汽车发动机之——第1章 发动机基本知识ppt课件

1、兰州工业高等专科学校交通工程系第第1 1章章 发动机根本知识发动机根本知识汽车构造汽车构造 1.按所用燃料分：汽油机、柴油机一、分类一、分类1.1 1.1 概述概述 2. 按冲程分：四冲程式和二冲程式1.1 1.1 概述概述 3.3.按冷却方式分：水冷式和风冷式按冷却方式分：水冷式和风冷式1.1 1.1 概述概述 4.按气缸数目分：单缸发动机和多缸发动机1.1 1.1 概述概述 5. 按气缸陈列方式分：单列式和双列式V型。1.1 1.1 概述概述 6.按进气形状分：增压和非增压1.1 1.1 概述概述7.按活塞运动方式分：往复活塞式和旋转活塞式1.1 1.1 概述概述 目前，运用最广、数量最多

2、的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车发动机也有用柴油机的。以风冷或二冲程活塞式内燃机为动力的汽车为数不多。特别是从20世纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲程活塞式内燃机为动力的轿车了。1.1 1.1 概述概述 二、 汽车发动机的根本构造1.1 1.1 概述概述1.1.任务循环任务循环6.6.熄灭室容积熄灭室容积2.2.上、下止点上、下止点3.3.活塞行程活塞行程4.4.气缸任务容积气缸任务容积5.5.内燃机排量内燃机排量7.7.气缸总容积气缸总容积8.8.紧缩比紧缩比三、汽车发动机

3、的根本术语三、汽车发动机的根本术语1.1 1.1 概述概述 1. 1. 任务循环任务循环 每一个任务循环包括进气、紧缩、作功和排气四每一个任务循环包括进气、紧缩、作功和排气四个过程，即由进气、紧缩、做功、排气个过程，即由进气、紧缩、做功、排气4 4个过程组个过程组成的循环称为发动机的任务循环。成的循环称为发动机的任务循环。1.1 1.1 概述概述 2.2.上、下止点上、下止点 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。1.1 1.1 概述概述3.3.活塞行程：上、下止点之间的间隔。普通用活塞行

4、程：上、下止点之间的间隔。普通用s s表示。表示。对应一个活塞行程，曲轴旋转对应一个活塞行程，曲轴旋转180180。1.1 1.1 概述概述4.4.曲柄半径曲柄半径曲轴旋转中心到曲曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的间柄销中心之间的间隔称为曲柄半径，隔称为曲柄半径，普通用普通用R R表示。通常表示。通常活塞行程为曲柄半活塞行程为曲柄半径的两倍，即径的两倍，即s=2R s=2R 。曲柄半径曲柄半径1.1 1.1 概述概述 5.5.气缸任务容积气缸任务容积 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸任务容上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸任务容积。积。1.1 1.1 概述概述 6.6.内燃机排量内燃机排量

5、内燃机一切气缸任务容积的总和称为内燃机排量。内燃机一切气缸任务容积的总和称为内燃机排量。1.1 1.1 概述概述 7.7.熄灭室容积熄灭室容积 活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所构成的空间称为熄灭室，其容积称为熄灭室容以下所构成的空间称为熄灭室，其容积称为熄灭室容积，也叫紧缩容积。积，也叫紧缩容积。1.1 1.1 概述概述 8.8.气缸总容积气缸总容积 气缸任务容积与熄灭室容积之和为气缸总容积。气缸任务容积与熄灭室容积之和为气缸总容积。1.1 1.1 概述概述 9.9.紧缩比紧缩比 气缸总容积与熄灭室容积之比称为紧缩比气缸总容积与熄灭室容积之

6、比称为紧缩比 。 紧紧缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被紧缩的程度。紧缩比越大，紧缩终了时气缸内的气体被紧缩的程度。紧缩比越大，紧缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。的气体压力和温度就越高。1.1 1.1 概述概述一、四冲程汽油机任务原理一、四冲程汽油机任务原理n发动机把热能转换成机械能首先必需进气，把可燃混发动机把热能转换成机械能首先必需进气，把可燃混n合气合气( (或新颖空气或新颖空气) )引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合n气气( (或新颖空气或新颖空气) )紧缩，紧缩接近终点时点燃

7、可燃混合气紧缩，紧缩接近终点时点燃可燃混合气( (或或n将柴油高压喷入气缸内构成可燃混合气并引燃将柴油高压喷入气缸内构成可燃混合气并引燃) )；可燃混合；可燃混合n气着火熄灭，膨胀推进活塞下行实现对外作功；最后排出气着火熄灭，膨胀推进活塞下行实现对外作功；最后排出n熄灭后的废气。即进气、紧缩、作功、排气四个过程。把熄灭后的废气。即进气、紧缩、作功、排气四个过程。把n这四个过程叫做发动机的一个任务循环，任务循环不断地这四个过程叫做发动机的一个任务循环，任务循环不断地n反复，就实现了能量转换，使发动机可以延续运转。反复，就实现了能量转换，使发动机可以延续运转。n把完成一个任务循环，曲轴转两圈把完成

8、一个任务循环，曲轴转两圈(720(720) )，活塞上下往，活塞上下往n复运动四次的发动机，称为四冲程发动机。复运动四次的发动机，称为四冲程发动机。1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理1.1.进气行程进气行程 活塞在曲轴的带动下活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此由上止点移至下止点。此时排气门封锁，进气门开时排气门封锁，进气门开启。在活塞挪动过程中，启。在活塞挪动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸气缸容积逐渐增大，气缸内构成一定的真空度。空内构成一定的真空度。空气和汽油的混合物经过进气和汽油的混合物经过进气门被吸入气缸，并在气气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合构成可燃缸内

9、进一步混合构成可燃混合气。混合气。上止点上止点下止点下止点1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 2.2.紧缩行程紧缩行程 进气行程终了后，进气行程终了后，曲轴继续带动活塞由曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。下止点移至上止点。这时，进、排气门均这时，进、排气门均封锁。随着活塞挪动，封锁。随着活塞挪动，气缸容积不断减小，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被紧气缸内的混合气被紧缩，其压力和温度同缩，其压力和温度同时升高。时升高。上止点上止点下止点下止点1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 3.3.作功行程作功行程 紧缩行程终了时，安装紧缩行程终了时，安装在气缸

10、盖上的火花塞产生电在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个气点燃，火焰迅速传遍整个熄灭室，同时放出大量的热熄灭室，同时放出大量的热能。熄灭气体的体积急剧膨能。熄灭气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。胀，压力和温度迅速升高。在气体压力的作用下，活塞在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并经由上止点移至下止点，并经过连杆推进曲轴旋转作功。过连杆推进曲轴旋转作功。这时，进、排气门仍旧封锁。这时，进、排气门仍旧封锁。上止点上止点下止点下止点1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 4.4.排气行程排气行程 排气行程开场，

11、排排气行程开场，排气门开启，进气门依然封气门开启，进气门依然封锁，曲轴经过连杆带动活锁，曲轴经过连杆带动活塞由下止点移至上止点，塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的熄灭气体此时膨胀过后的熄灭气体( (或称废气或称废气) )在其本身剩余在其本身剩余压力和在活塞的推进下，压力和在活塞的推进下，经排气门排出气缸之外。经排气门排出气缸之外。当活塞到达上止点时，排当活塞到达上止点时，排气行程终了，排气门封锁。气行程终了，排气门封锁。上止点上止点下止点下止点1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 任务过程运动情况及气缸内温度与压力的变化情况任务过程运动情况及气缸内温度与压力的变化情况 压

12、力单位：压力单位：MPa MPa 活塞行活塞行程程活塞运动活塞运动气门开闭情气门开闭情况况气缸压力气缸压力气缸温度气缸温度备注备注进气进气向下运动向下运动进气门开进气门开排气门关排气门关0.0750.0750.090.09 ( (终了终了) )370K370K400K 400K ( (终了终了) )可燃混合可燃混合气气紧缩紧缩向上运动向上运动进气门关进气门关排气门关排气门关 0.6 0.61.2 1.2 ( (终了终了) )600K600K700K700K ( (终了终了) )上止点火上止点火花塞点火花塞点火作功作功向下运动向下运动进气门关进气门关排气门关排气门关最高压力最高压力3 35 50

13、.30.30.50.5终了终了最高最高220022002800K2800K1300130016001600终了终了排气排气向上运动向上运动进气门关进气门关排气门开排气门开 0.1050.1050.1250.125 ( (终了终了) )900K900K1200K1200K ( (终了终了) )1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 二、二、 四冲程柴油机任务原理四冲程柴油机任务原理 四冲程柴油机的任务循环同样包括进气、紧四冲程柴油机的任务循环同样包括进气、紧缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运

14、动与汽油进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全一样。只是由于柴油和汽油的运用性能不机完全一样。只是由于柴油和汽油的运用性能不同，使柴油机和汽油机在混合气构成方法及着火同，使柴油机和汽油机在混合气构成方法及着火方式上有着根本的差别。方式上有着根本的差别。1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 1.1.进气行程进气行程 在柴油机进气行程在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是中，被吸入气缸的只是纯真的空气。纯真的空气。 2.2.紧缩行程紧缩行程 由于柴油机的紧缩由于柴油机的紧缩比大，所以紧缩行程终比大，所以紧缩行程终了时气体压力高。了时气体压力高。1.2 1.2 发动机的根

15、本任务原理发动机的根本任务原理 3.3.作功行程作功行程 在紧缩行程终了时，在紧缩行程终了时，喷油泵将柴油泵入喷油器，喷油泵将柴油泵入喷油器，并经过喷油器喷入熄灭室。并经过喷油器喷入熄灭室。细微的油滴蒸发汽化，迅细微的油滴蒸发汽化，迅速与空气混合构成可燃混速与空气混合构成可燃混合气。由于气缸内的温度合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火熄灭。此柴油随即自行着火熄灭。 4.4.排气行程排气行程 排气行程开场，排气排气行程开场，排气门开启，进气门依然封锁，门开启，进气门依然封锁，熄灭后的废气排出气缸。熄灭后的废气排出气缸。1.2 1.2 发动机的根本任

16、务原理发动机的根本任务原理 任务过程运动情况及气缸内温度与压力的变化情况任务过程运动情况及气缸内温度与压力的变化情况 压力单位：压力单位：MPa MPa 活塞行程活塞行程活塞运动活塞运动气门开闭情气门开闭情况况压力压力温度温度/K/K备注备注进气行程进气行程向下运动向下运动进气门开进气门开排气门关排气门关0.0790.0790.0930.093 ( (终了终了) )300300370370 ( (终了终了) )纯空气纯空气紧缩行程紧缩行程向上运动向上运动进气门关进气门关排气门关排气门关3.53.54.54.5 ( (终了终了) )75075010001000 ( (终了终了) )上止点喷油上止

17、点喷油压燃压燃作功行程作功行程向下运动向下运动进气门关进气门关排气门关排气门关6 69 9最高最高0.20.20.40.4终了终了20002000250025001200120015001500排气行程排气行程向上运动向上运动进气门关进气门关排气门开排气门开0.1050.1050.1250.125 ( (终了终了) )80080010001000 ( (终了终了) )1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 三、二冲程汽油机任务原理三、二冲程汽油机任务原理 二冲程内燃机的任务循环是在两个活塞行二冲程内燃机的任务循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一周的时间内完成的。在四冲程内程即曲轴

18、旋转一周的时间内完成的。在四冲程内燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过程。在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸程。在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机任务内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机任务循环的不同之处主要在于换气过程。循环的不同之处主要在于换气过程。1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 四、四、 二冲程柴油机任务原理二冲程柴油机任务原理 1 1第一行程第一行程活塞由下止点移至上止点。活塞由下止点移至上止点。 2 2第二行

19、程第二行程活塞由上止点移至下止点。活塞由上止点移至下止点。二冲程柴油机任务原理二冲程柴油机任务原理1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 1. 1.四冲程汽油机和柴油机的共同点四冲程汽油机和柴油机的共同点1)1)每个任务循环曲轴转两转每个任务循环曲轴转两转(720(720) )每一行程曲轴转每一行程曲轴转半转半转(180(180) )，进气行程是进气门开启，排气行程是，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其他两个行程进、排气门均封锁。排气门开启，其他两个行程进、排气门均封锁。2)2)四个行程中，只需作功行程产生动力，其它三个行四个行程中，只需作功行程产生动力，其它三个

20、行程是辅助行程。程是辅助行程。3)3)发动机运转的第一个循环，必需有外力使曲轴旋转发动机运转的第一个循环，必需有外力使曲轴旋转完成进气、紧缩行程，着火后，完成作功行程，依托完成进气、紧缩行程，着火后，完成作功行程，依托曲轴和飞轮储存的能量便可自行完成以后的行程，以曲轴和飞轮储存的能量便可自行完成以后的行程，以后的任务循环发动机无需外力就可自行完成。后的任务循环发动机无需外力就可自行完成。 五、四冲程汽油机与柴油机的比较五、四冲程汽油机与柴油机的比较1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理2 2、四冲程汽油机与柴油机的不同点、四冲程汽油机与柴油机的不同点1)1)混合气构成方式不同

21、混合气构成方式不同 汽油机的汽油和空气在气缸外混合，进气行程进入汽油机的汽油和空气在气缸外混合，进气行程进入气缸的是可燃混合气。气缸的是可燃混合气。 柴油机进气行程进入气缸的是纯空气，柴油是在作柴油机进气行程进入气缸的是纯空气，柴油是在作功行程开场阶段喷入气缸，在气缸内与空气混合。功行程开场阶段喷入气缸，在气缸内与空气混合。2)2)点火方式不同点火方式不同 汽油机用电火花点燃混合气。汽油机用电火花点燃混合气。 柴油机是用高压将柴油喷入气缸内，靠高温气体加热柴油机是用高压将柴油喷入气缸内，靠高温气体加热自行着火熄灭，即着火方式不同。所以汽油机有点火系，自行着火熄灭，即着火方式不同。所以汽油机有点

22、火系，因此柴油机那么无点火系。因此柴油机那么无点火系。 1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理3.3.汽油发动机和柴油发动机的比较汽油发动机和柴油发动机的比较1) 1) 汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造本钱低。在轿车、轻型货车等运用广泛。制造本钱低。在轿车、轻型货车等运用广泛。2) 2) 柴油机的紧缩比高，热效率高，燃油耗费率低，柴油机的紧缩比高，热效率高，燃油耗费率低，同时柴油价钱较低，因此，柴油机的燃料经济性同时柴油价钱较低，因此，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少，排放性能较好。能好，而且柴油机的排气污染少

23、，排放性能较好。但缺陷是转速低，质量大，噪声大，振动大，制但缺陷是转速低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。在货车上大量运用，也运用在造和维修费用高。在货车上大量运用，也运用在一些轿车上。一些轿车上。 1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理1.2 1.2 发动机的根本任务原理发动机的根本任务原理 汽油机由一机组、两大机构和五大系统组成，汽油机由一机组、两大机构和五大系统组成，即由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃即由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供应系、光滑系、冷却系、点火系和起动料供应系、光滑系、冷却系、点火系和起动系组成；系组成； 柴油机由一机组、两大机构和

24、四大系统柴油机由一机组、两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供应系、光滑系、冷却系和起动系组成，柴供应系、光滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需求点火系。油机是压燃的，不需求点火系。1.3 1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造1.3 1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造1.1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构功用：将活塞的往复功用：将活塞的往复直线运动转化为曲轴的直线运动转化为曲轴的旋转运动对外输出动力。旋转运动对外输出动力。组成：主要由气缸体、组成：主要由气缸体、气缸盖、油底壳、活塞、气缸盖、油底壳、活塞、连杆、曲轴和飞轮等

25、零连杆、曲轴和飞轮等零件组成。件组成。1.3 1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造2.2.配气机构配气机构功用：根据发动机的任务循环和任务过程，定时开功用：根据发动机的任务循环和任务过程，定时开启和封锁进气门和排气门。启和封锁进气门和排气门。组成：普通由气门、气门弹簧、凸轮轴、正时齿轮、组成：普通由气门、气门弹簧、凸轮轴、正时齿轮、齿形皮带、摇臂、挺柱等组成。齿形皮带、摇臂、挺柱等组成。1.3 1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造3.3.燃料供应系燃料供应系功用：按照发动机每一气缸内所进展的任务循环或发功用：按照发动机每一气缸内所进展的任务循环或发火次序的要求，定时将燃油和空气及时地供应气缸，火次序的要求，定时将燃油和空气及时地供应气缸，并将熄灭后的废气及时排除。并将熄灭后的废气及时排除。组成：主要由组成：主要由油箱、油泵、油箱、油泵、汽油滤清器、汽油滤清器、喷油器、喷油泵、喷油器、喷油泵、化油器、空气滤化油器、空气滤清器、进