項目一發(fā)動機總論

1、2022-3-211海南省交通學校海南省交通學校蔣小君蔣小君3/21/202223/21/20223優(yōu)點：與外燃機相比，優(yōu)點：與外燃機相比，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕和容易起動等質(zhì)量輕和容易起動等許多優(yōu)點許多優(yōu)點1.1.1 汽車發(fā)動機的類型(1)熱熱機機內(nèi)燃機內(nèi)燃機外燃機外燃機直接以燃料燃燒所生直接以燃料燃燒所生成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機為內(nèi)燃機，反的熱機為內(nèi)燃機，反之則為外燃機之則為外燃機燃氣輪機燃氣輪機蒸汽機、汽輪機蒸汽機、汽輪機和熱氣機等和熱氣機等3/21/202241.1.1 汽車發(fā)動機的類型(2)由于以上諸多優(yōu)點，內(nèi)燃機，尤其是活塞式內(nèi)燃機被極其廣泛的

2、用作汽車動力?；钊絻?nèi)燃機的分類：活塞式內(nèi)燃機按照活塞運動方式：往復(fù)活塞式；旋轉(zhuǎn)活塞式按照所用燃料：汽油機；柴油機；氣體燃料發(fā)動機按照點火方式：點燃式；壓燃式按照冷卻方式：風冷式；水冷式按照行程數(shù)：四沖程；二沖程3/21/202251.1.1 汽車發(fā)動機的類型(3)往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式3/21/202261.1.1 汽車發(fā)動機的類型(4)3/21/202271.1.1 汽車發(fā)動機的類型(5)3/21/202281.1.1 汽車發(fā)動機的類型(6)3/21/202291.1.1汽車發(fā)動機的類型(7)3/21/2022101.1.2 發(fā)動機總體構(gòu)造汽油機：由以下兩大機構(gòu)和五大

3、系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機：由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。 3/21/2022111.1.2 發(fā)動機總體構(gòu)造 1）.曲柄連桿機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。3/21/2022121.1.2 發(fā)動機總體構(gòu)造 2 ）.配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣

4、過程3/21/2022131.1.2 發(fā)動機總體構(gòu)造 3 ）.冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。3/21/2022141.1.2發(fā)動機總體構(gòu)造 4 ）.燃料供給系統(tǒng)汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。3/21/2022151.1.2發(fā)動機總體構(gòu)造 5 ）.潤滑系統(tǒng)潤滑系的功用是向作相

5、對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。3/21/2022161.1.2發(fā)動機總體構(gòu)造 6 ）.點火系統(tǒng)在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。3/21/2022171.1.2 發(fā)動機總體構(gòu)造 7 ）.起動系統(tǒng)要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運

6、動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機起動系。3/21/2022181.1.3 發(fā)動機基本術(shù)語基本術(shù)語1）、工作循環(huán)：四個沖程，進氣，壓縮，做功，排氣2）、上下止點：活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處為上止點，反之為下止點3）、活塞行程：上下止點之間的距離s為活塞行程；3/21/2022191.1.3 發(fā)動機基本術(shù)語曲軸的回轉(zhuǎn)半徑R為曲柄半徑，顯然有： S=2*r3/21/2022201.1.3 發(fā)動機基本術(shù)語4）、氣缸工作

7、容積：上下止點間包含的氣缸容積稱為氣缸工作容積（Vs）5）、內(nèi)燃機排量：內(nèi)燃機所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機排量（VL，有： VL=i*Vs，其中i代表汽缸數(shù)）3/21/2022211.1.3 發(fā)動機基本術(shù)語 6）、燃燒室容積：活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積（Vc）。 7）、氣缸總?cè)莘e：氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e。（Va）有：Va=Vs+Vc3/21/2022221.1.3 發(fā)動機基本術(shù)語 8）、壓縮比：3/21/2022231.2 發(fā)動機工作原理1.2.1、四沖程汽油機工作原理原理進氣沖程：進氣沖程：(1

8、)作用：作用： 吸入新鮮混合氣吸入新鮮混合氣(2)活塞運動活塞運動: 從上止點向下止點從上止點向下止點(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 0o180 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進氣門打開排氣門關(guān)閉進氣門打開排氣門關(guān)閉(5)終了壓力終了壓力: 7590 kPa(6)終了溫度終了溫度: 80130 oC壓縮沖程：壓縮沖程：(1)作用：作用： 壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)造條件造條件(2)活塞運動活塞運動: 從下止點向上止點從下止點向上止點(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 180o360 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進、排氣門均關(guān)閉進、排氣門均關(guān)閉(5)終了壓力終了壓力: 8001400 kPa(6)終

9、了溫度終了溫度: 350400 oC做功沖程：做功沖程：(1)作用：作用： 燃燒高溫高壓氣體膨脹做燃燒高溫高壓氣體膨脹做功功(2)活塞運動活塞運動: 從上止點向下止點從上止點向下止點(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 360o540 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進氣門、排氣門均關(guān)閉進氣門、排氣門均關(guān)閉(5)最高壓力最高壓力: 2490 3520 kPa(6)終了壓力終了壓力: 300500 kPa(7)終了溫度終了溫度: 1200 oC排氣沖程：排氣沖程：(1)作用：作用： 排出膨脹做功后的廢氣排出膨脹做功后的廢氣(2)活塞運動活塞運動: 從下止點向上止點從下止點向上止點(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 540

10、o720 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進氣門關(guān)閉、排氣門打進氣門關(guān)閉、排氣門打開開(5)終了壓力終了壓力: 105120 kPa(6)終了溫度終了溫度: 600900 oC3/21/2022241.2 發(fā)動機工作原理四沖程汽油機工作原理3/21/2022251.2 發(fā)動機工作原理綜上所述：綜上所述： 發(fā)動機每完成一個工作循發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)時，曲軸轉(zhuǎn)動二周（環(huán)時，曲軸轉(zhuǎn)動二周（720A），進、排氣門各），進、排氣門各開啟一次，活塞完成四個開啟一次，活塞完成四個行程，其中進氣、壓縮和行程，其中進氣、壓縮和排氣行程是消耗動力，只排氣行程是消耗動力，只有作功行程產(chǎn)生動力。有作功行程產(chǎn)生動力。

11、每完成一次進氣、壓縮、每完成一次進氣、壓縮、作功、排氣的過程，稱為作功、排氣的過程，稱為一個工作循環(huán)。一個工作循環(huán)。四行程發(fā)動機特點四行程發(fā)動機特點 ： 發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞往復(fù)四個行程完成一個工往復(fù)四個行程完成一個工作循環(huán)。作循環(huán)。3/21/2022261.2 發(fā)動機工作原理四沖程汽油機工作原理3/21/2022271.2 發(fā)動機工作原理1.2.2、 四沖程柴油機工作原理同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程在各個活塞行程中，進、排氣門的開閉和曲柄連桿機構(gòu)的運動與汽油機完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油機和汽油機在混合氣形成方法及著火方式上有著根本的

12、差別。1）.進氣行程在柴油機進氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈的空氣。2）.壓縮行程因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力高。3/21/2022281.2 發(fā)動機工作原理3）.作功行程在壓縮行程結(jié)束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈細霧狀。細微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化，并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度遠高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。4）.排氣行程排氣行程開始，排氣門開

13、啟，進氣門仍然關(guān)閉，燃燒后的廢氣排出氣缸。3/21/2022291.2 發(fā)動機工作原理四行程柴油機工作原理概略表四行程柴油機工作原理概略表3/21/2022301.2 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機工作原理1.2.3、汽油機與柴油機的比較共同點：1)每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行程，每個行程各占180曲軸轉(zhuǎn)角，即曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周完成一個工作循環(huán)。2)四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗功行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度要比其他三個行程時大得多，即在一個工作循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為改善曲軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性，可在曲軸上安裝轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機并使其按一定的工作順序依次工作。3/21/2022311.2 發(fā)動機工作原理不同之處是：1)汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續(xù)到進氣和壓縮行程終了，時間較長。柴油機的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小部分作功行程，時間很短。2