1、第一章第一章 汽車發動機的工作原理汽車發動機的工作原理及總體構造及總體構造 1.1 1.1 汽車發動機類型汽車發動機類型 發動機是將燃料燃燒產生的熱能轉變成機械能的機器。發動機是將燃料燃燒產生的熱能轉變成機械能的機器。1 1、按燃料的使用不同分、按燃料的使用不同分汽油機汽油機柴油機柴油機一、發動機的定義一、發動機的定義： 二、發動機的分類二、發動機的分類 ： 現代汽車大多使用往復活塞式內燃機。它將燃料在現代汽車大多使用往復活塞式內燃機。它將燃料在 發動機氣缸內部進行燃燒，把產生的熱能轉變成機械能。發動機氣缸內部進行燃燒，把產生的熱能轉變成機械能。3 3、按冷卻方式不同、按冷卻方式不同水冷發動機

2、水冷發動機風冷發動機風冷發動機2 2、按完成一個工作循環所需行程數、按完成一個工作循環所需行程數四行程發動機四行程發動機二行程發動機二行程發動機4 4、按氣缸數及排列方式、按氣缸數及排列方式單缸發動機單缸發動機多缸發動機多缸發動機單列式單列式型型對置式對置式單列式單列式型型對置式對置式1.2 1.2 基本結構及基本術語基本結構及基本術語一、基本結構一、基本結構凸輪軸、凸輪軸齒形帶輪、齒形帶、進氣門、排氣門1 1、曲柄連桿機構、曲柄連桿機構活塞、活塞銷、連桿、曲軸等2 2、配氣機構、配氣機構二、基本術語二、基本術語 上止點上止點 下止點下止點 活塞行程活塞行程(S)(S) 氣缸工作容積氣缸工作容

3、積(Vs )(Vs ) 燃燒室容積燃燒室容積(Vc(Vc ) ) 氣缸總容積氣缸總容積(Va(Va ) ) 壓縮比壓縮比發動機排量發動機排量工作循環工作循環工況：工況：內燃機在某一時刻的運行狀況，通常用有效功率和曲軸轉速表示內燃機在某一時刻的運行狀況，通常用有效功率和曲軸轉速表示負荷率：負荷率：指內燃機在某一轉速下發出的有效功率與相同轉速下所能發出指內燃機在某一轉速下發出的有效功率與相同轉速下所能發出的最大有效功率的比值，用百分數來表示的最大有效功率的比值，用百分數來表示1.3 1.3 內燃機工作原理內燃機工作原理 一、四行程汽油機工作原理介紹一、四行程汽油機工作原理介紹1 1、進氣行程、進氣

4、行程 2 2、壓縮行程、壓縮行程 3 3、作功行程、作功行程 4 4、排氣行程、排氣行程 1.3四行程發動機的工作原理（汽油機為例）1.1.進氣行程進氣行程. .壓縮行程壓縮行程. .作功行程作功行程4.4.排氣行程排氣行程每一行程工作的具體分析如下每一行程工作的具體分析如下 1 1、進氣行程、進氣行程排氣門關閉排氣門關閉進氣門開啟進氣門開啟大氣壓力線大氣壓力線PVra示功圖示功圖上止點上止點下止點下止點示功圖示功圖：表示活塞表示活塞在不同位置時氣缸內在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況。氣體壓力的變化情況。進氣終了時氣缸內進氣終了時氣缸內壓強壓強為為0.080.080.09Mpa0.09Mp

5、a，溫度溫度上升至上升至320320380K380K 活活塞塞下下行行2 2、壓縮行程、壓縮行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門關閉排氣門關閉PVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點上止點下止點下止點壓縮終了時氣缸內壓縮終了時氣缸內壓強壓強上升至上升至0.80.81.5Mpa1.5Mpa，溫度溫度繼續上升至繼續上升至600600750K750K 。活活塞塞上上行行3 3、作功行程、作功行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門關閉排氣門關閉PVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點上止點下止點下止點作功中氣缸內作功中氣缸內最高壓強最高壓強可達可達3 36.5Mpa6.5Mpa，最高溫度最高溫度

6、可達可達220022002800K2800K；作功終了時；作功終了時氣缸內氣缸內壓強壓強下降至下降至0.350.350.5Mpa0.5Mpa，溫度溫度下下降至降至120012001500K1500K。 活活塞塞下下行行4 4、排氣行程、排氣行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門打開排氣門打開PVr示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點上止點下止點下止點殘余廢氣殘余廢氣排氣終了時氣缸內排氣終了時氣缸內壓強壓強下降至下降至0.1050.1050.120Mpa0.120Mpa，溫度溫度下降至下降至9009001100K1100K a 活活塞塞上上行行二、四沖程柴油機工作原理二、四沖程柴油機工作原理 與

7、汽油機工作與汽油機工作原理相比：原理相比：進氣不同；進氣不同；柴油機由于用的柴柴油機由于用的柴油粘度比汽油大、油粘度比汽油大、不易蒸發，且自燃不易蒸發，且自燃溫度又較汽油低，溫度又較汽油低，所以采用的是所以采用的是 壓縮自燃式點火壓縮自燃式點火。3-氣門氣門 1.進氣行程進氣行程 純凈的空氣被吸入氣缸。壓力純凈的空氣被吸入氣缸。壓力0.0850.095MPa，溫度，溫度310340K。 2.壓縮行程壓縮行程 因為柴油機的壓縮比大，壓縮行程終了時氣體壓力因為柴油機的壓縮比大，壓縮行程終了時氣體壓力35MPa。溫度。溫度7501000K。 3.作功行程作功行程 噴油器將柴油噴入燃燒室。噴油壓力很高

8、，噴孔直徑很小，噴油器將柴油噴入燃燒室。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汽化，并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成速蒸發汽化，并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃點，柴油隨可燃混合氣。氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃點，柴油隨即自行著火燃燒。最大壓力即自行著火燃燒。最大壓力69MPa，最高溫度，最高溫度18002200K.做功結束壓力做功結束壓力0.2-0.5MPa，溫度，溫度10001200K. 4.排氣行程排氣行程 壓力壓力0.1050.12MPa，

9、溫度，溫度700900K。分析和比較汽油機、柴油機的工作分析和比較汽油機、柴油機的工作異同異同?首先分別看一下汽油機和柴油機的圖示首先分別看一下汽油機和柴油機的圖示火花塞火花塞 噴油器噴油器 汽油機、柴油機的工作汽油機、柴油機的工作相同相同點：點： 每個工作循環曲軸轉兩周每個工作循環曲軸轉兩周; ; 每一行程曲軸轉半周每一行程曲軸轉半周; ; 只有作功行程產生動力。只有作功行程產生動力。 汽油機汽油機柴油機柴油機汽油與空氣缸外混合，汽油與空氣缸外混合，進入可燃混合氣進入可燃混合氣進入氣缸的是純空氣進入氣缸的是純空氣電火花點燃混合氣電火花點燃混合氣高溫氣體加熱柴油燃燒高溫氣體加熱柴油燃燒有點火系

10、有點火系無點火系無點火系無噴油器無噴油器有噴油器有噴油器汽油機、柴油機的工作汽油機、柴油機的工作不同不同點：點：汽油機、柴油機的工作汽油機、柴油機的工作不同不同點：點： 溫度：汽油機略高 壓力：柴油機略高 熱效率：柴油機高 可靠性：柴油機高 振動和噪聲：柴油機高 排放：各 有不同1.41.4 發發動機動機的總的總體構體構造造 汽油機由兩大機構和五大系統組成汽油機由兩大機構和五大系統組成曲柄連桿機構，配氣機構燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成； 柴油機由兩大機構和四大系統組成柴油機由兩大機構和四大系統組成曲柄連桿機構、配氣機構燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不

11、需要點火系。1.1.曲柄連桿機構曲柄連桿機構由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。2.2.配氣機構配氣機構 桑桑塔塔納納發發動動機機的的配配氣氣機機構構3.3.冷卻系統冷卻系統 保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。主要由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節溫器等組成。桑桑塔塔納納發發動動機機冷冷卻卻系系統統4.4.燃料供給系統燃料供給系統5.5.潤滑系統潤滑系統 由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。門等組成。桑塔納發動機潤滑示意圖桑塔納發動機潤滑示意圖6.6.點火系統點火系統由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。. .起動系：起動系：起

12、動機起動機桑桑塔塔納納轎轎車車起起動動機機1.5 1.5 發動機的性能指標發動機的性能指標一、動力性指標一、動力性指標 1 1、有效轉矩：、有效轉矩：發動機通過飛輪對外輸出的轉矩稱為發動機的有發動機通過飛輪對外輸出的轉矩稱為發動機的有效轉矩，用效轉矩，用TeTe表示表示 。2 2、有效功率：、有效功率：發動機通過飛輪對外輸出的功率成為發動機的有效發動機通過飛輪對外輸出的功率成為發動機的有效功率，用功率，用PePe表示。表示。 式中：式中：T Te e 有效扭矩，單位為有效扭矩，單位為N Nm m； n n 曲軸轉速，單位為曲軸轉速，單位為r/minr/min 二者關系二者關系 3.3.發動機轉

13、速：發動機轉速：rpmrpm 在說明發動機有效功率的大小時，必須同時指明其相在說明發動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應的轉速。應的轉速。4.4.平均有效壓力：平均有效壓力： 單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力，單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力，記作記作 PmePme，單位為，單位為 MPaMPa。二、經濟性指標二、經濟性指標1.1.有效熱效率有效熱效率 燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有效熱效率，記作效熱效率，記作 ee。2.2.有效燃油消耗率有效燃油消耗率 發動機每輸出發動機每輸出 1kW 1kW 的有效功

14、所消耗的燃油量稱為有效的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作燃油消耗率，記作 bebe，單位為，單位為 g/g/（kWkWh h）。）。三、強化指標三、強化指標. .升功率升功率: :標定工況下，單位發動機排量輸出的有效功率；標定工況下，單位發動機排量輸出的有效功率；. .強化系數強化系數: :指平均有效壓力與活塞平均速度的乘積指平均有效壓力與活塞平均速度的乘積 四、內燃機速度特性四、內燃機速度特性1.1.發動機速度特性：發動機速度特性：發動機的有效功率發動機的有效功率 PePe、有效轉矩、有效轉矩 Te Te 和有效和有效燃油消耗率燃油消耗率 be be 隨發動機轉速隨發動機轉速 n

15、 n 的變化關系稱為發動機速度的變化關系稱為發動機速度特性。特性。2.2.外特性：外特性：節氣門全開時測得的速度特性為外特性。節氣門全開時測得的速度特性為外特性。3.3.部分速度特性：部分速度特性：節氣門部分開啟時測得的速度特性為部分速度節氣門部分開啟時測得的速度特性為部分速度特性。特性。發動機速度特性1311222334441-外特性曲線2、3、4-節氣門開度分別為75%、50%、25%的部分速度特性曲線利用速度特性曲線理解發動機負荷工況工況 a a ：負荷為零(空轉工況)； 工況工況 b b ：負荷20/4510044.4 工況工況 c c ：負荷負荷32/45 32/45 1001007

16、1.171.1； 工況工況 d d ：負荷45/45100100(即發動機全負荷)。 1.6 內燃機名稱及型號編制規則內燃機名稱及型號編制規則 首部首部：為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據需要自選相應字母表示，但需主管部門核準。需要自選相應字母表示，但需主管部門核準。 中部中部：由缸數符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸由缸數符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。徑符號等組成。 后部：后部：結構特征和用途特征符號，以字母表示。結構特征和用途特征符號，以字母表示。 尾部尾部：區分符號。同一系列產品因改進等原因需要區分區分符號。同一系列

17、產品因改進等原因需要區分時，由制造廠選用適當符號表示。時，由制造廠選用適當符號表示。一、內燃機型號由以下四部分組成一、內燃機型號由以下四部分組成二、內燃機型號的排列順序及符號所代表的意義二、內燃機型號的排列順序及符號所代表的意義(1) (1) 汽油機汽油機 1E65F1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑表示單缸，二行程，缸徑65mm65mm，風冷通用型，風冷通用型 4100Q-44100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑100mm100mm，水冷車用，第四種變型產品，水冷車用，第四種變型產品 TJ376QTJ376Q： 表示三缸，四行程，缸徑表示三缸，四行程，缸徑76mm7

18、6mm，水冷車用，水冷車用，TJTJ表示系列符號表示系列符號 CA488CA488： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑88mm88mm，水冷通用型，水冷通用型，CACA表示系列符號表示系列符號 (2) (2) 柴油機柴油機 195195： 表示單缸，四行程，缸徑表示單缸，四行程，缸徑95mm95mm，水冷通用型，水冷通用型 165F165F： 表示單缸，四行程，缸徑表示單缸，四行程，缸徑65mm65mm，風冷通用型，風冷通用型 6135Q6135Q： 表示六缸，四行程，缸徑表示六缸，四行程，缸徑135mm135mm，水冷車用，水冷車用 X4105X4105： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑105mm105mm，水冷通用型，水冷通用型，X X表示系列代號表示系列代號 三、型號編制舉例三、型號編制舉例 思考題：思考題：1.四沖程往復活塞式內燃機由哪些機構與系統組成?它們各有什么功用?2.四沖程汽油機和柴油機在各個方面有何異同? 小 結內燃機內燃機常用術語常用術語工作原理工作原理發動機是將某一種形式的能量轉變成發動機是將某一種形式的能量轉變成機械能的機器。機械能的機器。分類分類定義定義按不同的分類方法大致分為四大類按不同的分類方法大致分為四大類十個基本術語十個基本術語汽油發動機汽油發動機柴油發動機柴油發動機（