情境一 发动机的工作原理与总体认知

情境一发动机的工作原理和总体构造技能目标知识目标1、认识发动机各系统的具体位置。2、能根据发动机铭牌了解发动机性能参数。1、掌握发动机的工作原理和总体构造；2、理解发动机主要性能指标与特性；3、掌握内燃机产品名称和型号编制规则任务一认识发动机的概念和类型发动机是将某一种形式的能量转化为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。长城精灵--GW4G13汽油机

发动机型号：GW4G13主要搭载车型：长城精灵城炫丽城酷熊等

排气量(ml)：1.298

最大功率(kW)/转速(r/min)：71／6000

怠速(r/min)：800最高转速(r/min)：6600

发动机型式：直列四缸

最大扭矩(Nm)/转速(r/min)：123/4200

气门数：16排放标准：欧Ⅳ

配气机构形式：顶置双凸轮轴燃油系统形式(柴油机型填写)是否采用增压系统：否发动机净质量(kg)：93

外形尺寸(长×宽×高)(㎜)：600×597×613

发动机缸体材料：铝缸径*行程(㎜)：75×73.5

升功率(kW/L)：54.7比功率(kW/kg)：0.76压缩比：10.51升扭矩(Nm/L)：94.8比扭矩(Nm/kg)：1.32燃料种类：汽油有效燃油消耗率(g/kW·h)：256

发动机是汽车最主要的总成之一，动力的来源。被称为汽车的“心脏”。任务1认识发动机的概念和类型1．上止点（TopDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最远的位置2．下止点（BottomDeadCenter）·活塞离曲轴旋转中心最近的位置3．活塞行程S·上下止点之间的距离4．曲柄半径R·曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离5．气缸工作容积VS（单位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×10-3任务1认识发动机的概念和类型视频6．燃烧室容积（余隙容积）VC·活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积7．气缸最大容积Va

·活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va=VS+VC8．内燃机排量VL·所有气缸的工作容积之和VL=i·VS9．压缩比ε·气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比·ε=1+VS/VC·ε越大，循环热效率越高·汽油机ε=7～9·柴油机ε=18～22任务1认识发动机的概念和类型发动机热力发动机非热力发动机内燃机外燃机活塞式内燃机往复活塞式内燃机旋转活塞式内燃机燃气轮机蒸汽机往复活塞式内燃机在汽车上应用最为广泛，今后所讲的汽车用发动机如未特殊说明均指往复活塞式内燃机。任务一认识发动机的概念和类型任务1认识发动机的概念和类型汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类。(1)按所用的燃料分类 可分为液体燃料发动机(汽油机、柴油机等)和气体燃料发动机(如天然气发动机、液化石油气发动机等)。(2)按发火方式分类 可分为压燃式发动机与点燃式发动机。任务1认识发动机的概念和类型(2)按发火方式分类 可分为压燃式发动机与点燃式发动机。任务1认识发动机的概念和类型(3)按冷却方式分类 可分为水冷式发动机和风冷式发动机。任务1认识发动机的概念和类型(4)按进气状态分类 可分为非增压（自然吸气）发动机与增压发动机。任务1认识发动机的概念和类型（5）按冲程数分类可分为二冲程和四冲程发动机。任务1认识发动机的概念和类型（6）按气缸数分类可分为单缸发动机和多缸发动机任务1认识发动机的概念和类型（7）按气缸中心线与水平面关系分类可分为立式、斜置式和卧式发动机康明斯卧式全电控发动机QSK19-R单缸、立式、四冲程、自然风冷

单缸、卧式、四冲程、自然风冷任务1认识发动机的概念和类型（8）按气缸间的排列方式分类可分为直列式、对置式和V形发动机按气缸排列方式分类单缸发动机水平对置式发动机直列四缸发动机V形6缸发动机新马六MZR2.5升直列四缸发动机下面这台发动机属于那种类型？下面这台发动机属于那种类型？雷诺威赛帝发动机透视下面这台发动机属于那种类型？任务2认识发动机的总体构造机体及曲柄连杆机构配气机构燃油供给系点火系（汽油机）冷却系润滑系起动系发动机总体构造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供给系点火系冷却系润滑系起动系一．机体组包括气缸盖、气缸体和油底壳作用：作为发动机各机构、各系统的装配机体，本身许多部分也是其他系统的组成部分。在进行结构分析时一般将机体组列入曲柄连杆机构二．曲柄连杆机构组成：活塞、连杆、曲轴、飞轮等，包括活塞连杆组和曲轴飞轮组作用：将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动对外输出动力

3．配气机构（如图2-5）·功用：定时开启和关闭进排气门·主要部件：进气门、排气门、摇臂、凸轮轴、凸轮轴定时带轮等4．供给系统·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成·作用：将燃油系统和空气混合成成分合适的可燃混合气，及时地供入气缸，并将燃烧后的废气及时排出·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等示例：电控汽油喷射系统的供给系统5．点火系统（如图2-6）·功用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气·主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器、蓄电池和发电机等6．冷却系（如图2-7）·功用：防止发动机过热，及时散发热量·分类：风冷、水冷·主要部件：水泵、风扇、散热器、储水箱、节温器、分水管、水套7．润滑系（如图2-8）·功用：润滑、冷却、清洁、密封、防腐·润滑方式——·飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑·压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾·主要部件：集滤器、机油泵、滤清器、润滑油道、各种阀体等8．起动系（如图2-9）·功用：内燃机不能自行起动，需借助外力使之运转·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮■配气机构■曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图宝马5系发动机宝马两款发动机获09年华德氏十佳发动机大众双增压发动机四冲程汽油机的工作原理

1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程任务3认识发动机简单工作原理任务3发动机简单工作原理1．四冲程发动机的简单工作原理·四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。2．四冲程内燃机工作循环·第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0º转到180º（活塞位于上止点为0ºCA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。·第二冲程：下止点—上止点，180º～360º，气体被压缩，进排气门均关闭·第三冲程：上止点—下止点，360º～540º，气体膨胀，进排气门均关闭；·第四冲程：下止点—上止点，540º～720º，废气被排出，排气门打开。四冲程汽油机的工作原理进气行程示功图：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温度370~440K，压力75~90kPa

大气压力线PVra示功图上止点下止点压缩行程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

作功行程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1500~1700K，压力300~500kPa

排气行程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残余废气四冲程发动机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程370~44075~90kPa压缩行程600~800600~1500kPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程900~1200105~125kPa四冲程柴油机的工作原理

柴油发动机以压缩点火的方式，利用空气的高温点燃柴油，产生动力。

四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300~370K压力800~900kPa

温度800~1000K压力3~5MPa

瞬时：温度1800~2200K压力5~10MPa

温度800~1000K压力105~400kPa

终了：温800~1000K压力105~400kPa

柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)柴油机工作时各行程状态参数压力进气行程320~350800~900kPa压缩行程800~10003~5MPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)5~10MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程800~1000105~125kPa思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么异同之处呢？可燃混合气的形成和点燃方法不同。

主流的四冲程柴油发动机（图右）与四冲程汽油发动机（图左）的设计类似，主要差别在于压缩点火与火花塞点火。新一代的柴油发动机大多采用共轨直喷技术，而汽油发动机则朝向缸内燃油直喷的方向发展。

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。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。二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构四冲程VS二冲程二冲程柴油机的工作原理（一）结构

1、有排气阀，无排气口。

2、进气口设置在气缸上部，进气口和扫气口为同一气口。

3、通过扫气泵扫气。

（二）工作原理第一冲程：活塞从下止点到上止点。最开始，通过扫气泵换气；当进气口被关闭后，对进入到气缸内的空气进行压缩；快到上止点时喷油器喷油入燃烧室，油气混合自燃起来。第二冲程：活塞从上止点到下止点。气缸内的燃气燃烧膨胀做功；活塞下移排气阀打开排气；露出扫气孔后开始利用扫气泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门带扫气泵的气门-气孔式二冲程柴油机工作原理思考1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？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。（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。三角转子发动机工作原理

发动机主要性能指标1.动力性指标：指内燃机对外作功能力的指标

（1）有效转矩Te：曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：N·m（2）有效功率Pe:发动机曲轴的输出功率

Pe=Te(2πn/60)×10-3(KW)·Te—有效扭矩，单位为N·m

·n—曲轴转速，单位为r/min

（3）曲轴转速：指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min