清华大学 课件 汽车构造I 汽车发动机基本知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,造I,汽车构造I,1,清华大学汽车工程系,赵雨东,主要内容和学时安排,汽车发动机根本知识4,学时,发动机机体2学时,曲柄连杆机构3学时,气门机构3学时,进排气、增压系统及排放,控制装置3学时,汽油机燃油供给系统4,学时,柴油机燃油供给系统4,学时,汽油机点火系统2学时,发动机冷却系统2学时,发动机润滑系统2学时,发动机起动系统与电源,1学时,发动机管理系统2学时,汽车发动机根本知识,汽车总体结构,汽车发动机工作原理,汽车发动机的分类,发动机的总体构造,发动机的主要性能,内燃机产品名称和型号编制规那么,汽车总体结构,发动机,底盘,车身,电气系统,发动机,底盘,车身,电气系统,汽车发动机根本知识,汽车总体结构,汽车发动机工作原理,汽车发动机的分类,发动机的总体构造,发动机的主要性能,内燃机产品名称和型号编制规那么,发动机工作原理根本结构,发动机往复活塞式内燃机,1机体,2曲柄连杆机构,3气门机构,4冷却系,5润滑系,6起动系,7供给系,8点火系(汽油机),发动机工作原理常用术语1,工作循环,由,进气,、,压缩,、,作功,和,排气,等,四个工作过程,组成的封闭过,程。周而复始,地进行这些过,程，内燃机才,能持续地作功,。,发动机工作原理常用术语2,上、下止点,活塞顶离曲轴回转中心最远处，即活,塞最高位置，称为上止点Top,Dead Center, TDC；,活塞顶离曲轴回转中心最近处，即活,塞最低点，称为下止点Bottom,Dead Center, BDC；,在上、下止点处，活塞的运动速度为,零。,发动机工作原理常用术语3,活塞行程,上、下止点,间的距离S称,为活塞行,程,；,曲轴的回转,半径R称为曲,柄半径，,S=2R,。,上止点,S,下止点,R,D,S,10,6,(L),发动机工作原理常用术语4,气缸工作容积,活塞从上止点到下止点所扫过的容,积称为气缸工作容积；,2,4,D气缸直径 mm；,S活塞行程 mm。,V,h,=,式中：,发动机工作原理常用术语5,发动机排量,所有气缸工作容积的总,和称为,发动机排量,，记,作V,L,式中：,V,h,气缸工,作容,积；,i 气缸数目。,V,L,=,V,h,i,发动机工作原理常用术语6,燃烧室容积,活塞位于上止点时,活塞顶面以上与气,缸盖底面以下之间,形成的容积称为,燃,烧室容积,，,记作V,C,汽油机,柴油机,发动机工作原理常用术语7,气缸总容积,活塞位于下止点时，活塞顶部与,气缸盖之间的容积称为,气缸总容,积,一般用,V,a,表示,气缸总容积等于气缸工作容积和,燃烧室容积之和，即,：,V,a,V,c,V,h,=,1,+,h,发动机工作原理常用术语8,压缩比,压缩比是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气,缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用表示,式中,：,Va,气缸总容积；,Vh 气缸工作容积；,Vc 燃烧室容积。,压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的,压缩程度。,汽油机 811；柴油机 1624,V,V,c,=,V,a,V,c,V,h,+,V,c,V,c, =,发动机工作原理常用术语9,工作循环,活塞行程,上、下止点,发动机排量,气缸总容积,气缸工作容积,燃烧室容积,常用术语,压缩比,发动机工作原理,四冲程汽油机1,进气行程Intake,进气门翻开，排气门关,闭，活塞从上止点向下止,点运动；,气缸容积逐渐增大，气缸,内形成一定真空度，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,MPa， 温度到达320,380 K。,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，可燃混合气压力,可达1.5 MPa， 温度可,达600750 K。,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 。一般 =811,发动机工作原理,四冲程汽油机2,作功行程Power/Expansion,压缩行程结束时，火花塞产生电火花，,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。此,时，进排气门仍然关闭。,燃烧最高压力可达36.5 MPa，最高,温度可达22002800 K。,作功终了时， 气体压力降低到,0.5 MPa，气体温度降低到12001500,K。,发动机工作原理,四冲程汽油机3,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,量废气称为剩余废气。剩余废气压力约,为0.12 MPa，温度约为900,1100 K。,发动机工作原理,四冲程汽油机4,压缩,作功,排气,循,环,一个工作循环,四个行程，曲轴,转两周，每个行,程占180曲轴,转角,汽油机工作原理.swf,发动机工作原理,四冲程汽油机5,进气,发动机工作原理,四冲程汽油机6,发动机工作原理,四冲程汽油机7,示功图,：,气缸内气体压力随气缸,容积或曲轴转角的变化关系图。,发动机工作原理,四冲程汽油机8,实际进气过程中,为增加进入气缸内的混合气量和减少进气过程所消耗,的功，进气门在上止点之前开启，在下止点之后关,闭；,为减少气缸内的剩余废气量和排气过程所消耗的功，,排气门在下止点之前开启，在上止点之后关闭。,进、排气过程所占曲轴转角都超过,180,。,发动机工作原理,四冲程汽油机9,进气行程,进入气缸的是纯洁,的空气。,因进气系统中没有,节气门，进气阻力,小，且剩余废气温,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,0.095 MPa,，而,温,度略低，约为,310,340,K,。,发动机工作原理,四冲程柴油机1,压缩行程,柴油机的压缩比大,(,一般为,1,6,22)，,压缩终了时缸内气,体压力约为,3,5,MPa,，,温度约为,750,100,0 K,，都,比汽油机的高。,压缩终了温度超过,柴油的自燃温度。,发动机工作原理,四冲程柴油机2,作功行程,压缩行程结束时，喷油,器将高压柴油以雾状喷,入燃烧室，细微的油滴,在运动的热空气中迅速,蒸发气化，和空气形成,可燃混合气。,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69,MPa，最高温度也可高,达18002200 K,。,作功终了时，气体压力,约为0.5 MPa，温,度约为10001200 K。,发动机工作原理,四冲程柴油机3,排气过程,排气终了时，,缸内剩余废气,压力约为,MPa，气体温,度约为700,900 K。,发动机工作原理,四冲程柴油机4,发动机工作原理,四冲程柴油机5,柴油机工作原理.swf,发动机工作原理,四冲程柴油机6,发动机工作原理,汽油机,vs. 柴油机,汽油机,柴油机,混合气,形成,化油器：气缸外形成,进气道汽油喷射：缸,外混合,缸内直接喷射,缸内柴油喷射,着火,方式,火花点燃,压缩自燃,结构,点火系统,高压柴油系统,