模块1.发动机基本知识

1、第一章第一章 发动机的基本知识发动机的基本知识概述概述 四行程发动机工作原理四行程发动机工作原理 发动机的总体构造发动机的总体构造 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 1.1 概概 述述 发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。1 1、按燃料的使用不同分、按燃料的使用不同分汽油机汽油机柴油机柴油机一、发动机的定义一、发动机的定义： 二、发动机的分类二、发动机的分类 ： 现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸内部进行

2、燃烧，把产生的热能转变成机械能。发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。3 3、按冷却方式不同、按冷却方式不同水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机2 2、按完成一个工作循环所需行程数、按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机四行程发动机二行程发动机二行程发动机4 4、按气缸数及排列方式、按气缸数及排列方式单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机单列式单列式型型对置式对置式单列式单列式型型对置式对置式1.2 四行程发动机工作原理四行程发动机工作原理 上止点上止点 下止点下止点 活塞行程活塞行程(S) (S) 曲柄半径曲柄半径(R) (R) 气缸工作容积气缸工作容积(V h ) (V

3、 h ) 燃烧室容积燃烧室容积(Vc ) (Vc ) 气缸总容积气缸总容积(Va ) (Va ) 一、发动机结构基本术语一、发动机结构基本术语 压缩比压缩比发动机排量发动机排量工作循环工作循环动态演示动态演示 压缩比压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用比，用表示表示。 例如：例如：现代化油器式发动机压缩比一般为现代化油器式发动机压缩比一般为8 811(11(轿车有的轿车有的达达1010以上以上) )。柴油机压缩比一般为为。柴油机压缩比一般为为16162222。V Va a 气缸总容积；气缸总容积； V Vh h 气缸工作容积；气缸工作容积； V V

4、c c 燃烧室容积；燃烧室容积；工作循环工作循环 对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量排量 ，用用表示表示V VL L 。发动机排量发动机排量VL= V h i V Vh h气缸工作容积气缸工作容积 （气缸排量）（气缸排量） i i 气缸数目气缸数目二、二、 四行程发动机工作原理四

5、行程发动机工作原理观观看看演演示示 1 1、进气行程、进气行程 2 2、压缩行程、压缩行程 3 3、作功行程、作功行程 4 4、排气行程、排气行程 四行程四行程汽油机汽油机的工作原理的工作原理汽油发动机四个行程的图示1.1.进气行程进气行程. .压缩行程压缩行程. .作功行程作功行程4.4.排气行程排气行程每一行程工作的具体分析如下每一行程工作的具体分析如下 1 1、进气行程、进气行程排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启大气压力线大气压力线PVra示功图示功图上止点上止点下止点下止点示功图示功图：表示活塞表示活塞在不同位置时气缸内在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。气体压力的变化情况。进

6、气终了时气缸内进气终了时气缸内压强压强为为0.0740.0740.093Mpa0.093Mpa，温度温度上升至上升至353353403K403K 活活塞塞下下行行2 2、压缩行程、压缩行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭PVra示功图示功图大气压力线大气压力线c上止点上止点下止点下止点压缩终了时气缸内压缩终了时气缸内压强压强上升至上升至0.60.61.5Mpa1.5Mpa，温度温度继续上升至继续上升至600600700K 700K 。活活塞塞上上行行3 3、作功行程、作功行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点作

7、功中气缸内作功中气缸内最高压强最高压强可达可达3 35Mpa5Mpa，最最高温度高温度可达可达220022002800K2800K；作功终了时气；作功终了时气缸内缸内压强压强下降至下降至0.30.30.5Mpa0.5Mpa，温度温度下降下降至至130013001600K1600K。 活活塞塞下下行行4 4、排气行程、排气行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开PVr示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点残余废气残余废气排气终了时气缸内排气终了时气缸内压强压强下降至下降至0.1020.1020.120Mpa0.120Mpa，温度温度下降至下降至9009001200K1

8、200K a 活活塞塞上上行行四行程四行程柴油机柴油机工作原理工作原理 与汽油机工作与汽油机工作原理相比，只有一原理相比，只有一个行程即作功行程个行程即作功行程中，柴油机由于用中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且大、不易蒸发，且自然温度又较汽油自然温度又较汽油低，所以采用的是低，所以采用的是 压缩自燃式点火压缩自燃式点火。进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程新鲜空气新鲜空气四行程柴油机各行程示意图四行程柴油机各行程示意图开始喷油开始喷油分析和比较汽油机、柴油机的工作分析和比较汽油机、柴油机的工作异同异同?首先分别看一下汽油机和柴油机的图示

9、首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞火花塞 喷油器喷油器 思考思考四行程汽油机和柴油四行程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么相同之处呢？相同之处呢？共同特点：共同特点： 1.1.每个工作循环曲轴转两转每个工作循环曲轴转两转(720(720) )每一行程曲轴转半转每一行程曲轴转半转(180(180) )，进气行程是进气门开启，排气行程是排气，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭门开启，其余两个行程进、排气门均关闭. .2.2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是为作功行程做准备工作的

10、辅助行程，虽然作功行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少主要行程，但其它三个行程也不可缺少3.3.发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。工作循环发动机无需外力就可自行完成。 思考思考四行程汽油机和四行程汽油机和柴油机的工作循柴油机的工作循环有什么不同呢？环有什么不同呢？柴油

11、机用的是挥发性很柴油机用的是挥发性很差而燃点又较低的柴油，这差而燃点又较低的柴油，这种燃料适合于压燃式的柴油种燃料适合于压燃式的柴油发动机，因为柴油粘度较大发动机，因为柴油粘度较大而挥发性又差，故不适宜应而挥发性又差，故不适宜应用化油器供油，在压燃式发用化油器供油，在压燃式发动机中几乎都是使用高压动机中几乎都是使用高压燃油泵与高压喷油咀供油。燃油泵与高压喷油咀供油。汽油机用的是靠进气负压吸取燃汽油机用的是靠进气负压吸取燃油的化油器或电喷装置来供给雾化油的化油器或电喷装置来供给雾化燃油，燃油雾化后还要靠发动机的燃油，燃油雾化后还要靠发动机的结构与热量来进一步地汽化和混合结构与热量来进一步地汽化和

12、混合成匀质燃汽；而柴油机则是靠高压成匀质燃汽；而柴油机则是靠高压燃油泵挤压供应出液态燃油，再通燃油泵挤压供应出液态燃油，再通过高压喷油咀，向汽缸燃烧室内直过高压喷油咀，向汽缸燃烧室内直接喷出雾状燃油射流。接喷出雾状燃油射流。图1-40 柴油发动机的压缩比比汽油机大，使得发动机效益较高。柴油发动机的压缩比比汽油机大，使得发动机效益较高。柴油机少有做成小排量的；除了个别发动机是强制风冷，多柴油机少有做成小排量的；除了个别发动机是强制风冷，多数柴油机都是水冷散热方式。由于柴油机压缩比较高，燃料数柴油机都是水冷散热方式。由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。燃烧非

13、常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。 汽油机：汽油机：be=270325 g/(kw.h) 柴油机柴油机: be=214285 g/(kw.h)图1-42 汽油机是靠瞬间高温的电火花来点燃匀质汽化燃料，对汽油机是靠瞬间高温的电火花来点燃匀质汽化燃料，对燃汽质量要求较高；而柴油机则是靠压缩缸内空气产生的燃汽质量要求较高；而柴油机则是靠压缩缸内空气产生的高温来引燃油雾着火燃烧。柴油机由于无点火系，所以故高温来引燃油雾着火燃烧。柴油机由于无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。器等，其

14、成本较高，并且加工较难。（如图（如图1-45、1-46）6、柴油机转速低于汽油机、柴油机转速低于汽油机原因：原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其受到）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。导致运动时惯性力较大。 2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油机。优于柴油机。 7、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。柴油部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优

15、于汽油机，机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。而微粒排放较高。8、柴油机启动困难，汽油机易启动。、柴油机启动困难，汽油机易启动。1 1、 发动机的定义是什么？发动机的定义是什么？2 2、 发动机的分类如何？发动机的分类如何？3 3、 什么是发动机的排量、燃烧室容积和压缩比？什么是发动机的排量、燃烧室容积和压缩比？4 4、汽油机和柴油机在可燃混合气形成方式和点火、汽油机和柴油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同？它们在结构上有何区别？方式上有何不同？它们在结构上有何区别？ 1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造两两大大机机构构曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构

16、五五大大系系统统燃料系燃料系润滑系润滑系冷却系冷却系点火系点火系起动系起动系点此观看录像点此观看录像 桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机的曲柄连杆机构桑塔纳发动机的曲柄连杆机构桑桑塔塔纳纳发发动动机机的的配配气气机机构构桑塔纳轿车汽油供给系桑塔纳轿车汽油供给系桑塔纳发动机冷却系桑塔纳发动机冷却系桑塔纳发动机润滑系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图桑桑塔塔纳纳发发动动机机点点火火系系桑桑塔塔纳纳轿轿车车起起动动机机1.4 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性一、动力性指标一、动力性指标 1 1、有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有、有效转矩：发动

17、机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用效转矩，用TeTe表示表示 。2 2、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效功率，用功率，用PePe表示。表示。 式中：式中：T Te e 有效扭矩，单位为有效扭矩，单位为NmNm； n n 曲轴转速，单位为曲轴转速，单位为r/minr/min 二者关系二者关系 三、发动机的速度特性三、发动机的速度特性 指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。规律。 二二、经济性指标、经济性指标 燃油消耗率：燃油消耗率：只

18、发动机每发出只发动机每发出1 1有效功率，在有效功率，在1 1小时内所消耗小时内所消耗的燃油质量，成为燃油消耗率，用的燃油质量，成为燃油消耗率，用b be e表示。表示。 四、发动机的工况与负荷四、发动机的工况与负荷 1 1、工况（指发动机的工作状况）：、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明 。 2 2、发动机在某一转速下的负荷：、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率是当时发动机发出的功率与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。与同一转速下所有可能发出的最大

19、功率之比，以百分数表示。 Pe/kW n/rmin-1 0 050504545323227272020200035004800abcde分析分析右图右图发动发动机的机的负荷负荷 1.5 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 首部首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。 中部中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。径符号等组成。 后部：后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。结构特征和用途特

20、征符号，以字母表示。 尾部尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。时，由制造厂选用适当符号表示。一、内燃机型号由以下四部分组成一、内燃机型号由以下四部分组成二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义(1) (1) 汽油机汽油机 1E65F1E65F： 表示单缸，二行程，缸径表示单缸，二行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 4100Q-44100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径100mm100mm，水冷车用，第四种变型产品，水冷车用，第四种变型产品 TJ376QTJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径表示三缸，四行程，缸径76mm76mm，水冷车用，水冷车用，TJTJ表示系列符号表示系列符号 CA488CA488： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径88mm88mm，水冷通用型，水冷通用型，CA