发动机原理和总体构造

1、第一章第一章 发动机的工作原理及总体构造发动机的工作原理及总体构造 n发动机的分类 n往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语 n四冲程发动机的工作原理 n二冲程发动机的工作原理 n发动机的总体构造 n发动机的性能指标 n内燃机产品名称和型号编制规则 一、汽车发动机的分类一、汽车发动机的分类 汽车发动机都是热能为动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态汽车发动机都是热能为动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态 变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。 1、 燃料种类：汽油机、柴油机、代用燃料发动机燃料种类：汽油机、柴油机、代用燃料发动机 2 2、 冷却方式

2、：水冷式、风冷式冷却方式：水冷式、风冷式 3 3、 工作循环：四冲程、二冲程工作循环：四冲程、二冲程 4 4、 气缸数：单缸、多缸气缸数：单缸、多缸 5 5 、进气状态：增压、非增、进气状态：增压、非增压压 6 6、按活塞运动的方式：往复活塞式和旋转活塞式、按活塞运动的方式：往复活塞式和旋转活塞式 往复活塞式发动机.flv三角形活塞转子发动机.flv 二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语 1 1、 基本结构基本结构 二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语二、往复活塞式内燃机的基本结构及术语 1. 工作循环：进气、压缩、燃烧、排气工作循环：进气、压缩、燃烧、排气

3、 工作循环工作循环.swf 2. 上止点、下止点、活塞行程上止点、下止点、活塞行程S、曲柄半径、曲柄半径R 上止点上止点.swf 下止点下止点.swf 二、往复活塞式内燃机的基本术语二、往复活塞式内燃机的基本术语 活塞行程.swf 3. 气缸工作容积气缸工作容积Vs、燃烧室容积、燃烧室容积Vc、气缸总容积、气缸总容积Va、内燃机排量、内燃机排量VL 气缸工作容积.swf mm mmD LS D V s 活塞行程， 气缸直径， ； S )( 104 6 2 燃烧室容积.swf Vc 气缸总容积.swfVa=Vs+Vc 发动机排量.swf VL=VS i 4. 压缩比压缩比 压缩比.swf c S

4、 c a V V V V 1 5. 示功图示功图气缸中气体压力气缸中气体压力p随气缸容积随气缸容积V变化的示功图变化的示功图 二、往复活塞式内燃机的基本术语二、往复活塞式内燃机的基本术语 三、四冲程发动机工作原理三、四冲程发动机工作原理 四冲程发动机一个工作循环要经过进气、压缩、作功、排气四个行程。四冲程发动机一个工作循环要经过进气、压缩、作功、排气四个行程。 1 1、 四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理 （1） 进气行程进气行程 进气冲程进气冲程.swf a 、进气门开启、排气门关闭；、进气门开启、排气门关闭； b、 进气终了时，气体压力约为进气终了时，气体压力约为0.075-0.09

5、MPa； c、 进气终了时，气体温度升高为进气终了时，气体温度升高为320-380K； d、示功图上的曲线、示功图上的曲线ra。 （2） 压缩行程压缩行程 压缩冲程压缩冲程.swf a、进、排气门均关闭；、进、排气门均关闭； b、压缩终了时，气体压力约为、压缩终了时，气体压力约为0.81.5MPa； c、压缩终了时，气体温度约为、压缩终了时，气体温度约为600750k； d、示功图上的曲线、示功图上的曲线ac。 （3）作功行程）作功行程 做功冲程做功冲程.swf a 、进、排气门关闭；、进、排气门关闭； b、气体压力最大可达、气体压力最大可达36.5MPa，温度达，温度达22002800K；

6、c、 行程结束时，压力为行程结束时，压力为0.35-0.5MPa，温度，温度12001500K； d、 示功图上曲线示功图上曲线czb。 （4）排气行程）排气行程 排气冲程排气冲程.swf a、进气门关闭、排气门开启；、进气门关闭、排气门开启； b、排气终了时，气体压力约为、排气终了时，气体压力约为0.105-0.115MPa； c、排气终了时，气体温度约为、排气终了时，气体温度约为900-1100K； d、示功图上曲线、示功图上曲线br。 分析分析 n发动机自行运转之前需要外力完成进气压缩两个冲程。 n在四个冲程中只有作功冲程是活塞带动曲轴转动，其他 三个冲程都是曲轴带动活塞运动 。 n在整

7、个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。 n发动机着火的基本条件是： 油：是否有油，浓度是否合适。 电：能否产生足够的火花,点燃可燃混合气。 气：气缸压力是否足够。 点火正时：压缩冲程上止点前点火。 配气正时：定时将进、排气门开关 2 2、四冲程柴油机的工作原理、四冲程柴油机的工作原理 3 3 、四冲程汽油机与柴油机的对比、四冲程汽油机与柴油机的对比 不同点：不同点： （1）可燃混合气的形成；）可燃混合气的形成； （2）点火方式。）点火方式。 相同点：相同点： （1）每个循环都包括四个行程，每个行程各占）每个循环都包括四个行程，每个行程各占180曲轴转角；曲轴转角； （2）四个行程中只有一个作

8、功行程，其余三个耗功行程。）四个行程中只有一个作功行程，其余三个耗功行程。 四、二冲程发动机工作原理四、二冲程发动机工作原理 1、二冲程汽油机、二冲程汽油机 （1）第一行程：活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸内的）第一行程：活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸内的 混合气被压缩，新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内；混合气被压缩，新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内； （2）第二行程：活塞自上止点向下移动，活塞上方进行着作功过程和换）第二行程：活塞自上止点向下移动，活塞上方进行着作功过程和换 气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压。气过程，而活塞下方

9、则进行可燃混合气的预压。 2、 二冲程汽油机与四冲程汽油机比较二冲程汽油机与四冲程汽油机比较 （1）运转平稳；）运转平稳； （2）构造简单、质量小；）构造简单、质量小； （3）功率约为四冲程的）功率约为四冲程的1.5-1.6倍；倍； （4）不如四冲程经济。）不如四冲程经济。 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 通常由通常由机体组、曲柄连杆机构、机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、 点火系（汽油发动机用）、起动系等部分组成。点火系（汽油发动机用）、起动系等部分组成。 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造

10、五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 润滑系的组成.swf 润滑系的作用.swf 润滑系工作原理.swf 五、发动机的总体构造五、发动机的总体构造 六、发动机主要性能指标与特性六、发动机主要性能指标与特性 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性 能优劣的依据。同时，发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进能

11、优劣的依据。同时，发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进 和创新。和创新。 1 1 、动力性指标、动力性指标表征发动机作功能力大小的指标表征发动机作功能力大小的指标。 （1）有效扭矩）有效扭矩Me或或Te （Nm） （2）有效功率）有效功率Pe（KW） 发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，它等于有效转矩与曲轴角发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，它等于有效转矩与曲轴角 速度的乘积。速度的乘积。 （3）平均有效压力）平均有效压力Pme （MPa）单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有 效压力，平均有效压力越大，发动机的作功能力越

12、强。效压力，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。 （4）发动机转速）发动机转速n（r/min） 2 2 、经济性指标、经济性指标 （1）有效热效率）有效热效率e e显示了燃料的热能转化为能被利用的有效功的百分数。显示了燃料的热能转化为能被利用的有效功的百分数。 显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的 经济性越好。经济性越好。 （2 2）有效燃油消耗率）有效燃油消耗率b be e发动机每输出发动机每输出1KW1KWh h的有效功所消耗的燃油量。的有效功所消耗的燃油量。 （g/KWg/KWh)

13、h) B B发动机单位时间内的耗油量，发动机单位时间内的耗油量，kg/hkg/h。 P Pe e发动机的有效功率，发动机的有效功率，kW。 3 10 e e P B b 六、发动机主要性能指标与特性六、发动机主要性能指标与特性 3 3、 强化指标强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升 功率和强化系数等功率和强化系数等 。 （1）升功率）升功率PL 发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功 率大，表明每升气缸工

14、作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷率大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷 都高。都高。 （2）强化系数）强化系数 平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数，记作平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数，记作pmevm。活塞平。活塞平 均速度是指发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值。均速度是指发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值。 六、发动机主要性能指标与特性六、发动机主要性能指标与特性 4 4、 速度特性速度特性 当燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能参数（有效转矩、功当燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能参数

15、（有效转矩、功 率、燃油消耗率等）随曲轴转速变化的曲线，称为速度特性曲线。率、燃油消耗率等）随曲轴转速变化的曲线，称为速度特性曲线。 n 外特性：燃料供给调节机构达到最大时所得到的总功率特性。外特性：燃料供给调节机构达到最大时所得到的总功率特性。 n 部分速度特性曲线：燃料供给调节机构其他位置下得到的特性。部分速度特性曲线：燃料供给调节机构其他位置下得到的特性。 外特性曲线分析：外特性曲线分析： （1）n=n2，扭矩最大；，扭矩最大； （2）n=n3，功率最大；，功率最大； （3）n=n5，燃油消耗率最小。，燃油消耗率最小。 六、发动机主要性能指标与特性六、发动机主要性能指标与特性 5、发动机

16、的工作状况 n工况：常以功率和转速来表征，有时也用负荷工况：常以功率和转速来表征，有时也用负荷 与转速表征。与转速表征。 n负荷：发动机发出的功率与同一转速下所能发负荷：发动机发出的功率与同一转速下所能发 出的最大功率之比。出的最大功率之比。 n某一转速下的负荷某一转速下的负荷 工况工况a 负荷为零（称发动机空载工况）负荷为零（称发动机空载工况） 工况工况b 工况工况c 工况工况d （发动机全负荷）（发动机全负荷） 工况工况e 发动机的最大功率发动机的最大功率 %4 .44%100 45 20 负荷 六、发动机主要性能指标与特性六、发动机主要性能指标与特性 %1 .71%100 45 32 负荷 %4 .44%100 45 20 负荷 %100%100 45 45 负荷 七、内燃机产品名称与型号编制七、内燃机产品名称与型号编制 1 、内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。、内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。 2 、内燃机型号、内燃机型号 （1）型号由阿拉伯数字、汉语拼音字母及有关象形字符号组成；）型号由阿拉伯数字、汉语拼音字母及有关象形字符号组成； （2）型号包括首部、中部、后部、尾部四部分。）型号包括首部、中部、后