动机的工作原理与总体构造

1、发动机的分类发动机的分类 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那内燃机名称及型号编制规那么么 第一章第一章 发动机的工作原理和总体发动机的工作原理和总体构造构造发动机的分类发动机的分类 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

2、复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸内部进行燃烧，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 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

3、缸工作容积气缸工作容积(V h ) (V 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、发动机结构根本术语一、发动机结构根本术语 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

4、h 气缸工作容积；气缸工作容积； V Vc 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 Vh气缸工作容积气缸工作容积 气缸排量气缸排量 i 气缸数目气缸数目Vh= D2

5、S 10-6/4 L二、二、 四行程发动机工作原理四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

6、置时气缸内气体压力的变化情况。气体压力的变化情况。进气终了时气缸内进气终了时气缸内压强压强为为0.0740.0740.09Mpa0.09Mpa，温度温度上升至上升至310310340K340K 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

7、压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点作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翻开排气门翻开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剩余废气剩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0.1020.1020.120Mpa0.120Mp

8、a，温度温度下降至下降至9009001200K1200K 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差异较大，柴油机差异较大，柴油机由于用的柴油粘度由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸比汽油大、不易蒸发，且自燃温度又发，且自燃温度又较汽油低，所以采较汽油低，所以采用的是用的是 压缩自燃式点火压缩自燃式点火。 多缸发动机结构特点 单缸发动机问题：功率小，转速不均匀，工作振动大，现代汽车发动机都是多缸发动机，用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。 多缸发动机结构特点：由多个结构相同的气缸组成，它们

9、共用一个机体，一根曲轴。曲轴的曲柄布置应该使各缸作功行程均匀分布在720曲轴转角内。多缸发动机各缸的做功间隔角曲轴转720i角i为气缸数，如4缸发动机曲轴相邻工作缸的曲柄夹角为180，曲轴每转180便有一个气缸作功。气缸数越多，发动机工作越平稳。 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汽油机、柴油机的工作汽油机、柴油机的工作相同相同点：点： 每个工作循环曲轴转两周每个工作循环曲轴转两周; ; 每一行程曲轴转半周每一行程曲轴转半周; ; 只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。 汽油机汽

10、油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器汽油机、柴油机的工作汽油机、柴油机的工作不同不同点：点：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 汽油机与柴油机优劣比较：汽油机与柴油机优劣比较：(1)汽油机：汽油机：优：转速高、质量小、工作噪声小、起动容易、优：转速高

11、、质量小、工作噪声小、起动容易、工作稳定、操作省力、适应性好、制造和维修工作稳定、操作省力、适应性好、制造和维修费用低费用低劣：燃油消耗率高、经济性差劣：燃油消耗率高、经济性差(2)柴油机：柴油机：优：压缩比高，经济性好，没有电气和点火系统优：压缩比高，经济性好，没有电气和点火系统的故障的故障劣：转速低、质量大、制造和维修费用高劣：转速低、质量大、制造和维修费用高活塞上行: 上方压缩 下方吸气 二冲程汽油发动机二冲程汽油发动机进气孔排气孔扫气孔活塞下行(上半程): 上方作功 下方预压 二冲程汽油发动机二冲程汽油发动机活塞下行(下半程): 上方换气 下方预压 二冲程汽油发动机二冲程汽油发动机活塞

12、下行(下半程): 上方换气 下方预压 二冲程汽油发动机二冲程汽油发动机 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 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:发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构的旋转运动而输出动力的机构桑桑塔塔纳纳发发动动机机的的配配气气机机构构配气机构：配气机构：将可燃混合气将可燃混合气及时充入气缸及时充入

13、气缸并及时从气缸并及时从气缸排出废气排出废气桑塔纳轿车燃料供给系桑塔纳轿车燃料供给系: 根据发动机各种工况要求，形成具有一定数量和浓度的根据发动机各种工况要求，形成具有一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，并将燃烧生成的废气排出发动机。可燃混合气供入气缸，并将燃烧生成的废气排出发动机。桑塔纳发动机冷却系：桑塔纳发动机冷却系：散热，保证发动机在散热，保证发动机在最适宜的温度下工作最适宜的温度下工作桑塔纳发动机润滑系：减少运动零件的摩桑塔纳发动机润滑系：减少运动零件的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并局部地冷却擦阻力，减轻机件的磨损，并局部地冷却摩擦零件摩擦零件桑塔纳发桑塔纳发动机点火动机点火系：系：保证

14、按保证按规定时刻及规定时刻及时点燃气缸时点燃气缸中被压缩的中被压缩的可燃混合气可燃混合气桑塔纳轿桑塔纳轿车起动机车起动机使静止的发动使静止的发动机起动并转入机起动并转入自行运转自行运转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

15、 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。 燃油消耗率越低，燃油经济性越好燃油消耗率越低，燃油经济性越好 发动机外特性：发动机外特

16、性：当节气门开度到达当节气门开度到达最大时，所得到的最大时，所得到的速度特性称为发动速度特性称为发动机外特性机外特性发动机局部特性：发动机局部特性：在节气门其他开度在节气门其他开度情况下得到的速度情况下得到的速度特性称为局部特性特性称为局部特性四、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：一般用它的功率与曲轴、工况指发动机的工作状况：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说明转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来说明 。 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

17、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 f内燃机名称及型号编制规那么内燃机名称及型号编制规那么 首部：为产品特征代号首部：为产品特征代号( (产品系列符号和换代标产品系列符号和换代标志符号志符号) )，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。需主管部门核准。 中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和

18、缸径符号等组成。号和缸径符号等组成。 后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需尾部：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。要区分时，由制造厂选用适当符号表示。一、内燃机型号由以下四局部组成一、内燃机型号由以下四局部组成二、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

19、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，CACA表示系列符号表示系列符号 (2) (2) 柴油机柴油机 195195： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径95mm95mm，水冷通用型，水冷通用型 165F165F： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 6135Q6135Q： 表示六缸，四行程，缸径表示六缸，四行程，缸径135mm135mm，水冷车用，水冷车用 X4105X4105： 表示四缸