第一章 发动机的工作原理和总体构造.

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1 第一章 发动机的工作原理和总体构造

2 第一节 汽车发动机的分类 一、汽车发动机类型 往复活塞式发动机 转子式发动机 二冲程发动机 四冲程发动机 单缸发动机 多缸发动机

3 水冷式发动机 风冷式发动机 直列式发动机 V形发动机和对置式发动机 汽油机 柴油机 现代汽车采用：四冲程、多缸、水冷式

4 往复活塞式 转子式

5 二冲程发动机 四冲程发动机

6 直列式发动机 V形发动机

7 二、发动机工作原理 发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。 经过进气、压缩、作功、排气，每进行一次称为一个工作循环。
曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环，称为四冲程发动机。 曲轴旋转一周，活塞往复运动二次完成一个工作循环，称为二冲程发动机。

8 发动机基本术语 1． 上止点： 活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文缩写词TDC表示。

9 2． 下止点： 活塞离曲轴回转中心最近处，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文缩写词BDC表示。

10 3． 活塞行程（s）： 上、下止点间的距离（mm）。

11 4． 曲柄半径（R）： 与连杆下端（即连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离（mm）。 　　 显然，s=2R。曲轴每转一周，活塞移动两个行程。

12 5． 气缸工作容积（Vh）： 活塞从上止点到下止点所让出的空间容积（L）。 　　Vh=πD2s/4×106　　　（L） 式中：D—— 气缸直径，mm。

13 6．燃烧室容积（Vc ）： 活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积（L）。 7．发动机排量（VL）： 发动机所有气缸工作容积之和（L）。设发动机的气缸数为i，则 　 VL = Vh i　　　　

14 8． 气缸总容积（Va）： 活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积（L）。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即 Va= Vh +Vc

15 9． 压缩比（ε）： 气缸总容积与燃烧室容积的比值，即 ε = Va/Vc =1+Vh /Vc
它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为7~10，柴油机的压缩比为15~22。

16 第二节 四冲程发动机工作原理 一、四冲程汽油机工作原理 1．进气行程：
第二节 四冲程发动机工作原理 一、四冲程汽油机工作原理 1．进气行程： 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上腔容积增大，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与汽油形成混合气，经进气门被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。

17 2．压缩行程： 活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。气体压力和温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混合气。此时，气缸内压力为600~1500kPa，温度600~800K ，远高于汽油的点燃温度，因而很容易点燃。

18 3．作功行程： 压缩行程末，火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。

19 4．排气行程： 在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。

20 小结 1. 发动机自行运转之前需要外力完成进气和压缩两个冲程，通常用人力、电动机等带动发动机曲轴和运转。 2. 在四个冲程中只有作功冲程是活塞带动曲轴转动，其他三个冲程都是曲轴带动活塞运动 。 3. 在整个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。 一个工作循环曲轴旋转720°（2圈）；活塞上、下运动四次（4个行程）。

21 二、四冲程柴油机工作原理

22 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内的高压空气中，
曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐增大，形成真空度，在真空吸力作用下，新鲜空气被吸入气缸。 压缩行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐减小，空气被压缩，压力、温度升高。 作功行程 压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内的高压空气中， 迅速汽化并与空气形成可燃混合气，柴油自行着火燃烧，气缸内压力、 温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，带动曲轴旋转作功。 排气行程 在作功终了时，排气门被打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运 动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸。

23 第三节 二冲程汽油机工作原理 二冲程发动机工作循环也包括进气、压缩、作功、排气四个过程，但它是在活塞往复两个冲程内完成的。
第三节 二冲程汽油机工作原理 二冲程发动机工作循环也包括进气、压缩、作功、排气四个过程，但它是在活塞往复两个冲程内完成的。 第一冲程－活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进气 当关闭换气孔和排气孔时，混合气开始压缩，直至上止点。活塞继续上行，进气孔打开，混合气被吸入曲轴箱内。 第二冲程－活塞上方进行作功、换气，下方预压缩 点燃混合气后，活塞下行，至开闭进气孔，压缩曲轴箱内的混合气。继续下行，排气空打开，废气排出。换气孔打开，混合气进入并扫气，直至换气孔和排气孔关闭。

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25 2)由于发生做功过程的频率较高,故二冲程发动机的运转比较均匀平稳. 3)由于没有专门的换气机构,所以其构造较简单,质量也比较小.
二冲程发动机与四冲程发动机比较,其优点: 1)曲轴每转一周就有一个行程做功,因此当他们的工作容积相同时,在理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍. 2)由于发生做功过程的频率较高,故二冲程发动机的运转比较均匀平稳. 3)由于没有专门的换气机构,所以其构造较简单,质量也比较小. 4)使用方便.

26 缺点: 由于构造上的关系,二冲程发动机的最大缺点是不易将废气自气缸内排除的较干净,并且在换气时减少了有效工作行程
在换气时有一部分新鲜的可燃混合气随同废气排除,因此不如四冲程发动机经济.

27 第四节 发动机的总体构造 机体组 曲柄连杆机构 配气机构 供油系统 冷却系统 润滑系统 起动系统 点火系统等

28 机体组 组成:包括汽缸盖、汽缸体及油底壳 作用:是作为发动机各机构、各系统的装配基体,而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分. 汽缸盖和汽缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分. 在进行结构分析时,通常把机体组纳入曲柄连杆机构.

29 曲柄连杆机构 配气机构 组成:包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等. 作用:将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构.
组成:包括进气门、排气门、凸轮轴等. 作用:使可燃混合气及时冲入汽缸并及时从汽缸排除废气.

30 供给系 组成:包括汽油箱、化油器、空气滤清器等 作用:把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸,以供燃烧,并将燃烧生成的废气排出发动机. 点火系 组成:包括蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等 作用:保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气.

31 冷却系 组成:包括水泵、散热器、风扇、分水管及水套等. 作用:把受热机件的热量散到大气中去,以保证发动机正常工作. 润滑系 组成:机油泵、机油集滤器、机油滤清器、限压阀等 作用:将润滑油供给作相对运动的零件..以减少摩擦阻力,减轻磨损,并冷却摩擦零件,清洗摩擦表面.

32 起动系 组成:包括起动机及附属装置. 作用:使静止的发动机起动并转入自行运转. 车用汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成. 车用柴油机一般由两个机构和四大系统组成.

33 EQ6100-1发动机剖面图

34 发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩，用Me表示，单位为N·m。
第五节 发动机的主要性能指标 及编号规则 一、主要性能指标 包括动力性指标(有效转矩、有效功率及升功率)和经济性指标(有效燃油消耗率)及发动机的运转性能指标(排气品质、噪声、起动性能) 。 1．有效转矩 发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩，用Me表示，单位为N·m。

35 2．有效功率 发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW。 它等于有效转矩与角速度的乘积。有效转矩Me和曲轴转速n可用测功器和转速计测定，然后用以下的公式计算出发动机有效功率

36 3．升功率 在标定工况(标定功率、标定转速)下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率称为升功率，用PL表示，单位是kW/L。

37 4．有效燃油消耗率 发动机在l h内持续发出lkW有效功率所消耗的燃油量，称为有效燃油消耗率，也称有效比油耗或有效耗油率，用ge表示，单位是g／(kW·h)。

38 5．排气品质 美国联邦汽车排放法规FTP是目前世界上最严的标准.1994年以后的轿车排放必须满足下列规定: CO HC NOx 排气颗粒 单位 g/mile (2.11) (0.16) (0.25) (0.05) g/km

39 6．噪声 我国的噪声标准中规定,轿车的噪声不得大于82分贝(A) 7．起动性能 我国标准规定,不采用特殊的低温起动措施,汽油机在—10Cº以下的气温条件,柴油机在—5Cº以下的气温条件下起动发动机,15s以内发动机要自行空转.

40 第六节 内燃机型号编制规则 首部:产品特征代号 中部:由缸数符号、汽缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成 后部:结构特征和用途特征符号.
第六节 内燃机型号编制规则 首部:产品特征代号 中部:由缸数符号、汽缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成 后部:结构特征和用途特征符号. 尾部:区分符号.同一系列产品因改进等原因需要区分,由制造厂选用适当的符号表示.

41 发动机型号编制举例： (2) 6120 Q柴油机：表示6缸、四冲程、缸径120mm、水冷、车用。
(1) EQ 6100—1型汽油机：表示二汽生产、六缸、四冲程、缸径100mm、水冷、通用型、第一种变型产品。 (2) Q柴油机：表示6缸、四冲程、缸径120mm、水冷、车用。 (3) 12V135Z柴油机：表示12缸、V形、四冲程、缸径135mm、水冷、增压。

42 END