第一章 发动机的工作原理和总体构造-2015

1、汽车发动机构造汽车发动机构造 1-1. 发动机的类型发动机的类型 一、发动机-将某一种形式的能量转变为为机械能的机器。 水力势能：水轮机； 风能 ：风轮机； 电能 ：电动机； 太阳能 ：太阳能汽车； 热能 ：燃料在发动机内部燃烧-内燃机； 燃料在发动机外部燃烧-外燃机。 二、内燃机的应用 特点：热效率高、体积小、重量轻、便于移动、起动性好 应用：广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械、摩托车、坦 克、船舰、飞机、割草机等。 内燃机与外燃机（蒸汽机）的对比内燃机与外燃机（蒸汽机）的对比 蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机 轮船轮船 割草机割草机 / 链锯链锯 发电厂发电厂 轿车轿车 卡车卡车 摩托车摩托车 飞机

2、飞机 火车火车 内燃机的应用内燃机的应用 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （1 1）按活塞运动方式）按活塞运动方式 往复活塞式往复活塞式 旋转活塞式旋转活塞式 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 液体燃料发动机液体燃料发动机 气体燃料发动机气体燃料发动机 （2 2）按燃料种类）按燃料种类 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （3 3）按行程数）按行程数 二行二行( (冲冲) )程程 四行四行( (冲冲) )程程 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （4 4）按着火方式）按着火方式 火花点火火花点火 压缩着火压缩着火 （5 5）按混合气形成方式）按混合气形成方式 均质混合均质混合 分层混合分层混合

3、（6 6）按冷却方式）按冷却方式 水冷水冷 风冷风冷 水冷和风冷发动机水冷和风冷发动机 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （7 7）按进气状态）按进气状态 非增压非增压/ /自然吸气自然吸气 增压增压 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （8 8）按气缸数）按气缸数 单缸单缸 多缸多缸 汽车发动机的分类汽车发动机的分类 （9 9）按气缸排列）按气缸排列 直列直列 V V型型 往复活塞式内燃机的基本结构往复活塞式内燃机的基本结构 往复活塞式内燃机的基本术语往复活塞式内燃机的基本术语 （1 1）上、下止点）上、下止点 活塞顶离曲轴回转中心最远处，即活塞最高位活塞顶离曲轴回转中心最远处，即活塞最高位

4、置，称为置，称为上止点上止点（Top Dead Center, TDCTop Dead Center, TDC）；）； 活塞顶离曲轴回转中心最近处，即活塞最低点，活塞顶离曲轴回转中心最近处，即活塞最低点， 称为称为下止点下止点（Bottom Dead Center, BDCBottom Dead Center, BDC）。）。 在上、下止点处，活塞的运动速度为零。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。 （2 2）活塞行程）活塞行程 活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即 上、下止点之间的距离称为上、下止点之间的距离称为活塞行程活塞行程。一般用。一般用S表

5、表 示，对应一个活塞冲程，曲轴旋转示，对应一个活塞冲程，曲轴旋转180。 （3 3）曲柄半径）曲柄半径 曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半曲柄半 径径，一般用，一般用R表示。通常活塞冲程为曲柄半径的两表示。通常活塞冲程为曲柄半径的两 倍，即倍，即S=2R。 往复活塞式内燃机的基本术语往复活塞式内燃机的基本术语 （4 4）气缸工作容积）气缸工作容积 活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积气缸工作容积。 一般用一般用Vs表示：表示： 式中：式中：D气缸直径气缸直径 mm； S活塞行

6、程活塞行程 mm。 （5 5）发动机排量）发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量发动机排量。一般用。一般用VL表示：表示： VL= Vsi 式中：式中：Vs气缸工容积；气缸工容积； i 气缸数目。气缸数目。 （6 6）燃烧室容积燃烧室容积 活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积燃烧室容积。一般。一般 用用Vc表示表示 (L)SD V 62 S 10 4 往复活塞式内燃机的基本术语往复活塞式内燃机的基本术语 （7 7） 气缸总容积气缸总容积 活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间

7、的容积称为活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积气缸总容积。一般。一般 用用Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和， 即即 VaVcVs （8 8） 压缩比压缩比 压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示气体的压缩程度，压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示气体的压缩程度， 它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值 ，即气缸总容积与燃烧，即气缸总容积与燃烧 室容积之比称为室容积之比称为压缩比压缩比。一般用。一般用表示。表示。 式中：

8、式中：Va 气缸总容积；气缸总容积；Vs 气缸工作容积；气缸工作容积； Vc 燃烧室容积；燃烧室容积； c s c cs c a V 1 V = V VVVV 往复活塞式内燃机的基本术语往复活塞式内燃机的基本术语 （9 9） 工作循环工作循环 每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进 气、压缩、作功和排气四个过程叫一个气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环工作循环。 （1010） 工况工况 发动机在某时刻的运行状况。发动机在某时刻的运行状况。 以发动机输出的有效功率和曲轴转速表示，以发动机输出的有效功率和曲轴转速表示，曲轴

9、转速即为内燃机曲轴转速即为内燃机 转速。转速。 （1111）负荷率）负荷率 内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有 效功率的比值，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。效功率的比值，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。 发动机在某转速下发出的有效功率 相同转速下所能发出的最大有效功率 X 100负荷率 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （1 1）四冲程汽油机工作原理）四冲程汽油机工作原理 进气行程进气行程 汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中 （化油

10、器式）、节气门体处（单点喷射）或进（化油器式）、节气门体处（单点喷射）或进 气道内（进气道多点喷射）进行混合，形成可气道内（进气道多点喷射）进行混合，形成可 燃混合气后被吸人气缸。燃混合气后被吸人气缸。 进气过程中，进气门开启，排气门关闭。随着进气过程中，进气门开启，排气门关闭。随着 活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸 容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压以容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压以 下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混 合气便经进气门被吸人气缸。出于进气系统有合气便经进气门被吸人气缸。出

11、于进气系统有 阻力，进气终了时气缸内的气体压力约为阻力，进气终了时气缸内的气体压力约为 0.0750.09MPa。温度达到温度达到370400 K。 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （1 1）四冲程汽油机工作原理）四冲程汽油机工作原理 压缩行程压缩行程 进气门和排气门都关闭；活塞从下止进气门和排气门都关闭；活塞从下止 点向上止点运动；压缩终了时，可燃混点向上止点运动；压缩终了时，可燃混 合气压力可达合气压力可达0.61.2 MPa， 温度可达温度可达 600700 K。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压压缩比越大，压缩终了时气缸内的压 力和温度越高，则燃烧速度越快，

12、发动力和温度越高，则燃烧速度越快，发动 机效率越高，但太大容易引起机效率越高，但太大容易引起“爆震爆震” 。 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （1 1）四冲程汽油机工作原理）四冲程汽油机工作原理 作功行程作功行程 压缩行程结束后，火花塞点火，混合气压缩行程结束后，火花塞点火，混合气 燃烧放热作功。燃烧放热作功。 进气门和排气门都关闭；活塞从上止点进气门和排气门都关闭；活塞从上止点 向下止点运动。向下止点运动。 燃烧最高压力可达燃烧最高压力可达35 MPa，最高温度，最高温度 可达可达22002800 K。 作功终了时，作功终了时， 气体压力降低到气体压力降低到0.3

13、0.5 MPa，气体温度降低到，气体温度降低到13001600 K。 1- 3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （1 1）四冲程汽油机工作原理）四冲程汽油机工作原理 排气行程排气行程 进气门关闭；进气门关闭； 排气门开启。活塞从排气门开启。活塞从 下止点向上止点运动。排气终止时，下止点向上止点运动。排气终止时， 气体压力约为气体压力约为0.1050.115 MPa， 温度约为温度约为9001200 K。 四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理 1- 3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （2 2）四冲程柴油机工作原理）四冲程柴油机工作原理 进气行程进气行

14、程 柴油机柴油机吸入气缸的是纯空气吸入气缸的是纯空气 而不是可燃混合气，在进气而不是可燃混合气，在进气 通道中通道中没有节气门没有节气门，进气阻，进气阻 力小，进气终了时气体压力力小，进气终了时气体压力 略高于汽油机而气体温度略略高于汽油机而气体温度略 低于汽油机。低于汽油机。 进气终了时气体压力约为进气终了时气体压力约为 0.0850.0850.095 MPa0.095 MPa，气体温，气体温 度约为度约为310310340 K340 K。 1- 3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （2 2）四冲程柴油机工作原理）四冲程柴油机工作原理 压缩行程压缩行程 在压缩行程接近上止

15、点时，喷在压缩行程接近上止点时，喷 油器将高压柴油以雾状喷入燃油器将高压柴油以雾状喷入燃 烧室，烧室，柴油和空气在气缸内形柴油和空气在气缸内形 成可燃混合气成可燃混合气。柴油机的压缩。柴油机的压缩 比比汽油机的压缩比大很多比比汽油机的压缩比大很多(一一 般为般为1622)，压缩终了时气体，压缩终了时气体 温度和压力都比汽油机高，大温度和压力都比汽油机高，大 大超过柴油机的自燃温度。大超过柴油机的自燃温度。 压缩终了时气体压力约为压缩终了时气体压力约为35 MPa，气体温度约为，气体温度约为7501000 K。 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 （2 2）四冲程柴油机工

16、作原理）四冲程柴油机工作原理 作功行程作功行程 在压缩终点，由于气缸内的在压缩终点，由于气缸内的 温度远高于柴油的自燃点，温度远高于柴油的自燃点， 柴油随即自行柴油随即自行压缩着火压缩着火，故，故 柴油机又称为柴油机又称为压燃机压燃机。 柴油机燃烧过程中气缸内出柴油机燃烧过程中气缸内出 现的最高压力要比汽油机高现的最高压力要比汽油机高 得多，可高达得多，可高达69 MPa，最，最 高温度也可高达高温度也可高达18002200 K。作功终了时，气体压力约。作功终了时，气体压力约 为为0.20.5 MPa，温度约为，温度约为 10001200 K。 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃

17、机工作原理 （2 2）四冲程柴油机工作原理）四冲程柴油机工作原理 排气行程排气行程 柴油机的排气行程和汽油机一柴油机的排气行程和汽油机一 样，废气同样经排气管排入到样，废气同样经排气管排入到 大气中去，排气终了时，气缸大气中去，排气终了时，气缸 内气体压力约为内气体压力约为0.1050.12 MPa，气体温度约为，气体温度约为700900 K。 1-3. 往复活塞式内燃机工作原理往复活塞式内燃机工作原理 四冲程柴油机、汽油机比较：四冲程柴油机、汽油机比较： 相同点：相同点： 1.1.每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排 气门开，其余两个冲程进、排气门均关闭。气门开，其余两个冲程进、排气门均关闭。 2.2.四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。 3.3.必须用外力起动。必须用外力