发动机工作原理和总体构造

第一章发动机工作原理和总体构造§1发动机的分类水冷发动机风冷发动机按一个工作循环期间活塞往复行程数按冷却方式按活塞运动方式四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机气体燃料发动机往复活塞式旋转活塞式化油器式发动机直接喷射式发动机发动机按进气状态增压发动机非增压发动机按所用燃料单缸发动机结构示意图§2四冲程发动机工作原理基本术语上止点下止点活塞行程(S)压缩比气缸工作容积(Vh)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)工作循环工况负荷率VL=Vh×iVh=πD2·S×10-6/4（L）D——气缸直径mmS——活塞行程mm§2四冲程发动机工作原理一、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进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa大气压力线PVra示功图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。进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/VcPVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa压缩行程压缩比定义：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ε表示。ε=Va/Vc现代化油器式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。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。作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa作功终了：温度1500~1700K，压力300~500kPa排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200K压力105~125kPa残余废气二、四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵进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310~340K压力85~95kPa温度750~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力6~9MPa温度700~900K压力105~120kPa终温1000~1200K压力200~500kPa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。思考：四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？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三、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、结构点火燃烧火花塞排气孔压缩混合气进气孔进气扫气孔排气(二)、二冲程柴油机工作原理排气门燃烧废气排气喷油器换气扫气泵空气压缩思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？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。四、速度特性内燃机的速度特性：内燃机的油门固定不动，内燃机的功率、转矩、燃烧油消耗率排气温度等参数随转速的变化关系。（司机将油门踏板位置保持不变，由于道路阻力不同，汽车行驶速度将改变，上坡时，速度逐渐降低，下坡进，速度增加。这时，内燃机沿速度特性工作。）内燃机的外特性：内燃机的油门放在最大位置时，内燃机的功率、转矩、燃烧油消耗率排气温度等参数随转速的变化关系。它代表了内燃机的最高动力性能。柴油机速度特性曲线五、发动机工作状况1.工况：指内燃机的运行情况，以发出的功率Pe与转速n表示。或者负荷与转速关系。2.内燃机特性：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系。若这种关系以曲线形式表示，则称内燃机特性曲线。一、负荷特性内燃机的负荷特性：是在内燃机的转速不变的情况下，其它性能参数（主要指经济性能指标）随负荷变化的关系。（车辆以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时，必须改变内燃机的油门，调整有效转矩，适应外界阻力矩变化，保持内燃机转速不变。）柴油机的负荷特性当发动机进入正常工作状态时，将柴油机固定在某一转速，改变每循环供油量，测得各负荷下的柴油机输出转矩、单位时间耗油量，排气温度等。汽油机的负荷特性汽油机转速保持不变，改变节气门的开度，测出各负荷下的汽油机转矩、燃油消耗率、排气温度等随负荷变化的规律。§1-5内燃机总体构造内燃机通常由下列机构和系统组成：1.机体与气缸盖：机体：是内燃机的骨架，由气缸体、曲轴箱及油底壳组成气缸盖：与活塞顶共同组成燃烧室。气门、气道等零件安排其中。2.曲柄连杆机构：内燃机的主要运动件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮等组成。活塞的往复运动——曲轴的旋转运动。3.供给系：包括燃油供给系，进、排气系统。燃油供给系主要部件化油器（汽油机）及喷油泵、喷油器（柴油机）。进、排气系统主要部件：空气滤清器、进排气管和消声器等。4.配气机构：定时开启、关闭气门。由气门组、传动组、驱动组等组成。5.点火系：混合气由火花塞来点燃。由火花塞、点火线圈、断电器、分电器等组成。6.冷却系：对高温零部件进行冷却。由水泵、风扇、散热器等组成。分水7.润滑系：向高速运动的摩擦副供给润滑油，以减轻磨损。8.起动装置：内燃机借助于外力，使之着火达到自行运转状态。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§1-6内燃机产品名称和型号编制规则国家标准（GB/T725-2008）：1.内燃机产品名称按所采用的燃料命名2.内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。3.型号由4部分组成：范例165F、YZ6102Q、12VE230ZCZ要求指出：缸数、冲程数、缸径、冷却方式、用途等1.了解内燃机分类。本章思考题4.P43思考题1-1、1-4。2.掌握内燃机基本述语。上止点、下止点、曲柄半径、活塞行程气缸工作容积、燃烧室容积、内燃机排量、压缩比3.四冲程汽油机和柴油机工作循环异同点是什么？