柴油机构造讲义1

1、 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束汽车发动机构造讲义汽车发动机构造讲义 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束2第一章第一章 汽车发动机的总体构造和工作原理汽车发动机的总体构造和工作原理（目录）（目录）1.1 1.1 内燃机的分类内燃机的分类1.2 1.2 内燃机的基本结构及术语内燃机的基本结构及术语1.3 1.3 四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理1.4 1.4 二冲程发动机工作原理二冲程发动机工作原理 1.5 1.5 发动机的总体构造发动机的总体构造 1.6 1.6 发动机的性能指标发动机的性能指标 1.7 1.7 内燃机型号编制规则内燃机型号编制规则 总目录总目录 返回本章返

2、回本章结束结束3第一章第一章 汽车发动机的总体构造和工作原理汽车发动机的总体构造和工作原理 1.1 内燃机的分类内燃机的分类 *内燃机：汽油机、柴油机、煤气机、燃气轮机内燃机：汽油机、柴油机、煤气机、燃气轮机 *外燃机：蒸汽机和气轮机外燃机：蒸汽机和气轮机l常用的往复活塞式内燃机分类方法如下：常用的往复活塞式内燃机分类方法如下：l1、按燃料分类、按燃料分类l有柴油机、汽油机、煤气（包括各种代用燃料）机等。有柴油机、汽油机、煤气（包括各种代用燃料）机等。l2、按一个工作循环的行程数分类、按一个工作循环的行程数分类l有四冲程内燃机、二冲程内燃机。有四冲程内燃机、二冲程内燃机。l3、按燃料着火方式分

3、类、按燃料着火方式分类l有压燃式内燃机、点燃式内燃机。有压燃式内燃机、点燃式内燃机。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束4l4、按冷却方式分类、按冷却方式分类l有水冷式内燃机、风冷式内燃机。有水冷式内燃机、风冷式内燃机。l5、按进气方式分类、按进气方式分类l有自然吸气式内燃机、增压式内燃机。有自然吸气式内燃机、增压式内燃机。l6、按气缸数目分类、按气缸数目分类l有单缸内燃机、多缸内燃机。有单缸内燃机、多缸内燃机。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束5l7、按气缸排列分类、按气缸排列分类l有直列式内燃机、有直列式内燃机、V型内燃机、卧式内燃机、对置气缸型内燃机、卧式内燃机、对置气缸内燃机

4、等。内燃机等。l 图图1-1 气缸排列形式气缸排列形式 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束6l8、按转速或活塞平均速度分类、按转速或活塞平均速度分类l有高速内燃机；中速内燃机；低速内燃机有高速内燃机；中速内燃机；低速内燃机l9、按用途分类、按用途分类l有农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用有农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、铁路机车用、船用及发电用等内燃机。、铁路机车用、船用及发电用等内燃机。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束71.2 内燃机的基本结构及术语内燃机的基本结构及术语l一、基本结构一、基本结构 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束8l二、基本术语二、基本术语l1、上止点

5、、下止点及活塞行程、上止点、下止点及活塞行程l2、气缸工作容积、气缸工作容积l上、下止点所包容的气缸容积称为气缸工作上、下止点所包容的气缸容积称为气缸工作容积，用容积，用Vs表示。表示。l l式中式中 D气缸直径（气缸直径（mm）；）；l S活塞行程（活塞行程（mm）。）。26( )4 10sDVSL 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束9l3、内燃机排量、内燃机排量l内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，用量，用VL表示。表示。l式中式中i气缸数；气缸数；l Vs气缸工作容积（气缸工作容积（L）。）。26( )4 10LsDViVSiL 总目录

6、总目录 返回本章返回本章结束结束10l4、燃烧室容积、燃烧室容积l活塞位于上止点时的气缸容积称为燃烧室活塞位于上止点时的气缸容积称为燃烧室容积，也称压缩容积。用容积，也称压缩容积。用VC表示。表示。l5、气缸总容积、气缸总容积l气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸总容积，用总容积，用Va表示。表示。l Va = Vs + Vc 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束11l6、压缩比、压缩比l气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。表示。l l7、工况、工况l内燃机在某一时刻的运行状况简称为工况。以内燃机在某一时刻

7、的运行状况简称为工况。以该时刻内燃机输出的有效功率或转矩及其相应该时刻内燃机输出的有效功率或转矩及其相应的曲轴转速表示。的曲轴转速表示。1ascscccVVVVVVV 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束121.3 四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理l1.3.1 四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束13 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束141.3.2 四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束151.4 二冲程发动机作原理二冲程发动机作原理l1.4.1 二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理la）

8、压缩；b）进气（可燃混合气）；c）燃烧；d）排气 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束16l 图1-7 二冲程内燃机的示功图 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束171.4.2 二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机工作原理 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束181.4.3 汽油机与柴油机、汽油机与柴油机、四冲程与二冲程内燃机的比较四冲程与二冲程内燃机的比较l1、四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较、四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较l两者主要相同点：两者主要相同点：l1）每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排）每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占气等四个活塞行程，

9、每个行程各占180曲轴转曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。l2）四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余）四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。三个是耗功行程。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束19l两者主要不同之处：两者主要不同之处：l1）汽油机的可燃混合气在缸外部开始形成并延）汽油机的可燃混合气在缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长。柴油机续到进气和压缩行程终了，时间较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很近终了时开始

10、，并占小部分作功行程，时间很短。短。l2）汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机）汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃。所以又称汽油机为点燃式内燃机，则是自燃。所以又称汽油机为点燃式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机称柴油机为压燃式内燃机 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束202、二冲程与四冲程发动机比较、二冲程与四冲程发动机比较l1）曲轴每转一周完成一个工作循环，作功）曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。当曲轴转速相同时，二冲程内燃机一次。当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍。由于曲轴每转一周作功一次，因此曲倍

11、。由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。轴旋转的角速度比较均匀。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束21l2）二冲程内燃机的换气过程时间短，仅）二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的为四冲程内燃机的1/3左右。另外，进、左右。另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净气，新气可能流失，废气也不易清除干净。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。l3）曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有）曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。进、排气门，而使

12、结构大为简化。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束221.5 发动机的总体构造发动机的总体构造l发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统和有害排放物控制装润滑系统、起动系统和有害排放物控制装置组成。如果是汽油机，还包括点火系统置组成。如果是汽油机，还包括点火系统。若为增压发动机，还应有增压系统。若为增压发动机，还应有增压系统。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束23 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束24 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束25 总目录总目录

13、 返回本章返回本章结束结束26 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束27 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束281.6 发动机的性能指标发动机的性能指标l一、动力性指标一、动力性指标l动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。l1、有效转矩、有效转矩l发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作Te，单位为单位为Nm，有效转矩与曲轴角位移的乘积即为

14、，有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。发动机对外输出的有效功。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束29l2、有效功率、有效功率l发动机在单位时间对外输出的有效功称发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作为有效功率，记作Pe，单位为，单位为kW。l式中：式中：Te有效转矩，有效转矩，Nm；l n曲轴转速，曲轴转速，r/min。3210()609550eeeT nnPTkW 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束30l3、发动机转速、发动机转速l发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用n表示，单位为表示，单位为r/min。

15、l在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束31l4、平均有效压力、平均有效压力l单位气缸工作容积发出的有效功称为平均单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作有效压力，记

16、作Pme，单位为，单位为Mpa。显然。显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。越强。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束32二、经济性指标l1、有效热效率、有效热效率l燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作效率，记作e。l2、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率l发动机每输出发动机每输出1kWh的有效功所消耗的燃油量称为有效燃的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作油消耗率，记作be，单位为，单位为g/(kWh)。be可按下式计算：可按下式计算：l式中：式中：B发动机在单位时间

17、内的耗油量，发动机在单位时间内的耗油量，kg/h，可由，可由试验测定；试验测定；Pe发动机的有效功率，发动机的有效功率，kW。310eeBbP 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束33三、强化指标三、强化指标l强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的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。评价指标，一般包括升功率和强化系数等。l1、升功率、升功率l发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效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。功率称为升功率。l2、强化系数、强化系数l平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数平均有效压力

18、与活塞平均速度的乘积称为强化系数。31030SnCm 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束34四、紧凑性指标四、紧凑性指标l1、比容积、比容积l发动机外廊体积与其标定功率的比值称为比容发动机外廊体积与其标定功率的比值称为比容积。积。l2、比质量、比质量l发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。发动机质量。l比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束35五、环境指标l环境指标主要指发动机排气

19、品质和噪声水平。由环境指标主要指发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。当前，排放性发动机排气和噪声对环境的污染。当前，排放性和噪声水平已成为发动机的重要性能指标。和噪声水平已成为发动机的重要性能指标。l在排放性方面，目前主要限制一氧化碳（在排放性方面，目前主要限制一氧化碳（CO）、）、各种碳氢化合物（各种碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（）、氮氧化合物（NOx）及）及除水以外的任何液体或固体微粒的排放量。除水以

20、外的任何液体或固体微粒的排放量。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束36六、可靠性指标l可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评，正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等里程、主要零件的损坏率等。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束37七、耐久性指标l耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。通常用发动机的大修续正常工作的极限时间。通常用发动机的大

21、修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶里程数来衡量。行驶里程数来衡量。l大修里程的长短与发动机的结构特点、强化程大修里程的长短与发动机的结构特点、强化程度、零件的材料及加工精度以及使用条件等诸度、零件的材料及加工精度以及使用条件等诸多因素有密切关系多因素有密切关系。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束38八、工艺性指标l工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好，则工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和便于制造，便于维修，就可以

22、降低生产成本和维修费用。维修费用。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束39九、发动机速度特性九、发动机速度特性l发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，利用特性曲线可以简单而关系称为发动机特性，利用特性曲线可以简单而又方便地评价发动机性能。又方便地评价发动机性能。l发动机的有效功率发动机的有效功率Pe、有效转矩、有效转矩Te和有效燃油和有效燃油消耗率消耗率be, 随发动机转速随发动机转速n的变化关系称为发动的变化关系称为发动机机速度特性速度特性（图（图1-14）。）。l节气门全开时测得的速度特性称为节气门全开时测得的速度特性称

23、为外特性外特性、节气、节气门部分开启时测得的速度特性称为门部分开启时测得的速度特性称为部分速度特性部分速度特性。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束401 1外特性；外特性；2 2、3 3、4 4节气门开度分节气门开度分别为别为7575、5050、2525的部分速的部分速度特性度特性 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束41l工况工况a a 负荷为零（称为发负荷为零（称为发动机空转工况）；动机空转工况）；l工况工况b b 负荷负荷l工况工况c c 负荷负荷l工况工况d d 负荷（即发动机全负荷（即发动机全负荷）。负荷）。%4 .44%1004520%1 .71%1004532%100%1

24、004545 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束421.7 内燃机型号编制规则内燃机型号编制规则l1）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机、汽车机、煤气机、沼气机、双（多如柴油机、汽车机、煤气机、沼气机、双（多种）燃料发动机等。种）燃料发动机等。l2）内燃机型号由阿位伯数字、汉语拼音字母和）内燃机型号由阿位伯数字、汉语拼音字母和GB 1883中关于气缸布置所规定的象形字符号中关于气缸布置所规定的象形字符号组成。组成。 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束433）内燃机型号由四部分组成）内燃机型号由四部分组成 总目录总目录 返回本章返回本章结束结束44气缸布置形式符号