发动机1-工作原理与总体构造

第一章发动机的基本知识概述

四行程发动机工作原理

发动机的总体构造

发动机的主要性能指标与特性

武汉科技大学机械学院§1.1概述1、按燃料的使用不同分一、发动机的定义：

二、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。

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燃烧，把产生的热能转变成机械能。汽油机柴油机气体燃料发动机武汉科技大学机械学院3、按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机2、按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机二行程发动机武汉科技大学机械学院4、按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机直列式Ｖ型水平对置式直列式Ｖ型对置式武汉科技大学机械学院§1.2四行程发动机工作原理

武汉科技大学机械学院气缸cylinder气缸盖cylinderhead气缸体engineblock

气门valve凸轮轴camshaft摇臂rockerarm

活塞piston连杆connectingrod曲轴crankshaft一、基本结构

武汉科技大学机械学院基本术语

武汉科技大学机械学院武汉科技大学机械学院武汉科技大学机械学院武汉科技大学机械学院基本术语

武汉科技大学机械学院武汉科技大学机械学院武汉科技大学机械学院基本术语

武汉科技大学机械学院气缸总容积武汉科技大学机械学院压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。

例如：现代化油器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为为16～22。压缩比过大爆燃、表面自然Va－气缸总容积；Vh－气缸工作容积；

Vc－燃烧室容积；武汉科技大学机械学院工作循环

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，称为发动机排量，用表示VL。发动机排量VL=V

h

×i

Vh－气缸工作容积（气缸排量）i－气缸数目武汉科技大学机械学院二、四行程发动机工作原理武汉科技大学机械学院1、进气行程排气门关闭进气门开启大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。进气终了时气缸内压强为0.074～0.093Mpa，温度上升至353～403K

活塞下行武汉科技大学机械学院2、压缩行程进气门关闭排气门关闭PVra示功图大气压力线c上止点下止点压缩终了时气缸内压强上升至0.6～1.5Mpa，温度继续上升至600～700K。活塞上行压缩比决定温度和压力武汉科技大学机械学院3、作功行程进气门关闭排气门关闭PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点作功中气缸内最高压强可达3～5Mpa，最高温度可达2200～2800K；作功终了时气缸内压强下降至0.3～0.5Mpa，温度下降至1300～1600K。

活塞下行武汉科技大学机械学院4、排气行程进气门关闭排气门打开PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点残余废气排气终了时气缸内压强下降至0.102～0.120Mpa，温度下降至900～1200K

a

活塞上行武汉科技大学机械学院四行程柴油机工作原理武汉科技大学机械学院四行程柴油机工作原理

与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。武汉科技大学机械学院进气行程压缩行程作功行程排气行程新鲜空气四行程柴油机各行程示意图开始喷油武汉科技大学机械学院分析和比较汽油机、柴油机的工作异同?首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞

喷油器

武汉科技大学机械学院汽油机、柴油机的工作相同点：

每个工作循环曲轴转两周;每一行程曲轴转半周;只有作功行程产生动力。

汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器汽油机、柴油机的工作不同点：武汉科技大学机械学院三、四冲程汽油机、柴油机特点比较1、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。汽油机：be=270～325g/(kw.h)柴油机:be=214～285g/(kw.h)2、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。3、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。武汉科技大学机械学院4、柴油机转速低于汽油机原因：1）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，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优于柴油机。5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。6、柴油机启动困难，汽油机易启动。单缸与多缸的对比？武汉科技大学机械学院二冲程发动机工作原理活塞上行：上方—压缩下方—吸气扫气孔排气孔进气孔额外排气武汉科技大学机械学院活塞下行（下半程）上方—换气下方—预压先期排气武汉科技大学机械学院二冲程汽油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较）（一）优点：1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的功率理论上是四冲程发动机的2倍。2、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以发动机运转比较平稳。3、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。所以摩托车上多用。武汉科技大学机械学院（二）缺点：1、废气不易排除干净。2、换气时减少了有效工作行程。3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪费，经济性下降。4、同时造成环境污染。武汉科技大学机械学院思考与练习：1、发动机的定义是什么？2、发动机的分类如何？3、什么是发动机的排量、燃烧室容积和压缩比？4、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？

武汉科技大学机械学院§1.3发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统燃料系润滑系冷却系点火系起动系武汉科技大学机械学院曲柄连杆机构实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件

武汉科技大学机械学院配气机构根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门武汉科技大学机械学院燃油系武汉科技大学机械学院润滑系武汉科技大学机械学院冷却系武汉科技大学机械学院点火系武汉科技大学机械学院起动系武汉科技大学机械学院§1.4发动机的主要性能指标与特性一、动力性指标

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效转矩，用Te表示。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功率，用Pe表示。

式中：Te－有效扭矩，单位为N·m；

n－曲轴转速，单位为r/min

二者关系

武汉科技大学机械学院3发动机转速发动机转速：曲轴的每分钟的回转数标定功率：根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度4平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功武汉科技大学机械学院三、强化指标—发动机承受热负荷和机械负荷的能力

升功率:发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率强化系数：平均有效压力与活塞平均速度的乘积活塞平均速度：Vm=2Sn/60*1000=Sn/30*1000

二、经济性指标

有效热效率：燃油燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数燃油消耗率：发动机每发出1kW.h有效功率，所消耗的燃油量，称为燃油消耗率，用be(g/kW.h)表示。

be＝B/Pe*1000（g/KW.h）武汉科技大学机械学院四、紧凑性指标-用来表征发动机总体结构的紧凑程度比容积：发动机的外廓体积/标定功率比质量：发动机的干质量/标定功率五、发动机的速度特性发动机特性：发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机的特性。发动机的速度特性：发动机油门开度不变，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。发动机的外特性：发动机油门全开，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。又称为发动机的总功率特性。武汉科技大学机械学院Te外特性曲线武汉科技大学机械学院六、发动机的工况与负荷

1、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表明

。2、发动机在某一转速下的负荷：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。

Pe/kW

n/r·min-1

05045322720200035004800ⅠⅡⅢabcde分析右图发动机的负荷

武汉科技大学机械学院小结发动机常用术语工作原理发动机是将某一