汽车发动机工作原理和总体构造

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,*,第一章 汽车发动机工作原理和总体构造,发动机总体构造,基本概念,四冲程发动机工作原理和总体构造,发动机的分类,1 汽车发动机的类型,车用内燃机,水冷发动机,风冷发动机,车用内燃机,车用内燃机,车用内燃机,四冲程发动机,二冲程发动机,汽油发动机,柴油发动机,单缸发动机,多缸发动机,化油器式发动机,直接喷射式发动机发动机,车用内燃机,单列式发动机,双列式发动机,气体燃料发动机（代用燃料）,车用内燃机,往复活塞式发动机,旋转活塞式发动机,一、发动机基本结构,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,”。,2 发动机的基本结构及基本术语,二、基本术语,上止点（,Top Dead Center,）,下止点（,Bottom Dead Center,）,活塞行程(S),曲柄半径(R),气缸工作容积(V,s,),发动机排量(V,L,),燃烧室容积(V,c,),气缸总容积(V,a,),压缩比,工作循环,V,L,=Vs,I,=V,a,/,V,c,V,s,=D,2,S 10,-6,/4 （L）,D气缸直径mm,S活塞行程mm,工况（P、n）,负荷率（）,压缩比,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。,=Va/Vc,压缩比过大的不良后果,现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。,越大，循环热效率越高。汽油机=79 柴油机=1822,压缩比过大的不良后果,名称,成因,现象,后果,爆燃,由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。,火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。,还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。,表面点火,由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。,伴有强烈的较沉闷敲击声。,产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。,返回,1.3 四冲程发动机的简单工作原理,1.3.1 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,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370440 K，压力7,590 kPa,大气压力线,P,V,r,a,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：,=Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度600800K，压力6001500,kPa,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度,22002800,K，压力3,5MPa,作功终了：温度,15001700,K，压力,300500 kPa,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度,9001200,K 压力,105125 kPa,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,370440,7590 kPa,压缩行程,600800,6001500 kPa,作功行程,22002800(瞬时最高),15001700(作功终了),35MPa(瞬时最高),300500 kPa(作功终了),排气行程,9001200,105125 kPa,1.3.2 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300370K压力800900,kPa,温度8001000K压力35,MPa,瞬时：温度18002200K压力510,MPa,温度8001000K压力105400,kPa,终了：温8001000K压力105400,kPa,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,320350,800900 kPa,压缩行程,8001000,35MPa,作功行程,22002800,(瞬时最高),15001700(作功终了),510MPa(瞬时最高),300500 kPa(作功终了),排气行程,8001000,105125 kPa,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？,二冲程发动机的工作原理,二冲程发动机,二冲程汽油发动机工作原理,二冲程柴油发动机工作原理,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,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,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？,1.4 发动机总体构造,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,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,1机体与气缸盖,机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱,缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件,2曲柄连杆机构,组成：活塞、连杆、曲轴三部分,作用：将活塞的往复直线运动曲轴的旋转运动对外输出动力,3供给系统,组成：燃油供给系统和进、排气系统组成,作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，,并将燃烧后的废气及时排除,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、声器等,4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,5点火系统,汽油机和煤气机所采用，点燃混合气,主要部件：火花塞、点火线圈、,断电器、分电器,6冷却系,7润滑系,8起动系,功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转,主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等,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,1.5 发动机的性能指标,动力性指标,概念：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：,Nm,（,2,）有效功率,Pe,:,发动机在单位时间对外输出,的有效功率,Te,有效转矩，单位为,Nm,n,曲轴转速，单位为,r/min,二者关系,1.5 发动机的性能指标,（4）平均有效压力：,单位气缸工作容积发出的有效功。,Pme：单位MPa,（Pme越大，发动机的作功能力越强),（3）发动机（曲轴)转速：,指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min（发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速,）,2.经济性指标,概念：通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能（1）有效燃油消耗率be：发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量,be=(B/Pe)10-3(g/(KWh),B,每小时的燃油消耗量，,kg/h,Pe,有效功率，,kW,显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好,1.5 发动机的性能指标,1.5 发动机的性能指标,三、发动机的速度特性,指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。,发动机外特性：,当节气门开度达到最大时，所得到的速度特性称为发动机外特性,发动机部分特性：,在节气门其他开度情况下得到的速度特性称为部分特性,四、发动机的工况与负荷,Pe/kW,n/r,min,-1,0,50,45,32,27,20,a,b,c,d,e,分析右图发动机的负荷,f,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。,1.5,内燃机名称及型号编制规则,一、内燃机型号由以下四部分组成,首部,：,为产品特征代号(产品系列符号和换代标志符号)，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。,中部,：,由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。,后部：,结构特征和用途特征符号，以字母表示。,尾部,：,区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。,二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义,三、型号编制举例,(1)汽油机,1E65F：表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型,4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品,TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号,CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号,(2)柴油机,195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型,165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型,6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用,X4105：表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号,小 结,发动机,常用术语,工作原理,发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。,分类,定义,按不同的分类方法大致分为四大类,十个基本术语,汽油发动机,柴油发动机,（重点）,四个行程的工作过程,区别于汽油机的工作过程,发动机,总体构造：,汽油机（两大机构五大系统），,柴油机（两大机构四大系统）,主要性能,指标与特性,动力性指标：有效转距，有效功率,经济性指标：燃油燃油消耗率,速度特性,工况与负荷,内燃机名称及,型号编制规则,熟练识认内燃机名称和规格,