第二章汽车发动机工作原理和总体构造

1、第二章第二章 汽车发动机工作原理和总体构造汽车发动机工作原理和总体构造2.1 往复活塞式内燃机基本结构与2.4 2.2 往复活塞式2.5 内燃机产品名称及型号编制规则2.3汽车发动机总体构造汽车发动机总体构造2.1 基本结构与一 发动机常用术语发动机常用术语发动机常用术语发动机常用术语发动机常用术语1. 上止点活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。2. 下止点活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。3. 活塞行程活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上

2、、下止点之间的距离称为活塞行程。一般用s表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180。4. 曲柄半径曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R5. 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，称为气缸工作容积。一般用Vs表示：式中：D气缸直径，单位mm； S活塞行程，单位mm；发动机常用术语发动机常用术语6. 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燃烧室容积。一般用 Vc 表示。7. 气缸总容积活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用 Va 表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃

3、烧室容积之和，即VaVcVs发动机常用术语发动机常用术语8. 发动机排量多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用 VL表示： VL= i*Vs式中：Vs气缸工作容积； i 气缸数目。9. 压缩比气体压缩前的容积与气体压缩后的容积比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用表示。 压缩比是发动机中一个非常重要的概念，表示了气体的压缩程度发动机常用术语发动机常用术语10.二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作循环（曲轴旋转一周）。11.四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作循环（曲轴旋转一周）。12.负荷率（负荷）：发动机某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的

4、最大有效功率之比。 表示：百分数。：某时刻的运行状况； 一般用 表示。发动机常用术语发动机常用术语1.四冲程发动机点燃式发动机：汽油机压燃式发动机：柴油机2.二冲程发动机 (自学）二冲程汽油机：点燃二冲程柴油机：压燃2.2 往复活塞式一一. .四冲程发动机的基本工作原理四冲程发动机的基本工作原理使使燃料燃料在气缸中燃烧在气缸中燃烧，形成形成高温、高高温、高压压的燃气，的燃气，推动活塞并通过连杆带推动活塞并通过连杆带动曲轴旋转，将动曲轴旋转，将燃料燃烧产生的热燃料燃烧产生的热能转变为机械能能转变为机械能。二.四冲程汽油机工作原理l 活塞运动过程活塞运动过程l 气缸气缸压力及温度变化压力及温度变化

5、l 进进、排气门状态排气门状态 随或变化的曲线图变化的曲线图。表示：P-V或P=图四冲程汽油机工作原理 进气行程 曲线 ra 表示进气行程, 活塞从上止点(r)向下止点(a)运动，进气过程开始时，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。 四冲程汽油机工作原理 压缩行程 曲线 ac 表示压缩行程, 活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点(c)时压缩行程结束。压缩终了时可燃混合气压力

6、可达 0.61.2MPa，温度可达 600700K。 四冲程汽油机工作原理 作功行程 曲线 cb 表示作功行程, 包括燃烧过程和膨胀过程，压缩行程接近上止点时，火花塞点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，Z 点最高压力可达 35MPa，最高温度可达 22002800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点(b)时，作功行程结束，气体压力降低到0.30.5MPa，气体温度降低到 13001600K。四冲程汽油机工作过程 排气行程 曲线br表示排气行程, 活塞从下止点向上止点运动，把废气强制排出

7、到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。排气终止(r)时，气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.115MPa，温度约为9001200K。 四冲程汽油机工作过程名名 称称 活塞运活塞运动方向动方向气门状态气门状态曲轴转角曲轴转角动力动力曲轴旋转曲轴旋转曲线曲线示功图示功图对应对应进进 气气 飞轮惯性力飞轮惯性力压压 缩缩 飞轮惯性力飞轮惯性力作作 功功排排 气气 飞轮惯性力飞轮惯性力上上-下下开关0180ra 进气门开启进气门开启到关闭时期到关闭时期排气门进气门下下-上上开关540720br上上-下下关关360540cz下下-上上 关关180360ac排气门开排气门开启到关闭

8、启到关闭时期时期三.四冲程柴油机与汽油机比较进气冲程做功冲程压缩冲程排气冲程四冲程柴油机示功图四冲程柴油机示功图汽汽油油机机示功图示功图特征点特征点进气终点进气终点a 压缩终点压缩终点c(1)Pa Pa Pa汽，汽， TaTa柴柴TaTa汽汽, ,(3)T(3)Tmax max P Pmaxmax并不同时达并不同时达到到压力p/ Mpa0.080.090.81.53.06.50.350.50.1050.12 温度T/ K3203806007502200280012001500900 1100 自然自然吸气吸气柴柴油油机机压力p/ Mpa0.0850.09535690.20.50.1050.12

9、温度T/ K31034075010001800220010001200 700900四冲程发动机示功图特征点的热力参数比较四冲程发动机示功图特征点的热力参数比较增增 压压 柴柴 油机油机压力压力p/ Mpa 0.0130.250.130.25 9160.50.80.120.13 温度温度 T/ K320450320450230026001300150010001100 柴油机柴油机 电控单点或多点（化油电控单点或多点（化油器式）器式） 新鲜充量新鲜充量纯空气纯空气 汽油汽油+空气空气=可燃可燃混合气形成装置混合气形成装置燃烧室燃烧室单点喷射：节气门体单点喷射：节气门体 多点喷射：进气管道多点喷

10、射：进气管道早期化油器式汽油机：早期化油器式汽油机： 化油器化油器点火方式点火方式 压燃压燃火花塞点火火花塞点火 压缩比压缩比1822 69 工作循环中缸内工作循环中缸内气体状态参数气体状态参数 Pc 、Tc 较高较高 Tc、 Pc 较低，较低，TbTb、Pb Pb 高于高于柴油机的柴油机的TbTb、PbPb 四冲程柴油机与汽油机比较四冲程柴油机与汽油机比较柴油机柴油机电控（化油器式）汽油机电控（化油器式）汽油机功率调功率调节方式节方式 每循环喷油量每循环喷油量“质调节质调节”进入气缸混合气量的多少进入气缸混合气量的多少( (节气门调节节气门调节) )“量调节量调节”变化大，变化大，每循环吸入

11、空气量基本每循环吸入空气量基本相等相等 变范围不大变范围不大结构结构燃油供给系统燃油供给系统（喷油泵、高压油管、（喷油泵、高压油管、喷油器）喷油器）点火系统（火花塞、分电器、点火系统（火花塞、分电器、点火线圈）点火线圈） 四冲程柴油机与汽油机比较四冲程柴油机与汽油机比较思考题四冲程汽油机和柴油机四冲程汽油机和柴油机工作原理和结构差异的工作原理和结构差异的根本原因是什么根本原因是什么汽油与柴油理化特性不同汽油与柴油理化特性不同1. 汽油机优点：转速高、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低缺点：燃油消耗率高，燃油经济性差2. 柴油机优点：压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低20%-30%，

12、且价格低，所以燃油经济性好缺点：转速低、不易蒸发，低温起动性差、噪声较大、质量大、要求有较高的零部件强度、刚度，制造维修费用高四冲程柴油机与汽油机优缺点对比自学：单缸二冲程内燃机工作原理 二冲程汽油机 二冲程柴油机 二冲程、四冲程比较二冲程汽油机结构第一行程：活塞自下向上运动，进行上方压缩，下方进气；接近上止点时，火花塞打火，混合气燃烧。第二行程：活塞自上向下运动，在上方做功和换气，下方进行混合气与压缩。二冲程柴油机思考题1. 理论上理论上它的功率应等于四冲程发它的功率应等于四冲程发动机的动机的二倍二倍。2. 由于作功频率较大，二冲程发动由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较机的运转比较均匀

13、平稳均匀平稳。3. 构造简单，质量较小。构造简单，质量较小。4. 易受磨损和经常需要修理的运动易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。部件数量较少。5. 换气时间短，换气质量较差。换气时间短，换气质量较差。2.3 汽车发动机总体构造1 机体组2 曲柄连杆机构3 配气机构4 供给系5 点火系6 润滑系7 冷却系8 起动系1 机体组结构：缸体，缸盖，曲轴箱安装运动件和附属机构的支承架；安装运动件和附属机构的支承架；整机的支承基础整机的支承基础作用：2 曲柄连杆机构：结构A 是主要运动机构：活塞作往复直线运动；曲轴作旋转运动；连杆作平面运动 B 活塞力变为曲轴转矩，输出动力（能量转换机构）其他冲程

14、利用飞轮中储存的动能克服各种阻力作用：活塞、连杆、曲轴、飞轮3 配气机构结构：作用：定时启、闭进、排气门，实现缸内充量的更换气门组、传动组、驱动组 汽油机燃油系统和进、排气系统的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃油系统和进、排气系统的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。4 供给系结构：燃油供给系、空气供给（进、排气系统）柴油机燃油供给系汽油机供给系5 点火系火花塞、点火线圈、分电器、电源设备定时以足够的能量点燃缸内被压缩的可燃混合气结构：作用:6 润滑系机油滤清器、机油道、机油泵、机油散热器等u减磨u冷却u密封u防锈u清洗返回作用：结构：桑塔纳发动机润滑系示意图7 冷却系水冷、 风冷、 复合水泵、散热器、风扇、节温器散热类型：结构：作用：桑塔纳发动机冷却系示意图8 起动装置起动电机、传递机构、离合装置可靠起动结构：作用： 动力性指标 经济性指标 强化指标 紧凑性指标 环境指标 可靠性指标 耐久性指标 工艺性指标内燃机调整和运行特性（曲线）2