發(fā)動機總論.ppt

1、學習目標： 1、掌握發(fā)動機的總體構造。 2、了解內燃機的編號規(guī)則。 3、理解發(fā)動機常用術語的基本概念。 4、掌握四沖程發(fā)動機的工作原理。 5、能比較四沖程汽油機與柴油機工作循環(huán)的異 同點。 6、能敘述二沖程發(fā)動機工作循環(huán)的特點。,第1章 發(fā)動機總論,發(fā)動機是一臺由多種機構和系統(tǒng)組成的復雜機器?，F代汽車發(fā)動機的結構形式很多，發(fā)動機的具體構造也多種多樣，但由于其基本工作原理一致，從總體功能來看，其基本結構大同小異，都是由二大機構和五大系統(tǒng)組成，即：曲柄連桿機構、配氣機構、供給系、冷卻系、潤滑系、起動系、點火系（柴油機沒有）。我們以一些典型汽車發(fā)動機的結構實例來分析發(fā)動機的總體構造。,1.1 發(fā)動機

2、總體構造,1.1.1 發(fā)動機組成,圖1.1 某四沖程汽油機結構總圖 1-散熱器；2-冷卻風扇；3-曲軸正時齒輪；4-曲軸；5-發(fā)電機；6-機油濾清器；7-油底殼；8-起動機；9-起動機齒輪；10-蓄電池；11-飛輪；12-連桿；13-活塞；14-氣缸體；15-水套；16-氣缸蓋；17-化油器；18-空氣濾清器內芯；19-排氣門；20-進氣門；21-空氣濾清器殼；22-分電器；23-火花塞；24-凸輪軸；25-凸輪軸正時齒輪；26-凸輪軸正時齒帶；27-水泵；28-點火開關；29-點火線圈。,1、曲柄連桿機構 由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組三部分組成。其作用是將燃料燃燒產生的熱能轉變?yōu)榛钊鶑?/p>

3、運動的機械能，再通過連桿將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動而對外輸出動力。 2、配氣機構 配氣機構由氣門組及氣門傳動組組成。其作用是使可燃混合氣及時充入氣缸并及時將廢氣從氣缸中排出。 3、供給系 汽油機供給系和柴油機供給系由于使用的燃料和燃燒過程不同，在結構上有很大差別，而汽油機供給系根據混合氣的形成方式不同又可分為傳統(tǒng)化油器式和電控直噴式兩種。其作用是將一定濃度和數量的可燃混合氣（或空氣）供入氣缸以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出。,1.1 發(fā)動機總體構造,1.1.1 發(fā)動機組成,4、冷卻系 冷卻系有水冷卻系和風冷卻系兩種，現代汽車一般都采用水冷卻系。其作用是將受熱機件的熱量散到大氣中去，從

4、而保證發(fā)動機正常工作。 5、潤滑系 潤滑系的作用是將潤滑油送至各個摩擦表面，以減輕機件的磨損，并清洗、冷卻摩擦表面，延長發(fā)動機的使用壽命。 6、起動系 起動系的作用是將靜止的發(fā)動機起動并轉入自行運轉。 7、點火系 點火系是汽油發(fā)動機獨有的，按控制方式不同又分為傳統(tǒng)點火系和電子控制點火系兩種。其作用是按規(guī)定時刻向氣缸內提供電火花以點燃氣缸中的可燃混合氣。柴油發(fā)動機由于其混合氣是自行著火燃燒，故沒有點火系。,1.1 發(fā)動機總體構造,1.1.1 發(fā)動機組成,1.1 發(fā)動機總體構造,1.1.2 發(fā)動機分類,內燃機名稱按所采用的主要燃料來命名，內燃機型號由阿拉伯數字和漢語拼音字母組成，其排列順序和意義規(guī)

5、定如圖1.5所示:,1.1 發(fā)動機總體構造,1.1.3 內燃機編號規(guī)則,內燃機型號編制示例： 汽油機： EQ6100-1表示東風汽車工業(yè)公司生產，六缸，四沖 程，直列，缸徑100mm，水冷，通用型，第一種類型產品。 1E65F表示單缸，二沖程，缸徑65mm，風冷，通用型。 柴油機： CA6110表示第一汽車集團公司生產，六缸，四沖程，直列，缸徑110mm，水冷，通用型。 12V135ZG表示12缸，V形，四沖程，缸徑135mm，水冷，增壓，工程機械用。,1.1 發(fā)動機總體構造,1.1.3 內燃機編號規(guī)則,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.1 發(fā)動機基本術語,1、上止點TDC 上止點是指活塞頂位于

6、其運動的頂部時的位置，即活塞的最高位置。 2、下止點BDC 下止點是指活塞頂位于其運動的底部時的位置，即活塞的最低位置。 3、活塞行程S 活塞行程是指上、下止點間的距離，用S表示，單位：mm（毫米）。活塞由一個止點運動到另一個止點一次的過程，稱為一個沖程。 4、曲柄半徑R 曲柄半徑是指與連桿大頭相連接的曲柄銷的中心線到曲軸回轉中心線的距離，用R表示，單位：mm（毫米）。顯然，曲軸每轉一周，活塞移動兩個沖程，即：,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.1 發(fā)動機基本術語,5、氣缸工作容積Vh 氣缸工作容積是指活塞從一個止點移動到另一個止點所掃過的容積，用Vh表示，單位：L（升）。顯然有： 式中：Vh氣

7、缸工作容積，L； D氣缸直徑，mm； S活塞行程，mm。 6、燃燒室容積VC 燃燒室容積是指活塞位于上止點時，活塞頂上方的氣缸空間容積，用Vc表示，單位：L（升）。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.1 發(fā)動機基本術語,7、氣缸總容積Va 氣缸總容積是指活塞位于下止點時，活塞頂上方的氣缸空間容積，用Va表示，單位：L（升）。顯然有： 8、發(fā)動機排量VL 發(fā)動機排量是指發(fā)動機所有氣缸工作容積之和，用VL表示，單位：L（升）。對于多缸發(fā)動機，顯然有： 式中：發(fā)動機氣缸數。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.1 發(fā)動機基本術語,9、壓縮比 壓縮比是指氣缸總容積與燃燒室容積之比，用表示。 壓縮比用來衡量空

8、氣或混合氣被壓縮的程度，影響發(fā)動機的熱效率。一般汽油發(fā)動機壓縮比為610，柴油發(fā)動機壓縮比較高，為1622。 10、工作循環(huán) 發(fā)動機完成進氣、壓縮、作功、排氣四個過程，稱為一個工作循環(huán)。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.1 發(fā)動機基本術語,1、四沖程汽油機工作原理 四沖程汽油機的工作循環(huán)由進氣、壓縮、作功、排氣四個過程所組成。單缸四沖程汽油機工作循環(huán)示意圖如圖1.8所示。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,（l）進氣行程 活塞由曲軸帶動從上止點向下止點運動，此時，進氣門開啟，排氣門關閉。在活塞向下移動的過程中，氣缸內容積逐漸增大，形成一定真空度，于是空氣和燃油的可燃混合

9、氣通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞到達下止點時，進氣門關閉，停止進氣。 由于進氣系統(tǒng)存在進氣阻力，進氣終了時氣缸內氣體的壓力低于大氣壓力，約為0.075MPa-0.09MPa。由于氣缸壁、活塞等高溫件及上一循環(huán)留下的高溫殘余廢氣的加熱，氣體溫度升高到370K-400K。 （2）壓縮行程 為使可燃混合氣迅速燃燒，達到改善發(fā)動機動力性和經濟性的目的，必須在燃燒前對可燃混合氣進行壓縮，以提高可燃混合氣的溫度和壓力。因此，在進氣行程結束時立即進入壓縮行程，活塞在曲軸的帶動下，從下止點向上止點運動，由于進、排氣門均關閉，氣缸內容積逐漸減小，可燃混合氣壓力、溫度逐漸升高。 壓縮終了時，氣缸內的壓力約為0.6

10、MPa-1.2MPa，溫度約為600K-700K。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,（3）作功行程 在壓縮行程末，火花塞產生電火花點燃混合氣并迅速燃燒，使氣體的溫度、壓力迅速升高而膨脹，從而推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉作功，至活塞到達下止點時作功結束。 在作功行程中，開始階段氣缸內氣體壓力、溫度急劇上升，瞬間壓力可達3MPa-5MPa，瞬時溫度可達2200K-2800K。隨著活塞下行，氣缸容積增大，氣缸內壓力、溫度逐漸下降，作功終了時，壓力約為0.3-0.5MPa，溫度約為1300K-1600K。 （4）排氣行程 為使循環(huán)能夠連續(xù)進行，須將燃燒產生

11、的廢氣排出。在作功行程終了時，排氣門打開，進氣門關閉，曲軸通過連桿推動活塞從下止點向上止點運動，廢氣在自身剩余壓力和活塞推動下，被排出氣缸，至活塞到達上止點時，排氣門關閉，排氣結束。 排氣行程終了時，由于燃燒室容積的存在，氣缸內還存有少量廢氣，氣體壓力也因排氣系統(tǒng)存在排氣阻力而略高于大氣壓力。此時，壓力約為0105MPa-0115MPa，溫度約為900K-1200K。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,2四沖程柴油機工作原理 四沖程柴油機和四沖程汽油機一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣、壓縮、作功和排氣四個行程組成。由于所使用燃料的性質不同，在可燃混合氣的形成和著火方式上與汽

12、油機有很大區(qū)別。單缸四沖程柴油機工作循環(huán)示意圖如圖1.9所示。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,（l）進氣行程 進氣行程不同于汽油機的是進入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。由于進氣阻力比汽油機小，上一行程殘留的廢氣溫度也比汽油機低，進氣行程終了的壓力約為0.075MPa-0.095MPa，溫度約為 320K-350K。 （2）壓縮行程 壓縮行程不同于汽油機的是壓縮純空氣，由于柴油的壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高，壓力可達3MPa-5MPa，溫度可達800K-1000K。 （3）作功行程 此行程與汽油機有很大差異，壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經噴油器呈霧狀

13、噴入氣缸內的高溫高壓空氣中，被迅速汽化并與空氣形成混合氣，由于此時氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃溫度（約500K左右），柴油混合氣便立即自行著火燃燒，且此后一段時間內邊噴油邊燃燒，氣缸內壓力和溫度急劇升高，推動活塞下行作功。 作功行程中，瞬時壓力可達5MPa-10MPa，瞬時溫度可達 1800K-2200K，作功行程終了時壓力約為0.2MPa-0.4MPa，溫度約為 1200K-1500K。 （4）排氣行程 此行程與汽油機基本相同。排氣行程終了時的氣缸壓力約為0.105MPa-0.125MPa，溫度約為800K-1000K。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,3、四沖程汽

14、油機與柴油機工作原理的比較 由上述四沖程汽油機和柴油機的工作循環(huán)可知，兩種發(fā)動機的工作循環(huán)既有共同點，又有差別，歸納如下： （1）兩種發(fā)動機中，每完成一個工作循環(huán)，曲軸轉兩周（7200），每完成一個行程曲軸轉半周（1800），進氣行程是進氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個行程進、排氣門均關閉。 （2）無論是汽油機還是柴油機，在四個行程中，只有作功行程產生動力，其余三個行程是為作功行程作準備的輔助行程，都要消耗一部分能量。 （3）兩種發(fā)動機運轉的第一循環(huán)，都必須靠外力使曲軸旋轉完成進氣和壓縮行程，作功行程開始后，作功能量儲存在飛輪內，以維持循環(huán)繼續(xù)進行。 （4）汽油機的混合氣是在氣缸外部形

15、成的，進氣行程中吸入氣缸的是可燃混合氣；柴油機的混合氣是在氣缸內部形成的，進氣行程中吸入氣缸的是純空氣。 （5）汽油機在壓縮終了時，靠火花塞強制點火燃燒，而柴油機則靠混合氣自燃著火燃燒。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動機工作原理,1、二沖程汽油機的簡單工作原理,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.3 二沖程發(fā)動機工作原理簡介,二沖程汽油機在結構上與四沖程汽油機的不同之處在于沒有了進、排氣門，取而代之的是進氣孔、排氣孔和換氣孔。圖1.10為單缸二沖程汽油機的工作循環(huán)示意圖，其工作原理如下：,（1）第一行程 活塞由曲軸帶動從下止點向上止點移動，當活塞上行至關閉換氣孔和排氣孔時，已進入氣

16、缸的新鮮混合氣被壓縮，直至上止點時，壓縮結束；與此同時，隨著活塞上行，其下方曲軸箱內形成一定真空度，當活塞上行到進氣孔開啟時，新鮮混合氣被吸入曲軸箱。 （2）第二行程 活塞接近上止點時，火花塞產生電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，燃燒形成的高溫、高壓氣體推動活塞下行作功，當活塞下行到關閉進氣孔后，曲軸箱內的混合氣被預壓縮，活塞繼續(xù)下行至排氣孔開啟時，燃燒后的廢氣靠自身壓力經排氣孔排出；緊接著，換氣孔開啟，曲軸箱內經預壓的混合氣進入氣缸，并排除氣缸內殘余廢氣，這一過程稱為換氣過程，它將一直延續(xù)到下一行程活塞再上行關閉換氣孔和排氣孔時為止。 由上述工作原理可知，第一行程時，活塞上方進行換氣、壓縮，活塞下方進行進氣；第二行程時，活塞上方進行作功、換氣，活塞下方預壓混合氣。換氣過程跨越二個行程。,1.2 發(fā)動機工作原理,1.2.3 二沖程發(fā)動機工