项目2-发动机基本知识

项目二、发动机的工作原理和总体构造

找一发动机图片定义：将某一种形式的能量转化为机械能的机器热力发动机：将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机器，简称热机，如内燃机和外燃机等。①内燃机②外燃机内燃机的特点：热效率高、结构紧凑、体积小、质量轻、便于移动等。分为：活塞式、燃气轮机式一、发动机的基本概念两个机构：曲柄连杆机构、配气机构

五大系统：

燃料供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统二、发动机的总体构造气缸体（1）水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体；（2）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造;（3）气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间；（4）在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。曲柄连杆机构作用：是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构曲柄连杆机构组成：进气门、排气门、摇臂、气门间隙调节器、凸轮轴以及凸轮轴定时带（齿）轮等。作用：使可燃混合气及时充入气缸，并及时从气缸排出废气。配气机构燃料供给系统组成：燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。作用：把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等；作用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。点火系统冷却系统组成：水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗、分水管以及气缸体和气缸盖内铸出的水套等。功用：把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。水泵节温器风扇散热器盖水温表水套分水管放水阀百叶窗散热器风扇水泵润滑系统功用：减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。组成：机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。起动系统起动系统包括起动电机及其附属装置。其作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。1.按活塞运动方式2.按燃料分类

3．按着火方式分类4.按冷却方式分类

5．按工作循环冲程数

6．按缸数与排列分类

7.按发动机进气形式

三、发动机的分类1.按活塞运动方式三、发动机的分类汽油发动机柴油发动机气体燃料发动机双燃料发动机2.按燃料种类三、发动机的分类3.按点燃方式三、发动机的分类4.按冷却方式三、发动机的分类5.按工作行程三、发动机的分类6.按缸数和排列单缸多缸：双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等。单列式双列式：V形、对置式对置式三、发动机的分类7.按进气状态三、发动机的分类四、发动机型号编制规则1、工作循环(WorkingCycle)

2、上、下止点（TopDeadCenter、BottomDeadCenter）

3、活塞行程

（pistontravel）4、曲柄半径5、气缸工作容积(Volume)

6、发动机排量(Displacement)五、发动机的常用术语7、燃烧室容积

8、气缸总容积

9、压缩比(Compressionratio)

10、工况

11、负荷率负荷率其实是个在某特定发动机转速下，扭矩的百分比相对概念，它的严格定义为是指同发动机转速下，部分节气门下发出的扭矩与节气门全开时发出的最大扭矩之比值。对于汽油机来讲，一个通俗的表达为，某个发动机转速下，部分节气门开度下的进气量与节气门全开时的进气量也可以代表负荷率。原因在于汽油燃烧系统一般的看作是空燃比为1的均质燃烧系统，其扭矩输出模式为进气充量量调节”。Toyota或Honda等日企更倾向于使用进气量表达负荷率。而欧美更多采用扭矩表达负荷率。节气门开度与扭矩不呈线性关系，并不能准确表达负荷率的概念。但仍有部分公司在开发试验中沿用这个概念，比如PSA及国内些企业。对于柴油机来讲，其燃烧系统工作原理是质调”即在额定转速以下，喷油量与扭矩输出呈线性关系。因此某转速下，部分油门开度下的喷油量与全油门时喷油量之比可以准确表达负荷率的概念。但有个例外，如果转速超出额定转速，进入超转速区域（如在高怠速时），喷入燃烧室的油全部用来克服发动机的摩撺功，对外输入扭矩为零。这个时刻，发动机就没有负荷。六、四冲程发动机工作原理进气行程（Intake）

进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。

空气和汽油的混合物被吸入气缸，在气缸内进一步混合形成可燃混合气。

进气终了时，气缸内气体压力约为0.08～0.09MPa，温度达到320～400K（46.85—106.85℃）。注：0℃=273.15K（开氏温标）四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气1、四冲程汽油机的工作原理示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况排气门关闭进气门开启活塞大气压力线PVra示功图上止点下止点进气行程（Intake）压缩行程（Compression）

进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动;气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。

压缩终了时，混合气压力可达0.8～1.5MPa，温度可达600～750K。

采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引起“爆震”和“表面点火”，通常ε=6~11

进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/VcPVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa压缩行程作功行程（Power/Expansion）

进排气门仍然关闭。

压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。

燃烧最高压力可达3～6.5MPa，最高温度可达2200～2800K。作功终了时，气体压力降低到0.35～0.5MPa，气体温度降低到1200～1700K。进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa

作功终了：温度1200~1700K，压力300~500kPa

作功行程排气行程（Exhaust）

进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。

膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。

排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.105～0.12MPa，温度约为900～1100K。进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200K压力105~125kPa残余废气排气行程四冲程发动机工作原理进气压缩作功排气2、四冲程柴油机的工作原理进气行程（Intake）

进入气缸的是纯净的空气。

因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高，约为0.085～0.095Ma，而温度略低，约为310～340K。压缩行程（Compression）

柴油机的压缩比大(一般为16～22)，压缩终了时缸内气体压力约为3～5MPa，温度约为750～1000K，都比汽油机的高。

压缩终了温度超过柴油的自燃温度。作功行程（Power/Expansion）

压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温度高于柴油自燃温度，柴油自行着火燃烧。

燃烧气体最高压力6～9MPa，最高温度也可高达1800～2500K。

作功终了时，气体压力约为0.2～0.5MPa，温度约为1000～1200K。排气行程（Exhaust）

排气终了时，缸内残余废气压力约为0.105～0.12MPa，气体温度约为700～900K。汽油机和柴油机的比较：P15-P161.每完成一个工作循环，曲轴转两周，每一行程曲轴转过180度。2.四个行程中，仅有做功行程产生动力，其余三个行程为做功的辅助行程，都要消耗一定能量。3.第一个循环须靠外力驱动曲轴完成进气和压缩行程，做功行程开始后，循环可持续进行。4.可燃混合气的形成位置不同。5.汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车；6.柴油机压缩比大，经济性好，多用于5t以上的货车等；七、二冲程发动机工作原理两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。第一冲程第二冲程第一冲程：活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜空气的压缩。第二冲程：活塞由