第二章 发动机工作原理及总体构造

第二章发动机工作原理与总体构造发动机基本术语与类型发动机简单工作原理发动机性能指标汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造第一节发动机基本术语和类型发动机基本术语发动机分类发动机总体构造汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造一、发动机的基本术语工作循环进气压缩作功排气汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造发动机结构示意图汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造上止点（TopDeadCenter）活塞离曲轴旋转中心最远的位置下止点（BottomDeadCenter）活塞离曲轴旋转中心最近的位置活塞行程S上下止点之间的距离曲柄半径R曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离气缸工作容积VS（L）活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积VS=(π/4)D2·S×10-6汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造内燃机排量VL（L）所有气缸的工作容积之和VL=i·VS燃烧室容积（压缩容积）VC活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积气缸总容积Va气缸工作容积与燃烧室容积之和Va=VS+VC压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积之比ε=Va/VC=1+VS/VCε表示气缸内气体被压缩的程度ε↑→（压缩终了气体）P、T↑汽油机一般7～10，柴油机一般14～22汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造热能动力装置（热机）内燃机直接以燃料燃烧所生成的燃料产物为工质的热机活塞式内燃机（汽车发动机）往复活塞式旋转活塞式燃气轮机外燃机燃料燃烧加热其它工质（水）蒸气机汽轮机二、发动机的分类汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造根据所用燃料种类汽油机柴油机代用燃料（非石油燃料）发动机酒精、氢气、甲醇发动机等气体燃料发动机天然气、液化石油气等汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造按冲程数四冲程发动机二冲程发动机汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造按气缸数单缸发动机、多缸发动机按气缸排列方式直列立式、直列卧式、V型发动机按冷却方式风冷发动机、水冷发动机按进气方式增压发动机、非增压发动机按着火方式点燃式发动机、压燃式发动机汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造三、发动机的总体构造汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造机体组机体气缸体+曲轴箱的连铸体构成气缸的零件称做气缸体支承曲轴的零件称作曲轴箱骨架作用，安装各个机构和系统气缸盖组成燃烧室，布置各零件汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造曲柄连杆机构主要件活塞、连杆、曲轴功用将活塞的往复直线运动→曲轴的旋转运动，对外输出动力活塞连杆组曲轴飞轮组机体组汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造配气机构功用定时开启和关闭进排气门主要部件气门组传动组汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造供给系统燃油供给系统将燃油及时供给气缸进、排气系统将空气及时供给气缸将废气及时排除汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造点火系统汽油机点燃混合气汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造冷却系功用防止发动机过热，及时散热分类风冷系水冷系汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造润滑系功用润滑、冷却、清洁、密封、防腐润滑方式压力润滑飞溅润滑汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造起动系利用外力起动发动机汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造第二节发动机简单工作原理四冲程内燃机工作循环四冲程汽油机工作原理四冲程柴油机工作原理二冲程内燃机工作原理汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造一、四冲程内燃机工作循环工作循环进气行程压缩行程作功行程排气行程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造工作循环特点行程活塞运动气门状态曲轴转角功用进气门排气门第一上→下开关00→1800进气第二下→上关关1800→3600压缩第三上→下关关3600→5400作功第四下→上关开5400→7200排气汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造二、四冲程汽油机工作原理进气行程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造由进气门开启到进气门关闭进气提前角早于上止点开启增加进入气缸内的混合气量进气晚关角迟于下止点关闭减少进气过程所消耗的功进气终了时刻p：约为0.07~0.09MPa<大气压T：约为320~380K>大气温度汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造压缩行程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造由进气门关闭到活塞移到上止点（压缩上止点）进气门关闭排气门关闭活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高p：约为0.8~1.5MPaT：约为600~750K汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造作功行程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造燃气压力推动活塞由上止点移至下止点火花塞跳火，点燃可燃混合气，燃烧气体的体积急剧膨胀进气门关闭排气门关闭高温高压燃气推动活塞下行，对外作功p：高达3.0~6.5MPaT：高达2200~2800K作功行程结束时p：约为0.35~0.5MPaT：约为1200~1500K汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造排气行程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造从排气门开启到排气门关闭的时刻排气提前角早于下止点开启减少气缸内的废气量排气晚关角迟于上止点关闭减少排气过程消耗的功排气终了时，残余废气p：0.105~0.12MPaT：900~1100K气门重叠角在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造三、四冲程柴油机工作原理汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造进气行程吸入的只是纯净空气进气系统阻力较小，残余废气的温度较低进气行程结束时P：约为0.085~0.095MPaT：约为310~340K压缩行程压缩比大压缩行程终了时P：高达3~5MPaT：高达750~1000K汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造作功行程喷油器高压雾状喷油（10~20MPa）柴油蒸发汽化，形成可燃混合气温度远高于柴油的自燃点（600K）燃气压力、温度迅速升高，膨胀作功最大压力和温度P：高达6~9MPaT：高达1800~2200K作功行程结束时P：0.2~0.5MPaT：1000~1200K排气行程排气终了时残余废气P：约为0.105~0.12MPaT：约为700~900K汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造四、二冲程内燃机工作原理曲轴箱换气式二冲程汽油机换气机构进气孔排气孔扫气孔工作过程上行冲程下行冲程汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造上行冲程（第一行程）活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点扫气：活塞由下止点→关闭扫气孔额外排气：排气孔未关压缩：三个孔均关，直到上止点进气：活塞上行到进气孔打开，新鲜混合气进入曲轴箱下行冲程（第二行程）活塞由上止点移至下止点作功：排气孔和扫气孔均关闭，进气孔未关，直至排气孔打开进气：混合气被压缩直至进气孔关闭先期排气：排气孔开启，膨胀后的废气排出扫气：扫气孔打开→活塞到下止点汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造二冲程：结构简单、维护容易；燃烧效率低，动力不大四冲程：燃烧效率高，动力强；结构复杂，维护相对困难汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造第三节发动机的性能指标主要性能指标速度特性与负荷内燃机产品名称汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造一、主要性能指标发动机的性能指标用来衡量发动机性能好坏的标准动力性指标：表征内燃机对外作功能力经济性指标：发动机油耗环境指标：排放性和噪声水平强化指标：承受热负荷和机械负荷的能力紧凑性指标：表征发动机总体结构紧凑程度可靠性指标：表征发动机正常持续工作能力耐久性指标：主要零件磨损损坏的极限时间工艺性指标：制造工艺性和维修工艺性好坏汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造1.动力性指标有效转矩发动机对外输出的转矩Te（单位：N·m）有效功率发动机曲轴的输出功率Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)Te—有效转矩（N·m）n—曲轴转速（r/min）汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数n（单位：r/min）n一般范围车用汽油机：4000~6000r/min车用柴油机：2000~4000r/min平均有效压力单位气缸工作容积输出的有效功pme（单位：MPa）平均有效压力↑→发动机作功能力↑pme一般范围：汽油机：0.65~1.2MPa柴油机：0.6~0.95MPa汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造标定功率/标定转速标定工况：发动机在标定功率/标定转速下的工作状况（可靠性和寿命）同一发动机用途不同，标定功率不同标定功率≠最大功率，是根据发动机用途制定的有效功率最大使用限度发动机产品标牌上数据（华晨宝马325i）最大功率[Kw(Ps)/rpm]：160(218)/6500最大扭矩(N·m/rpm)：250/2750–4250汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造有效热效率ηe燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数有效燃油消耗率be发动机每输出1KW·h有效功率所消耗的燃油量be=(B/Pe)×103[g/(KW·h)]B—每小时的燃油消耗量（kg/h）Pe—有效功率（kW）2.经济性指标汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造3.环境指标有害排放物汽油机主要是废气中的CO和HC的量对柴油机主要是废气中的NOx和颗粒的排放量发动机的噪声是汽车噪声的主要来源约占城市噪声的75%GB：轿车噪声≯82dB（A）汽车构造第二章发动机工作原理与总体构造三、内燃机产品名称首部中部后部尾