過坎坷不平路段和障礙（如陡坡、側(cè)坡、臺階、壕溝等）的能力；后者是指汽車能順利地通過松軟土壤、沙漠、雪地、冰面、沼澤等地面的能力。632024/7/2五、通過性（2）拖拉機通過性

拖拉機通過性包括田間通過性和地面通過性。田間通過性是指拖拉機適應(yīng)耕作方式、在田間作業(yè)時不傷害農(nóng)作物、不破壞壟形的通過能力。中耕時，為了保證拖拉機機體的下部不致碰壞作物的枝葉，要求有足夠的農(nóng)藝離地間隙ha；當(dāng)拖拉機行走機構(gòu)恰好走在兩行作物之間時,則其輪距B必為作物行距s的整倍數(shù)，這樣可使左右兩側(cè)保護區(qū)c相等，對作物損害最小。有些拖拉機還可以調(diào)整農(nóng)藝離地間隙hd，以提高田間作業(yè)時的通過能力。

地面通過性與汽車通過性基本相同。642024/7/2652024/7/2六、安全性

安全性一般分為主動安全性、被動安全性、事故后安全性和生態(tài)安全性。

主動安全性是指汽車本身防止或減少事故發(fā)生的性能，主要取決于汽車拖拉機的總體尺寸、制動性、行駛穩(wěn)定性、操縱性、信息性以及駕駛員工作條件（操作元件人機特性、座椅舒適性、噪聲、溫度和通風(fēng)、操縱輕便性等）。此外，動力性（特別是超車的時間和距離）也是很重要的影響因素。2024/7/266

被動安全性是指事故發(fā)生后，汽車拖拉機本身減輕人員傷害和貨物損失的能力。又可分為內(nèi)部被動安全性（減輕車內(nèi)乘員受傷和貨物受損）以及外部被動安全性（減輕對事故所涉及的其他人員和汽車的損害）。

事故后安全性是指汽車拖拉機能減輕事故后果的性能。這是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故發(fā)生。

生態(tài)安全性是指發(fā)動機排氣污染、行駛噪聲和電磁波對環(huán)境的影響。672024/7/2七、操縱穩(wěn)定性（1）汽車的操縱穩(wěn)定性

汽車的操縱穩(wěn)定性包括相互聯(lián)系的兩個部分，一是操縱性，二是穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力；穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，具有抵抗改變其行駛方向的各種干擾，并保持穩(wěn)定行駛而不致失去控制甚至翻車或側(cè)滑的能力。實際上兩者很難截然分開，穩(wěn)定性的好壞直接影響操縱性，常統(tǒng)稱為汽車操縱穩(wěn)定性。2024/7/268(2）拖拉機的操縱穩(wěn)定性拖拉機操縱性是指拖拉機能否按駕駛員的意圖沿給定方向行駛的性能。評價指標(biāo)主要有：直線行駛性、轉(zhuǎn)向半徑。直線行駛性可用不加操作情況下直線行駛一定距離后車輛偏離原定方向的偏移量來衡量。轉(zhuǎn)向半徑用最小轉(zhuǎn)向半徑或轉(zhuǎn)向圓半徑來表示。拖拉機的穩(wěn)定性是指拖拉機行駛時不致產(chǎn)生翻傾和滑移的性能。拖拉機在坡道上行駛和作業(yè)時，易失去穩(wěn)定性，因此拖拉機的穩(wěn)定性是表征拖拉機能否在坡道上很好地工作以及能否安全行駛的一個重要指標(biāo)。692024/7/2八、環(huán)保性

隨著汽車拖拉機工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車拖拉機保有量急劇增加，汽車拖拉機排放對大氣的污染、噪聲對環(huán)境的危害和電磁干擾對環(huán)境的影響已構(gòu)成汽車拖拉機的三大公害。目前，世界許多國家都制定了汽車拖拉機排放、噪聲和電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)，這對汽車生產(chǎn)和使用維修部門都提出了新的要求。

有害氣體主要通過汽車拖拉機尾氣排放、曲軸箱竄氣和燃油蒸汽等三個途徑進入大氣中，造成對大氣的污染。汽車拖拉機排放的污染物主要是CO、HC、NOx、細微顆粒物等。

噪聲是汽車拖拉機的第二公害。按照噪聲產(chǎn)生的過程，汽車拖拉機噪聲源大致來源于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速有關(guān)的聲源。與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)的噪聲源主要有：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇噪聲和發(fā)動機表面輻射噪聲。用發(fā)動機帶動旋轉(zhuǎn)的各種發(fā)動機附件（如空氣壓縮機、發(fā)電機等）的噪聲，也屬此類。與車速有關(guān)的噪聲源包括：傳動噪聲（變速器、傳動軸等）、輪胎噪聲、車體產(chǎn)生的空氣動力噪聲。

電磁噪聲分為由汽車拖拉機內(nèi)部的電磁噪聲和汽車外部的電磁噪聲。汽車拖拉機內(nèi)部的電磁噪聲，是指車用發(fā)電機、繼電器、開關(guān)等部件工作時及開關(guān)觸點斷開瞬間所發(fā)生的噪聲；外部噪聲是指人為的各種電氣設(shè)備，例如，高壓輸電線、鐵軌、廣播電臺設(shè)備所輻射出來的對汽車拖拉機引起干擾的電磁輻射和雷電、靜電等自然現(xiàn)象引起的噪聲。2024/7/2702024/7/271722024/7/21.何謂機動車、汽車、拖拉機、汽車保有量、拖拉機保有量？2.汽油車與柴油車的主要區(qū)別有哪些？3.汽車的總體構(gòu)造包括哪些部分？各部分的作用是什么？4.中國大型汽車企業(yè)有哪些？各自的年產(chǎn)量、年產(chǎn)值是多少？，5.中國自主汽車品牌有哪些？6.你認為中國達到美國、歐洲等發(fā)達國家汽車千人保有量的水平會實現(xiàn)嗎？會有什么問題？7.你對中國汽車工業(yè)發(fā)展的前景有什么看法？8.試展望2030年后世界汽車的發(fā)展和汽車工業(yè)的狀況。思考題732024/7/29.汽車驅(qū)動力與附著力有何關(guān)系？10.拖拉機為何只采用柴油機為動力？而不用汽油機？11.簡述中國拖拉機的發(fā)展現(xiàn)狀。12.拖拉機是如何分類的？13.拖拉機主要由哪些部分組成？14.分析中國拖拉機技術(shù)落后的原因。15.為何要重視拖拉機高新技術(shù)的發(fā)展？思考題

汽車拖拉機學(xué)第二章發(fā)動機的總體組成與原理2024/7/2第二章發(fā)動機總體組成與原理第一節(jié)發(fā)動機的分類與總體構(gòu)造第二節(jié)發(fā)動機的工作原理第三節(jié)發(fā)動機的主要性能指標(biāo)第二章的教學(xué)內(nèi)容2024/7/2發(fā)動機總體構(gòu)造發(fā)動機的工作原理發(fā)動機的主要性能指標(biāo)第二章的重點、難點2024/7/2掌握發(fā)動機奧托循環(huán)掌握柴油機工作原理掌握汽油機工作原理第二章的教學(xué)要求2024/7/21.發(fā)動機奧托循環(huán)與實現(xiàn)2.柴油機工作原理與實踐3.汽油機工作原理與實踐第二章的課程思政融入點2024/7/2科技發(fā)展工程倫理學(xué)以致用專業(yè)能力科學(xué)精神第二章的課程思政的育人目標(biāo)2024/7/2第二章的“耕讀教育”思政點映射表課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預(yù)期成效發(fā)動機奧托循環(huán)與實現(xiàn)1.奧托循環(huán)的基本原理是什么？2.奧托循環(huán)有何不足？3.如何取代奧托循環(huán)？參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科技發(fā)展工程倫理學(xué)以致用柴油機工作原理與實踐1.柴油機是如何工作的？2.為何拖拉機廣泛采用柴油發(fā)動機？3.柴油機有何不足之處？如何改進？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)能力學(xué)以致用工程倫理汽油機工作原理與實踐1.汽油機是如何工作的？2.為何汽車廣泛采用汽油發(fā)動機？3.汽油機有何不足之處？如何改進？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學(xué)精神科技發(fā)展工程倫理2024/7/281

第一節(jié)發(fā)動機的分類與總體構(gòu)造2024/7/282一、發(fā)動機的分類

發(fā)動機是汽車、拖拉機的動力源。凡是能使某種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器都可稱為發(fā)動機。如熱力發(fā)動機、水力發(fā)動機和風(fēng)力發(fā)動機等，車輛上主要采用熱力發(fā)動機。第一節(jié)發(fā)動機的分類與總體構(gòu)造

熱力發(fā)動機是指將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能的機器。根據(jù)燃料燃燒所處位置的不同，熱力發(fā)動機又分為外燃機和內(nèi)燃機兩大類。

燃料在發(fā)動機外部燃燒的熱力發(fā)動機稱為外燃機。如蒸汽機、汽輪機等。反之，燃料直接在發(fā)動機內(nèi)部燃燒的熱力發(fā)動機稱為內(nèi)燃機。如柴油機、汽油機和煤氣機等。2024/7/283

內(nèi)燃機廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通和國防等各個領(lǐng)域。至今，汽車、拖拉機的發(fā)動機全部采用內(nèi)燃機，因為與外燃機比較，內(nèi)燃機熱效率高、功率范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、體積小、使用操作方便及運行安全。盡管如此，減輕排放污染，減小噪聲振動，提高零部件的耐磨性、可靠性、互換性、修復(fù)性和整機動力性及經(jīng)濟性仍是內(nèi)燃機科學(xué)技術(shù)的重要研究內(nèi)容。2024/7/2

內(nèi)燃機廣泛應(yīng)用于飛機、船艦,以及汽車、拖拉機、坦克等各種車輛上。但是,內(nèi)燃機一般要求使用石油燃料,同時排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。為解決能源與大氣污染的問題,目前國內(nèi)、外正致力于內(nèi)燃機排氣凈化以及新能源發(fā)動機的研究工作。842024/7/285

內(nèi)燃機根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的主要構(gòu)件的形式，可分為活塞式內(nèi)燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種?；钊絻?nèi)燃機在汽車拖拉機上應(yīng)用最廣泛，裝配在汽車拖拉機上內(nèi)燃機，一般稱為發(fā)動機，是本書的主要討論對象。發(fā)動機種類繁多，根據(jù)不同特點有不同分類。2024/7/286

表2-1發(fā)動機的分類分類方法類別含義按行程數(shù)分二行程發(fā)動機活塞經(jīng)過2個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機四行程發(fā)動機活塞經(jīng)過4個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機按著火方式分點燃式發(fā)動機壓縮氣缸內(nèi)的可燃混合氣，并用外源點火燃燒的發(fā)動機壓燃式發(fā)動機壓縮氣缸內(nèi)的空氣或可燃混合氣，產(chǎn)生高溫，引起燃料著火的發(fā)動機按使用燃料種類分液體燃料發(fā)動機燃燒液體燃料（汽油、柴油、醇類等）的發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機燃燒氣體燃料（液化石油氣、天然氣等）的發(fā)動機多種燃料發(fā)動機能夠使用著火性能差異較大的兩種或兩種以上燃料的發(fā)動機按進氣狀態(tài)分非增壓發(fā)動機進入氣缸前的空氣或可燃混合氣未經(jīng)壓縮的發(fā)動機。對于四行程發(fā)動機也稱自吸式發(fā)動機增壓發(fā)動機進入氣缸前的空氣或可燃混合氣先經(jīng)過壓氣機壓縮，借以增大充量密度的發(fā)動機2024/7/287

按氣缸數(shù)及布置分單缸發(fā)動機只有一個氣缸的發(fā)動機多缸發(fā)動機具有兩個或兩個以上氣缸的發(fā)動機立式發(fā)動機氣缸布置于曲軸上方且氣缸中心線垂直于水平面的發(fā)動機臥式發(fā)動機氣缸中心線平行于水平面的發(fā)動機直列式發(fā)動機具有兩個或兩個以上直立氣缸，并呈一列布置的發(fā)動機V形發(fā)動機具有兩個或兩列氣缸，其中心線夾角呈V形，并共用一根曲軸輸出功率的發(fā)動機對置氣缸式發(fā)動機兩個或兩列氣缸分別排列在同一曲軸的兩邊呈180°夾角的發(fā)動機斜置式發(fā)動機氣缸中心線與水平面呈一定角度（不是直角）的發(fā)動機按冷卻方式分液冷式發(fā)動機用冷卻液冷卻氣缸和氣缸蓋等零件的發(fā)動機風(fēng)冷式發(fā)動機用空氣冷卻氣缸和氣缸蓋等零件的發(fā)動機按用途分有汽車用、機車用、拖拉機用、船用、坦克用、摩托車用、發(fā)電用、農(nóng)用、工程機械用等發(fā)動機2024/7/288二、發(fā)動機的總體構(gòu)造

雖然發(fā)動機類型和結(jié)構(gòu)型式不同、具體構(gòu)造多種多樣，并由許多機構(gòu)和零部件構(gòu)成，但其基本構(gòu)造相同。為保證發(fā)動機連續(xù)進行工作循環(huán)、實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，并使其能持續(xù)地正常工作，根據(jù)各組成部分的作用不同，發(fā)動機總體構(gòu)成包括機體組件與曲柄連桿機構(gòu)、換氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)（僅汽油機）和啟動系統(tǒng)。

第一節(jié)發(fā)動機的分類與總體構(gòu)造2024/7/21.機體組件與曲柄連桿機構(gòu)89

機體組件包括機體、氣缸蓋、氣缸套、油底殼等。機體組件是發(fā)動機的骨架，所有運動部件和系統(tǒng)都支承和安裝在它上面。

曲柄連桿機構(gòu)主要由活塞、連桿、曲軸及飛輪等組成。

其功用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并將作用在活塞頂部的燃氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩輸出。2024/7/22.換氣系統(tǒng)90

換氣系統(tǒng)由空氣濾清器、進排氣管道、配氣機構(gòu)、消音滅火器等組成。

功用是定時開關(guān)進、排氣門，實現(xiàn)氣缸的換氣；過濾空氣中的雜質(zhì)，保證進氣清潔；降低排氣噪音。2024/7/23.燃料供給系91

根據(jù)發(fā)動機所用燃料不同，燃油供給系統(tǒng)分為柴油機供油系統(tǒng)和汽油機供油系統(tǒng)

柴油機供油系統(tǒng)由燃油箱、燃油濾清器、輸油泵、燃油泵、噴油器等組成。其功用是定時、定量、定壓地向燃燒室內(nèi)噴入霧化柴油，并創(chuàng)造良好的燃燒條件，滿足燃燒過程的需要。

汽油機供油系統(tǒng)由燃油箱、電動汽油泵、濾清器、輸油管、回油管、分配油管、油壓調(diào)節(jié)器、電控噴油器、傳感器、電控單元等組成。其功用是將汽油與空氣按一定比例混合成各種濃度的可燃混合氣供入燃燒室，以滿足汽油機各種工況下的要求。2024/7/24.潤滑系統(tǒng)92

潤滑系統(tǒng)由集濾器、機油泵、機油濾清器、機油散熱器、油道、機油壓力表等組成。

其功用是將機油壓送到發(fā)動機各運動件的摩擦表面，以減少運動件的摩擦和磨損，帶走摩擦熱量，清洗表面磨屑，密封和防止零件銹蝕。

即具有：潤滑、密封、散熱、清洗、防銹等作用。2024/7/25.冷卻系統(tǒng)93

冷卻系統(tǒng)由散熱器、水泵、風(fēng)扇、水套、節(jié)溫器、機體散熱片等組成。冷卻系統(tǒng)的功用是冷卻受熱機件、保證發(fā)動機在適宜的溫度下正常工作。

啟動系統(tǒng)由蓄電池、啟動機、啟動開關(guān)等組成。其功用是啟動發(fā)動機，使發(fā)機動由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)

6.起動系統(tǒng)2024/7/27.點火系統(tǒng)94

汽油機設(shè)有點火系統(tǒng)，它由蓄電池、發(fā)電機、

點火線圈、點火控制器、高壓線、火花塞等組

成。點火系統(tǒng)的功用是定時產(chǎn)生電火花，點燃

混合氣。柴油機沒有點火系統(tǒng)。圖2-1汽油機的整體構(gòu)造圖2-2柴油機的整體構(gòu)造2024/7/295

第二節(jié)發(fā)動機的工作原理2024/7/296一、發(fā)動機的基本術(shù)語

1、基本術(shù)語：發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。①上止點?；钊跉飧字羞\動，當(dāng)活塞離曲軸中心最遠時，活塞頂部所處的位置。

②下止點。活塞在氣缸中運動，當(dāng)活塞離曲軸中心最近時，活塞頂部所處的位置。③活塞行程?；钊麖囊粋€止點運動到另一個止點所經(jīng)過的距離。常用字母S表示，即曲軸每轉(zhuǎn)半圈（180°），活塞運動一個行程。

④曲柄半徑。曲軸與連桿大頭連接中心至曲軸中心的距離r稱為曲柄半徑。

第二節(jié)發(fā)動機的工作原理2024/7/297

2024/7/2⑤燃燒室容積。活塞位于上止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的封閉容積。常用V0表示。⑥氣缸工作容積?；钊麖纳现裹c運動到下止點時，它所掃過的空間容積。常用Vh表示，即式中，D——氣缸直徑，cm；S—活塞行程，cm。⑦氣缸總?cè)莘e。活塞位于下止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的封閉容積。常用Va表示，即（2-1）98（2-2）2024/7/299⑧壓縮比。氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比值，常用ε表示，即ε=壓縮比表示活塞從下止點運動到上止點時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。不同類型的發(fā)動機對壓縮比的要求不同，柴油機較高（ε=15～22），汽油機較低（ε=6～10）。⑨活塞總排量。多缸發(fā)動機所有氣缸工作容積之和，用表示，即式中，i——氣缸數(shù)。⑩發(fā)動機工況。發(fā)動機在某一時刻的運行狀況稱為發(fā)動機工況，用發(fā)動機此時輸出的轉(zhuǎn)速和有效功率表示。?工作循環(huán)。在氣缸內(nèi)進行的每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一系列連續(xù)過程（進氣、壓縮、做功和排氣）稱為發(fā)動機的工作循環(huán)。（2-3）（2-4）2024/7/2100二、單缸四沖程發(fā)動機的工作原理

活塞在上、下止點間往復(fù)移動四個行程（相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周），完成進氣、壓縮、做功、排氣一個工作循環(huán)的發(fā)動機就稱為四行程發(fā)動機。

四行程發(fā)動機工作時，利用氣缸中可燃混合氣燃燒后產(chǎn)生的高壓燃氣推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)對外做功，將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)換為曲軸轉(zhuǎn)動的機械能。

這一能量轉(zhuǎn)換過程必須歷經(jīng)進氣、壓縮、做功、排氣四個行程，活塞在氣缸中往復(fù)兩次完成一個工作循環(huán)。第二節(jié)發(fā)動機的工作原理2024/7/2101

1.單缸四沖程汽油機的工作原理2024/7/2102

（1）進氣行程（以自然吸氣為例）

進氣過程中，排氣門關(guān)閉，進氣門開啟，活塞從上止點向下止點移動一個行程，在氣缸內(nèi)形成真空，新鮮可燃混合氣被吸入氣缸；

曲軸由0°沿順時針方向轉(zhuǎn)到180°。當(dāng)活塞從上止點向下止點移動時，進氣系統(tǒng)有阻力，故進氣終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力略低于大氣壓力，為0.075～0.090kPa。1.單缸四沖程汽油機的工作原理2024/7/2

流進氣缸內(nèi)的可燃混合氣，因與氣缸壁、活塞頂?shù)雀邷貦C件接觸并與前一行程（排氣行程）留下的高溫殘余廢氣混合，所以它的溫度上升到370～403K在示功圖上，進氣行程用曲線r-a表示。曲線r-a位于大氣壓力線以下，它與大氣壓力線縱坐標(biāo)之差即表示氣缸內(nèi)的真空度。

自然吸氣發(fā)動機動力輸出平順，不會因發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而出現(xiàn)驟然加速。而且發(fā)動機使用壽命長，維修簡單。1032024/7/2104

1.單缸四沖程汽油機的工作原理2024/7/2105

（2）壓縮行程

為了使吸入的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的氣體壓力，使發(fā)動機做功，燃燒前的必須將可燃混合氣壓縮，此即壓縮行程。

在進氣行程終了時，活塞自下止點向上止點移動，曲軸由180°轉(zhuǎn)到360°，此時，進、壓排氣門均關(guān)閉。隨著氣缸的容積不斷縮小，可燃混合氣受到壓縮，其溫度和壓力不斷升高。壓縮行程一直繼續(xù)到活塞到達上止點時為止。壓縮終了時，可燃混合氣的溫度為600～750K，可燃混合氣壓力為0.8～2.0kPa。2024/7/2

壓縮終了時可燃混合氣的壓力和溫度取決于壓縮比，壓縮比越大，燃燒速度越快，因而發(fā)動機發(fā)出的功率便越大，經(jīng)濟性越好。但壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒狀況，反而會出現(xiàn)爆燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象。106（3）做功行程

在這個行程中，進、排氣門仍關(guān)閉。當(dāng)活塞在壓縮行程接近上止點時，裝在氣缸蓋上的火花塞在高壓電作用下產(chǎn)生電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵螅懦龃罅康臒崮?，使燃氣的壓力和溫度急劇升高。最高壓力PZ為3.0～6.5kPa，相應(yīng)的溫度為2200～2800K，且體積迅速膨脹。2024/7/2

此時活塞被高壓氣體推動從上止點下行，帶動曲軸從360°旋轉(zhuǎn)到540°，并輸出機械能，除了用以維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余大部分都用于對外做功。在示功圖上，曲線Z-b表示活塞向下移動時氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都在降低。在做功行程終了的b點，壓力降到0.3～0.5kPa，溫度則降為1300～1600K。1072024/7/2108

（4）排氣行程

可燃混合氣體燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排除，以便進行下一個進氣行程。

當(dāng)做功接近終了時，進氣門關(guān)閉，排氣門開啟，曲軸通過連桿推動活塞從下止點向上止點運動，曲軸由540°旋轉(zhuǎn)到720°。廢氣在自身殘余壓力和活塞的推力作用下從氣缸中排出，進入大氣之中?；钊竭_上止點附近時，排氣行程結(jié)束。這一行程在示功圖上用曲線b-r表示。由于排氣系統(tǒng)存在排氣阻力，所以在排氣終了時，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，為0.105～0.120kPa，廢氣溫度為900～1100K。

因燃燒室占有一定容積，故排氣終了時，不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。2024/7/2109

排氣結(jié)束后，又重新進行進氣、壓縮、做功、排氣行程，循環(huán)往復(fù)。四行程汽油機的工作過程見下表。2024/7/2110

2.單缸四沖程柴油機的工作原理

柴油機使用的燃料是柴油，與汽油相比，柴油黏度大，不易蒸發(fā)，但其自燃溫度較低，因此可燃混合氣的形成及其在缸內(nèi)點燃方式各有特點。四行程柴油機的工作原理與四行程汽油機基本相似，每個工作循環(huán)包括進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程。每個工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。

單缸四行程柴油機的工作原理示意圖如圖2024/7/2111

（1）進氣行程

進氣門開啟，排氣門關(guān)閉，活塞在曲軸的帶動下從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，氣缸內(nèi)的壓力逐漸降低至大氣壓以下，即在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空度，這樣新鮮的純空氣經(jīng)進氣管道、進氣門被吸入氣缸。2024/7/2

為了分析工作循環(huán)中氣體壓力P和相應(yīng)于活塞不同位置的氣缸容積V之間的變化關(guān)系，經(jīng)常利用發(fā)動機循環(huán)的示功圖來表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)壓力的變化情況。示功圖中曲線所圍成的面積表示柴油機整個工作循環(huán)中氣體在單個氣缸內(nèi)所作的功。在四行程柴油機示功圖，進氣行程壓力線為r-a，進氣始點r壓力略大于大氣壓力p0，是因為此時活塞上方仍殘存少量前一個工作循環(huán)未排凈的廢氣（簡稱殘余廢氣）。r點壓力Pr為0.104～0.117MPa，進氣行程終點a的壓力Pa受到空氣濾清器及進氣管道阻力的影響，低于P0，Pa為0.08～0.095MPa。進氣終點介質(zhì)（新鮮空氣加殘余廢氣）的溫度Ta可達300～400K，主要是高溫零件加熱與高溫廢氣混合的結(jié)果。1122024/7/2113

（2）壓縮行程

活塞由下止點向上止點移動，進、排氣門均關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，使其壓力和溫度不斷上升，如圖2-5中a-c線。由于柴油機采用高壓縮比（ε=16～22），壓縮終點壓力Pc為3～5MPa，溫度Tc為750～950K，比該狀態(tài)下柴油的自燃溫度高出200～300K，足以保證噴入缸內(nèi)的柴油自燃。2024/7/2

為了充分利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，提高熱效率，要求燃燒過程在活塞上止點稍后即迅速完成，使燃燒后的氣體充分膨脹做功。考慮燃料噴入氣缸后，須經(jīng)過一段著火準(zhǔn)備時間，因此，實際柴油機工作時，在壓縮上止點前10°～35°CA即圖2-7中c′點即將燃油噴入氣缸。c′點為噴油始點，它距上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為噴油提前角。a-c′-c線為壓縮行程氣缸容積與缸內(nèi)氣體壓力變化曲線。114（3）做功行程

活塞在燃氣壓力推動下，由上止點向下止點移動，進、排氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)。2024/7/2115

由于壓縮行程末期部分噴入燃油已開始著火燃燒，進入本行程后燃燒速率急劇增加，導(dǎo)致壓力迅速升高，如圖中c-z段，相當(dāng)陡，即壓力升高率（dp/dψ，ψ為曲軸轉(zhuǎn)角）大，造成柴油機工作較粗暴。此后出現(xiàn)了近似等壓膨脹z-z′線，這是由于柴油噴射過程及與空氣混合燃燒均需延續(xù)一段時間，此時雖然活塞下行，氣缸容積有所增加，但缸內(nèi)壓力并不立即下降，直到z′點。其間最高壓力Pz為6～9MPa，最高溫度Tz可達1800～2200K。隨著活塞被推動下移做功，缸內(nèi)壓力、溫度逐漸下降，當(dāng)活塞到達下止點時，做功行程結(jié)束，其終點壓力Pb為0.2～0.4MPa，溫度Tb為1000～1400K。2024/7/2116

（4）排氣行程

氣缸內(nèi)的混合氣燃燒后成為廢氣。為使柴油機能夠繼續(xù)不斷工作，就必須把廢氣排出機外。排氣行程活塞由下止點向上止點移動，排氣門打開，廢氣被強制排出。排氣過程中缸內(nèi)壓力與氣缸容積變化如圖2-5中b-r線。由于排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的流動阻力使排氣終點r的壓力Pr為0.104～0.117kPa，略高于外界環(huán)境壓力P0，其溫度Tr為700～900K。排氣行程結(jié)束時，活塞回到上止點。至此單缸柴油機活塞移動四個行程，完成了一個工作循環(huán)。此后曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，上述各過程重復(fù)進行。2024/7/2117

3.四沖程柴油機與四沖程汽油機的區(qū)別

著火方式不同柴油機進氣過程吸入氣缸的是空氣，壓縮接近終了將柴油噴入氣缸，利用氣缸內(nèi)的高溫氣體自行著火燃燒，稱為壓燃式；汽油機則吸入汽油和空氣的可燃混合氣，壓縮接近終了則采用電火花點燃混合氣，稱為點燃式。

壓縮比不同柴油機的壓縮比較高，燃氣膨脹較充分，膨脹終了的溫度較低，熱量利用程度較好，耗油率較低；汽油機則相反。所以，柴油機的經(jīng)濟性比汽油機好。

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柴油機平均壓力高

柴油機最大壓力較高，機件受力大，剛度和強度要求較高，與同等功率的汽油機相比，體積和重量大。柴油機的噴油泵和噴油精密度高，加工較困難，制造成本較高。柴油機的工作噪聲也較大。

燃燒類型不同

柴油機的燃燒過程既有等容加熱（燃燒）階段又有等壓加熱（燃燒）階段，屬混合加熱循環(huán)；而汽油機只有等容加熱階段，屬等容加熱循環(huán)。柴油機和汽油機工作過程中各點的壓力和溫度都不同。1182024/7/2119

單缸四行程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)兩圈完成一個工作循環(huán)，而兩圈中只有半圈做功，故其曲軸旋轉(zhuǎn)不均勻、工作穩(wěn)定性差、功率小。隨著時代的發(fā)展，要求發(fā)動機的功率越來越大、穩(wěn)定性越來越高，因而誕生了多缸四行程發(fā)動機。

由兩個或兩個以上氣缸所組成的發(fā)動機，稱為多缸發(fā)動機。多缸發(fā)動機各缸的活塞連桿組件都連接在同一根曲軸上，用一根曲軸輸出功率。多缸發(fā)動機的曲軸每轉(zhuǎn)180°，各缸都完成自己的一個行程；曲軸轉(zhuǎn)720°每個缸都完成一個工作循環(huán)，做功一次。為了提高整機的平穩(wěn)性，應(yīng)盡量將各缸發(fā)火做功相對曲軸的轉(zhuǎn)角均勻分布。把一個缸發(fā)火做功后到另一個缸發(fā)火做功時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為發(fā)火間隔角，用α表示。三、多缸四沖程發(fā)動機的工作原理2024/7/2

式中，i——氣缸數(shù)。二缸發(fā)動機因受曲軸結(jié)構(gòu)限制，其做功行程不可能均布，一般最小發(fā)火間隔角為180°；三缸發(fā)動機的發(fā)火間隔角為240°。2024/7/2121

四缸發(fā)動機的發(fā)火間隔角為180°，四個曲柄布置在同一平面內(nèi)。1、4缸與2、3缸互相錯開180°，其工作順序有兩種，即1-3-4-2或1-2-4-32024/7/2122

六缸直列發(fā)動機的發(fā)火間隔角為120°，六個曲柄分別布置在三個平面內(nèi)。六缸發(fā)動機工作順序有兩種，即1-5-3-6-2-4和l-4-2-6-3-5，國產(chǎn)汽車一般采用前一種。

八缸V形發(fā)動機的發(fā)火間隔角為90°，發(fā)動機左右兩列對應(yīng)的一對連桿共用一個曲柄，所以V形八缸發(fā)動機只有四個曲柄。曲柄布置可以與四缸發(fā)動機相同，四個曲柄布置在同一平面內(nèi)，也可以布置在兩個互相錯開90°的平面內(nèi)，使發(fā)動機得到更好地平衡。八缸發(fā)動機工作順序為1-8-4-3-6-5-7-2。

多缸發(fā)動機采用同一缸徑、不同缸數(shù)的方法獲得不同功率，并成為系列產(chǎn)品。其具有工作平穩(wěn)，制造、維修、使用方便，功率大等特點，故在拖拉機、汽車上得到廣泛應(yīng)用。2024/7/2123

第二節(jié)發(fā)動機的工作原理四、二沖程發(fā)動機的工作原理

二行程發(fā)動機是指活塞走兩個行程，曲軸轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機。目前汽車已不采用二行程的汽油機和柴油機，只有少數(shù)農(nóng)用小動力機械采用二行程發(fā)動機，一些低速大型輪船上采用二行程柴油機。

1.二行程發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點

二行程發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點是沒有專設(shè)的配氣機構(gòu)，而在氣缸壁不同高度上設(shè)有進氣孔、排氣孔和換氣孔。二行程汽油機的進氣孔與噴油器相接；二行程柴油機的進氣孔與空氣濾清器相接。排氣孔與排氣管相連接；換氣孔與密封的曲軸箱相通。二行程汽油機的缸蓋上安裝火花塞，二行程柴油機缸蓋上安裝噴油器。2024/7/2124

2.二行程發(fā)動機性能特點

二行程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)一圈，即360°CA，完成一個工作循環(huán)，做功一次；而四行程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)二圈，720°CA，完成一個工作循環(huán)，做功一次。在排量、壓縮比和轉(zhuǎn)速相同的條件下，理論上二行程發(fā)動機比四行程發(fā)動機的功率大一倍。但因排氣和換氣占去了總行程的1/3，做功有效行程短，能量利用不充分。所以，實際上二行程發(fā)動機比四行程發(fā)動機的輸出功率只大0.5～