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2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院1第二章第二章发动机工作原理发动机工作原理2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院22014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院32014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院4发动机的基本术语发动机的基本术语工作循环工作循环进气压缩作功排气2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院52014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院62014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院7发动机结构示意图发动机结构示意图2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院8上止点上止点（（TopDeadCenterTopDeadCenter））活塞离曲轴旋转中心最远的位置活塞离曲轴旋转中心最远的位置下止点下止点（（BottomDeadCenterBottomDeadCenter））活塞离曲轴旋转中心最近的位置活塞离曲轴旋转中心最近的位置活塞行程活塞行程SS上下止点之间的距离上下止点之间的距离曲柄半径曲柄半径RR曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离气缸工作容积气缸工作容积VVSS（（LL））活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积扫过的容积VVSS=(=(ππ/4)D/4)D22··SS××1010--662014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院9内燃机排量内燃机排量VVLL（（LL））所有气缸的工作容积之和VVLL==ii··VVSS燃烧室容积（压缩容积）燃烧室容积（压缩容积）VVCC活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积气缸总容积气缸总容积VVaa气缸工作容积与燃烧室容积之和容积之和VVaa=V=VSS+V+VCC压缩比压缩比εε气缸总容积与燃烧室容积之比容积之比εε==VVaa/V/VCC=1+V=1+VSS/V/VCCεε表示气缸内气体被压缩的程度表示气缸内气体被压缩的程度εε↑→↑→（压缩终了气体（压缩终了气体））PP、、TT↑↑汽油机一般汽油机一般77～～1010，柴油机一般，柴油机一般1414～～22222014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院10内燃机内燃机直接以燃料燃烧所生成的燃料产物为工质直接以燃料燃烧所生成的燃料产物为工质的热机的热机活塞式内燃机活塞式内燃机（汽车发动机）（汽车发动机）往复活塞式往复活塞式旋转活塞式旋转活塞式燃气轮机燃气轮机外燃机外燃机燃料燃烧加热其它工质（水）燃料燃烧加热其它工质（水）蒸气机蒸气机汽轮机汽轮机发动机的分类发动机的分类2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院11根据所用燃料种类根据所用燃料种类汽油机：汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧。电火花引起燃烧。柴油机：柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合，由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自合，由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机。燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机。气体燃料发动机气体燃料发动机：：天然气、液化石油气等。天然气、液化石油气等。2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院12按冲程数按冲程数四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院13按气缸数按气缸数单缸发动机、多缸发动机单缸发动机、多缸发动机按气缸排列方式按气缸排列方式直列立式、直列卧式、直列立式、直列卧式、VV型发动机型发动机按冷却方式按冷却方式风冷发动机、水冷发动机风冷发动机、水冷发动机按进气方式按进气方式增压发动机、非增压发动机增压发动机、非增压发动机按着火方式按着火方式点燃式发动机、压燃式发动机点燃式发动机、压燃式发动机2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院14四冲程内燃机工作循环四冲程内燃机工作循环工作循环工作循环进气行程压缩行程作功行程排气行程2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院15工作循环特点工作循环特点行程行程活塞运动活塞运动气门状态气门状态曲轴转角曲轴转角功用功用进气门进气门排气门排气门第一第一上上→→下下开开关关0000→→18018000进气进气第二第二下下→→上上关关关关18018000→→36036000压缩压缩第三第三上上→→下下关关关关36036000→→54054000作功作功第四第四下下→→上上关关开开54054000→→72072000排气排气2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院16四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理进气行程进气行程2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院17压缩行程压缩行程2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院18作功行程作功行程2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院19排气行程排气行程2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院20三、四冲程柴油机工作原理三、四冲程柴油机工作原理2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院21发动机的总体构造发动机的总体构造2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院222014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院23机体组机体组机体机体气缸体气缸体++曲轴箱的曲轴箱的连铸体连铸体构成气缸的构成气缸的零件称做气缸零件称做气缸体体支承曲轴的支承曲轴的零件称作曲轴零件称作曲轴箱箱骨架作用，安装各骨架作用，安装各个机构和系统个机构和系统气缸盖气缸盖组成燃烧室，布置组成燃烧室，布置各零件各零件2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院24曲柄连杆机构曲柄连杆机构主要件主要件活塞、连活塞、连杆、曲轴杆、曲轴功用功用将活塞的往将活塞的往复直线运动复直线运动→曲轴的旋→曲轴的旋转运动，对转运动，对外输出动力外输出动力活塞连杆组曲轴飞轮组机体组2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院25配气机构配气机构2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院26凸轮轴挺柱推杆摇臂气门与气门座气门导管气门弹簧配气机构配气机构功用功用定时开启定时开启和关闭进和关闭进排气门排气门主要部件主要部件气门组气门组传动组传动组2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院272014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院28供给系统供给系统燃油供给系统燃油供给系统将燃油及时供给气缸将燃油及时供给气缸进、排气系统进、排气系统将空气及时供给气缸将空气及时供给气缸将废气及时排除将废气及时排除2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院29点火系统点火系统汽油机点燃混合气汽油机点燃混合气2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院30冷却系冷却系功用功用防止发动机过热，及时散热防止发动机过热，及时散热分类分类风冷系风冷系水冷系水冷系2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院312014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院32润滑系润滑系功用功用润滑、冷却、清洁、密封、防腐润滑、冷却、清洁、密封、防腐润滑方式润滑方式压力润滑压力润滑飞溅润滑飞溅润滑2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院33起动系起动系利用外力起动发动机利用外力起动发动机2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院342014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院35主要性能指标主要性能指标发动机的性能指标发动机的性能指标用来衡量发动机性能好坏的标准动力性指标：表征内燃机对外作功能力表征内燃机对外作功能力经济性指标：发动机油耗环境指标：排放性和噪声水平强化指标：承受热负荷和机械负荷的能力紧凑性指标：表征发动机总体结构紧凑程度可靠性指标：表征发动机正常持续工作能力耐久性指标：主要零件磨损损坏的极限时间工艺性指标：制造工艺性和维修工艺性好坏2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院36动力性指标动力性指标有效转矩有效转矩发动机对外输出的转矩发动机对外输出的转矩::TTee（单位：（单位：NN··mm））发动机转速发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数发动机曲轴每分钟的回转数:n:n（单位：（单位：r/minr/min））n一般范围车用汽油机：4000~6000r/min车用柴油机：2000~4000r/min有效功率有效功率发动机曲轴的输出功率发动机曲轴的输出功率::PPee=T=Tee(2(2ππn/60)n/60)××1010--33(KW)(KW)2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院37速度特性与负荷速度特性与负荷发动机特性发动机特性发动机性能指标随工况而变化的关系称为发动机特性这种关系以曲线的形式表示，称为发动机特性曲线参见彩图！2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院38经济性指标经济性指标有效热效率ηe燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数百公里油耗（90km/h）2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院39环境指标环境指标有害排放物有害排放物汽油机汽油机主要是废气中的主要是废气中的COCO和和HCHC的量的量对柴油机对柴油机主要是废气中的主要是废气中的NONOxx和颗粒的排放量和颗粒的排放量发动机的噪声发动机的噪声是汽车噪声的主要来源是汽车噪声的主要来源约占城市噪声的约占城市噪声的75%75%2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院40汽油车一氧化碳不超过2.2g/km，碳氢化合物不超过0.5g/km；柴油车一氧化碳不超过1.0g/km，碳氢化合物不超过0.7g/km，颗粒物不超过0.08g/km。这是欧洲Ⅱ排放标准。与欧洲Ⅰ、Ⅱ号标准在机动车热启动的情况下进行检验不同，欧洲Ⅲ号标准将改为冷启动，过去在检验时给予的发动后40秒再行检验的通融时间不再有效，据测算，机动车一氧化碳排放量将在原有基础上减少30%，碳氧和氮氧化合物分别减少40%.汽车排放标准欧2，欧3的解释2014年12月27日星期六北京邮电大学自动化学院41法规名称车型CO(g/km)HC(g/km)NOx(g/km)HC+NOx(g/km)PM(g/km)实施日期欧洲Ⅲ号汽油车2.30.20.15形式认证2000.1.1柴油车0.640.50.560.05一致性认证2001.1.1欧洲IV号汽油车10.10.080.025形式认证2005.1.1柴油车0.50.250.3一致性认证2006.1.1欧洲汽车排放标准