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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,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,现代发动机压缩比一般为,6,9(,轿车有的达,9,11),。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为,8.2,用,93,号汽油（,92-95,号）,。,桑塔纳,2000,为,9.5,，用,95,（,95-100,号）,曲柄连杆机构,曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。,配气机构,配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。,燃料供给系统,汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。,润滑系统,润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。,冷却系统,冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。,点火系统,在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。,起动系统,要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。,有效扭矩,指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用,M,e,表示，单位为,N,m,。,有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。,有效功率,指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用,Pe,表示，单位为,kW,。,有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。,式中：,T,e,有效扭矩，单位为,N,m,；,n,曲轴转速，单位为,r/min,。,转速,指发动机曲轴每分钟的转数，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。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定汽车发动机应能在额定工况下连续运行,300,1000,小时。,燃油消耗率,是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出,1kW,有效功率在,1,小时内所消耗的燃油质量,(,以,g,为单位,),，燃油消耗率通常用,g,e,表示，其单位为,g/kW,h,，,计算公式如下,式中：,G,T,每小时的燃油消耗量，,kg/h,；,P,e,有效功率，,kW,。,很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率,g,e,是最小值。,排放性能指标包括排放烟度、有害气体,(CO,，,HC,，,NOx,),排放量、噪声等。,如果把汽油发动机,CO,排放量当作,1,的话，则液化气发动机的,CO,排放量为,1/2,，而柴油发动机的,CO,排放量为,1/100,。可以看出，柴油发动机与其有发动机相比，其,CO,排出量要小得多。而且，柴油发动机的,HC,排出量也较少，但,NO,x,排出量则和汽油机差不多，且会排出令人讨厌的黑烟。,速度特性,发动机的速度特性指发动机的性能指标,T,e,，,P,e,，,g,e,，,随发动机转速,n,变化的规律，用曲线表示，称为速度特性曲线。,发动机的外特性：节气门全开时的速度特性；,部分特性：节气门不全开的任意位置所得到的速度特性。,发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。,一般轿车发动机的最大输出扭矩多在,3,千至,4,千转,/,分之间的转速中产生。因此选择汽车时，要注意最大扭矩指标，数字愈大愈好，同时也要考虑最大扭矩输出时的转速值，转速越高的汽车对路面的适应性就越强，换档次数越少,2000 3500 4800,50,45,32,27,20,I,、,节气门全开,II,III,d,c,b,a,f,发动机的工况,用功率（或负荷）与曲轴的转速来表示,P,第一章 发动机工作原理和总体构造,基本术语,四冲程发动机工作原理和总体构造,二冲程发动机工作原理和总体构造,发动机的分类,单缸发动机结构示意图,1.1,基本术语,V,h,=D,2,S 10,-6,/4,（,L,）,V,L,=V,h,i,D,气缸直径,mm S,活塞行程,mm,上止点,下止点,活塞行程,(,S),曲柄半径,(,R),气缸工作容积,(,V,h,),发动机排量,(,V,L,),燃烧室容积,(,V,c,),气缸总容积,(,V,a,),工作循环,1.2,四冲程发动机的简单工作原理,一、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,1,、,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度,370440,K,，,压力,7,590,kPa,示功图,大气压力线,P,V,r,a,上止点,下止点,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。,2,、,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,600800,K,，,压力,6001500,kPa,3,、,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,V,示功图,P,r,a,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度,22002800,K,，,压力,3,5,MPa,作功终了：温度,15001700,K,，,压力,300500,kPa,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,4,、,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度,9001200,K,压力,105125,kPa,残余废气,二、四冲程柴油机的工作原理,吸气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？,共同特点：,每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。,只有作功行程产生动力。,不同点,汽油机,柴油机,汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气,进入气缸的是纯空气,电火花点燃混合气,高温气体加热柴油燃烧,有点火系,无点火系,无喷油器,有喷油器,1.3,二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,一、二冲程汽油机工作原理,1-,进气孔,2-,排气孔,3-,扫气孔,A,图、,活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩,B,图、当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱,C,图、接近上止点时,，,火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩,D,图、当活塞接近下止点时，排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气,二、二冲程柴油机工作原理,第一行程：活塞从下止点向上止点运动，行程开始前不久，进气孔和排气门均以开启，利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭，排气门也关闭，空气受到压缩，当活塞接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，燃油和空气混合后燃烧，使气缸内压力增大。,第二行程：活塞从上止点向下止点运动，开始时气体膨胀，推动活塞向下运动，对外作功，当活塞下行到大约,2/3,行程时，排气门开启，排出废气，气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气，换气一直延续到活塞向上运动,1/3,行程进气孔关闭结束。,思考,二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？,理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。,由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。,构造简单，质量较小。,易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。,1.4,发动机的分类,1,、按照所用燃料分类,2,、按照行程分类,3,、按照冷却方式分类,4,、按照气缸数目分类,5,、按照气缸排列方式分类,6,、按是否采用增压方式分,多缸发动机的工作原理,前面介绍的是单缸发动机的工作过程，而现代汽车发动机都是多缸四行程发动机，那么，多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程有什么区别呢？,就能量转换过程，发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的，都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程。但是单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功，其余三个行程不作功，即曲轴转两圈，只有半圈作功，所以,运转平稳性较差，功率越大，平稳性就越差。,为了使运转平稳，单缸机一般都装有一个大飞轮。而,多缸发动机的作功行程是差开的,，按照工作顺序作功，即曲轴转两圈交替作功，因此，运转平稳，振动小。缸数越多，作功间隔角越小，同时参与作功的气缸越多，发动机运转越平稳。多缸机使用最多的有四缸发动机，六缸发动机和八缸发动机。,1.5,发动机的总体构造,两大机构,曲柄连杆机构,配气机构,燃料,供给系,五大系统,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,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,四、发动机的主要性能指标和特性,动力性能指标,经济性能指标,排放性能,速度特性,负荷特性,有效扭矩,有效功率,转速,燃油消耗率,动力性能指标,特性,内燃机名称及型号编制规则,首部：为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,表示六缸，四行程，缸径,102mm,，,水冷通用型，,CA,表示系列符号,CA6102：,8V100：,表示八缸，四行程、缸径,100mm,，,V,型，水冷通用型,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,汽油的标号及其选用,1,）根据汽车生产厂家规定选用汽油,2,）根据发动机压缩比选用汽油。汽油使用的一般的原则是：,压缩比为,7.O-8.0,的汽油机应选用,90,号汽油；,压缩比在,8.0,以上的汽油机应选用,93,号或,97,号汽油。,高压缩比的发动机选用低标号汽油，发动机极容易产生爆震，发动机爆震过久，容易造成活塞烧顶、环岸烧损、活塞环断裂等故障，加速了机件的损坏；,若低压缩比的发动机选用高标号的汽油，不仅生产成本增加，而且对发动机也没什么好处。如果发动机使用电喷系统和废气净化装置，,汽车种类,性能特点,汽油标号,化油器式发动机,压缩比,7.0-8.0,90,压缩比,8.0,以上,93,或,97,电喷式发动机（压缩比,8.0,以
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