汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型2022/9/21第1頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)概述發(fā)動(dòng)機(jī)是發(fā)出動(dòng)力的機(jī)器，是汽車的心臟，是汽車的動(dòng)力裝置，是將一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。目前的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)都是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽儆蔁崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)力，并通過底盤的傳動(dòng)系和行駛系驅(qū)動(dòng)汽車行駛。2022/9/21第2頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是液力或氣體燃料與空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。內(nèi)燃機(jī)具有熱效率高、體積小、質(zhì)量小、便于移動(dòng)以及起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船艦以及汽車、拖拉

2、機(jī)、坦克等各種車輛上。但是，內(nèi)燃機(jī)一般要求使用石油燃料，同時(shí)排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要構(gòu)件的形式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。2022/9/21第3頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)不同的特征分類。按所用的燃料分類：可分為液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)等）和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（如天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)等）。按發(fā)火方式分類：可分為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。 柴油的特性是在同樣的條件下其自燃點(diǎn)比汽油的自燃點(diǎn)低，因此采用壓燃式（自燃式）發(fā)火。一

3、般可通過噴油泵和噴油器將柴油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)與壓縮空氣均勻混合后，在高溫下得以自燃，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。 汽油的特性是其自燃的溫度比柴油的要高，因此常采用點(diǎn)燃式發(fā)火。利用火花塞發(fā)出的電火花強(qiáng)制點(diǎn)燃汽油，使其發(fā)火燃燒，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。 第一節(jié) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型2022/9/21第4頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四按工作循環(huán)的沖程數(shù)分類：凡活塞往復(fù)四個(gè)單程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞往復(fù)兩個(gè)單程即完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。按氣缸數(shù)及其排列方式分類：僅有一個(gè)氣缸的稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，有兩個(gè)以上氣缸的稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。單缸有立式

4、與臥式，多缸有直列、V型與對置式。按冷卻方式分類：根據(jù)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。2022/9/21第5頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四此外，發(fā)動(dòng)機(jī)還可按進(jìn)氣方式分類。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不裝增壓器，空氣是靠活塞的抽吸作用進(jìn)入氣缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)（或自然吸入式發(fā)動(dòng)機(jī)）；發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有增壓器，空氣通過增壓器可以提高進(jìn)氣壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)。近年來還有按每氣缸中的氣門數(shù)來分類的，當(dāng)每氣缸中設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；每缸中設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門的，稱為四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；或者每個(gè)氣缸中設(shè)有三個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門的，稱為五氣

5、門發(fā)動(dòng)機(jī)。2022/9/21第6頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語上止點(diǎn)： 活塞頂離曲軸中心線最遠(yuǎn)的位置下止點(diǎn)： 活塞頂離曲軸中心線最近的位置活塞行程（ S ）： 上下止點(diǎn)間的距離 S=2RS2R上止點(diǎn)下止點(diǎn)2022/9/21第7頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四上止點(diǎn)下止點(diǎn)工作容積氣缸工作容積（Vs）： 活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)掃過的容積。發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積（排量VL）： 發(fā)動(dòng)機(jī)全部氣缸工作容積之和。2022/9/21第8頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四燃燒室容積（Vc）： 活塞在上止點(diǎn)時(shí)其上方的容積氣缸總?cè)莘e（

6、Va）： 活塞在下止點(diǎn)時(shí)其上方的全部容積 Va=Vc+Vs壓縮比： 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比 =Va/Vc2022/9/21第9頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理四行程汽油機(jī)工作原理2022/9/21第10頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四 進(jìn)氣過程作用： 吸入新鮮混合氣活塞運(yùn)動(dòng): 從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角: 0o180 o氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門打開排氣門關(guān)閉終了壓力: 7590 kPa終了溫度: 80130 oC2022/9/21第11頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四 壓縮過程作用： 壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)造條

7、件活塞運(yùn)動(dòng): 從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角: 180o360 o氣門狀態(tài): 進(jìn)、排氣門均關(guān)閉終了壓力: 8001400 kPa終了溫度: 350400 oC2022/9/21第12頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四 做功過程作用： 燃燒高溫高壓氣體膨脹做功活塞運(yùn)動(dòng): 從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角: 360o540 o氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉最高壓力: 2490 3520 kPa終了壓力: 300500 kPa終了溫度: 1200 oC2022/9/21第13頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四排氣過程作用： 排出膨脹做功后的廢氣活塞運(yùn)動(dòng): 從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)

8、曲軸轉(zhuǎn)角: 540o720 o氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開終了壓力: 105120 kPa終了溫度: 600900 oC2022/9/21第14頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四綜上所述： 發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周（720），進(jìn)、排氣門各開啟一次，活塞完成四個(gè)行程，其中進(jìn)氣、壓縮和排氣行程是消耗動(dòng)力，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)： 每完成一次進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣的過程，稱為一個(gè)工作循環(huán)。四行程發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn) ： 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。四行程汽油機(jī)工作原理2022/9/21第15頁，共36頁，2022年，5月20日

9、，9點(diǎn)9分，星期四四行程柴油機(jī)工作原理概略表2022/9/21第16頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四汽油機(jī)與柴油機(jī)比較2022/9/21第17頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四二沖程汽油機(jī)工作原理1.進(jìn)氣孔2.排氣孔3.換氣孔2022/9/21第18頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第一個(gè)行程活塞運(yùn)動(dòng): 從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角: 0o180o作用: 活塞上方壓縮 活塞下方進(jìn)氣3.換氣孔2.排氣孔1.進(jìn)氣孔2022/9/21第19頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第二個(gè)行程活塞運(yùn)動(dòng): 從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:

10、18 0o360o作用: 活塞上方做功排氣 活塞下方預(yù)壓2022/9/21第20頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四二行程柴油機(jī)工作原理2022/9/21第21頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四二行程柴油機(jī)工作原理概略表2022/9/21第22頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)功率提高，當(dāng)n、Va、相同時(shí)，理論上其功率是四行程的二倍，實(shí)際提高1.51.6倍作功次數(shù)多，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；換氣不完善，經(jīng)濟(jì)性差。2022/9/21第23頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造兩

11、個(gè)機(jī)構(gòu)： 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)五個(gè)系統(tǒng)： 供給系 潤滑系 冷卻系 點(diǎn)火系（汽油機(jī)） 起動(dòng)系2022/9/21第24頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四2022/9/21第25頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四第五節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的編號8E430Z 492Q 6135C-1 6100Q-1 8120F前部中 部尾部缸數(shù)符號行程符號缸徑符號機(jī)器特征符號變形符號2022/9/21第26頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四缸數(shù)符號：用數(shù)字表示汽缸數(shù)行程符號：用E表示二沖程，不用此符號表示四沖程缸徑符號：用氣缸直徑的毫米數(shù)表示，但不列出小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字2

12、022/9/21第27頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四機(jī)器特征符號2022/9/21第28頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四變形符號用數(shù)字表示順序，與前面的符號用一短橫隔開，該數(shù)字序號由系列產(chǎn)品的主導(dǎo)廠按產(chǎn)品出現(xiàn)的順序統(tǒng)一編號2022/9/21第29頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有動(dòng)力性指標(biāo)(有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等)，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率），運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（排氣品質(zhì)、噪聲和起動(dòng)性能等）。 一、動(dòng)力性指標(biāo)1.有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為Nm。有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)

13、曲軸上的阻力矩相平衡。第六節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)2022/9/21第30頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四2.有效功率發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率。用Pe表示，單位為KW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以用臺架試驗(yàn)方法測定，也可用測功器測定有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后運(yùn)用公式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照發(fā)動(dòng)機(jī)可靠試驗(yàn)方法的規(guī)定，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行3001000h。2022/9/21第31頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1K

14、W有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位）,稱為燃油消耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。2022/9/21第32頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四三、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)、噪聲、起動(dòng)性等。1.排氣品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中含有對人體有害的物質(zhì)，它對大氣的污染已形成公害。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害排放物，主要有氮氧化合物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）等以及排氣顆粒。美國聯(lián)邦汽車排放法規(guī) FTP 是目前世界上最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，1994年后規(guī)定轎車排放必須滿足下列

15、限制： 2022/9/21第33頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四COHCNOx排氣顆粒單位0.08g/mile(2.11)(0.25)(0.16)(0.05)(g/km)2022/9/21第34頁，共36頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)9分，星期四2.噪聲 噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩躁，反映遲鈍，甚至耳聾，誘發(fā)高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。汽車是城市主要的噪聲源之一，發(fā)動(dòng)機(jī)又是汽車的主要噪聲源，故必須給與控制。如我國的噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于82dB（A）。3.起動(dòng)性能 起動(dòng)性能好的發(fā)動(dòng)機(jī)在一定溫度下能可靠發(fā)動(dòng)、起動(dòng)迅速，起動(dòng)消耗的功率小，起動(dòng)磨損少。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的好壞除與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程相聯(lián)系，它直接影響汽車機(jī)動(dòng)性、操作者的安全和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得采用特殊的低溫起動(dòng)措施，汽