汽車構造第四講主講教師：馮原學時：４８發動機任務原理和總體構造概述四沖程發動機任務原理發動機總體構造發動機主要性能目的和特性內燃機稱號及型號編制規那么第一節概述發動機是將某一種方式的能量轉變成機械能的機器。一、發動機的定義：風能------風力發動機水流能------水力發動機熱能------熱力發動機電能------電力發動機原子能------原子能發動機太陽能------太陽能發動機地熱能------地熱發動機風力發動機前往水力發動機水輪是以流水為動力，進展旋轉的動力安裝，又稱“水車〞，可以帶動磨、風箱、抽水安裝、紡車、榨油和制革機械乃至發動機等前往熱力發動機前往二、熱力發動機：將熱能轉變成機械能的發動機。1、外燃機：燃料在機器外部熄滅，產生的熱能輸入到機器內部并轉變成機械能輸出的熱力發動機。如蒸汽機。2、內燃機：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內部熄滅而產生熱能，然后再將熱能轉變成機械能輸出的熱力發動機。。熱機內燃機外燃機活塞式葉片式蒸汽機汽輪機熱氣機燃氣輪機斯特靈發動機3、比較：外燃機體積大，分量重，熱效率低；內燃機單機功率范圍大〔0.6-16860kW〕、熱效率高〔汽油機略高于0.3，柴油機達0.4左右〕、體積小、質量輕、操作簡單，便于挪動和起動性能好等優點。被廣泛運用于汽車、火車、工程機械、遷延機、發電機、船舶、坦克、排灌機械和眾多其它機械的動力。4、內燃機按熱能轉變成機械能的主要構件分活塞式內燃機、燃氣輪機燃氣輪機燃氣輪機是以空氣及燃氣為工質的旋轉式熱力發動機，它的構造與飛機噴氣式發動機一致5、活塞式內燃機按活塞運動方式分往復活塞式內燃機、轉子活塞式內燃機

1、按運用的燃料不同分汽油機柴油機三、發動機的分類〔往復活塞式〕：3、按冷卻方式不同水冷發動機風冷發動機2、按完成一個任務循環所需行程數四沖程發動機二沖程發動機4、按氣缸數及陳列方式單缸發動機多缸發動機單列式Ｖ型對置式單列式Ｖ型對置式5、按進氣形狀分自然吸氣式發動機〔非增壓式發動機〕強迫吸氣式〔增壓式發動機〕第二節四行程發動機任務原理一、根本構造上止點下止點活塞行程(S)曲柄半徑(R)氣缸任務容積(Vh)熄滅室容積(Vc)氣缸總容積(Va)二、根本術語緊縮比發動機排量任務循環1、上止點、下止點活塞頂離曲軸回轉中心最遠處為上止點；活塞頂離曲軸回轉中心最近處為下止點。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。2、活塞行程上、下止點間的間隔S稱為活塞行程。S3、曲柄半徑曲柄與連桿下端的銜接中心至曲軸中心的間隔R。其中S=2R。R4、氣缸任務容積活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積。普通用Vh表示。Vh5、熄滅室容積活塞位于上止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積。普通用VC表示。Vc6、氣缸總容積活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積。普通用Va表示。Va動態演示7、發動機排量多缸發動機各氣缸任務容積的總和。普通用VL表示。VL=Vh×ii為氣缸數目8、緊縮比氣缸總容積與熄滅室容積之比稱為緊縮比〔緊縮前氣缸中氣體的最大容積與緊縮后的最小容積之比〕，用ε表示。汽油機緊縮比普通為8～11。柴油機緊縮比普通為16～22。Va－氣缸總容積；Vh－氣缸任務容積；

Vc－熄滅室容積；9、任務循環對于往復活塞式發動機，每進展一次能量轉換，均要經過進氣、緊縮、作功、排氣四個過程。這種周而復始的延續過程，稱為發動機的一個任務循環。〔在氣缸內進展的，每一次將熱能轉換為機械能的一系列的延續過程〕例題：某汽油機有四個氣缸，氣缸直徑92mm，活塞沖程92mm，緊縮比為6。計算其每缸任務容積、熄滅室容積及發動機排量〔容積以升為單位〕。1〕每缸任務容積：Vh===0.61(L)2〕熄滅室容積：∵∴〔L〕3〕發動機排量：VL=Vh·i=0.61×4=2.44(L)三、四沖程汽油機任務原理1、進氣行程2、緊縮行程3、作功行程4、排氣行程四沖程汽油機的任務原理表示圖汽油發動機四個行程的圖示1.進氣行程２.緊縮行程３.作功行程4.排氣行程每一行程任務的詳細分析如下1、進氣行程排氣門封鎖進氣門開啟大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況。進氣終了時氣缸內壓強為0.074～0.093Mpa，溫度上升至353～403K活塞下行2、緊縮行程進氣門封鎖排氣門封鎖PVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點緊縮終了時氣缸內壓強上升至0.6～1.5Mpa，溫度繼續上升至600～700K。活塞上行3、作功行程進氣門封鎖排氣門封鎖PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點作功中氣缸內最高壓強可達3～5Mpa，最高溫度可達2200～2800K；作功終了時氣缸內壓強下降至0.3～0.5Mpa，溫度下降至1300～1600K。活塞下行4、排氣行程進氣門封鎖排氣門翻開PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點剩余廢氣排氣終了時氣缸內壓強下降至0.102～0.120Mpa，溫度下降至900～1200Ka活塞上行四、四沖程柴油機任務原理四行程柴油機同樣包括進氣、緊縮、作功和排氣四個行程。但由于柴油機運用的柴油，粘度比汽油大，不易蒸發，且自燃溫度又比汽油低，所以采用的著火方式是緊縮自燃式點火〔壓燃〕。噴油器噴油泵進氣行程緊縮行程作功行程排氣行程新穎空氣四沖程柴油機各行程表示圖開場噴油分析和比較汽油機、柴油機的任務異同?首先分別看一下汽油機和柴油機的圖示火花塞噴油器汽油機、柴油機的任務一樣點每個任務循環曲軸轉兩周;對應每一活塞行程曲軸轉半周;只需作功行程產生動力。

汽油機柴油機汽油與空氣缸外混合，進入氣缸可燃混合氣進入氣缸的是純空氣電火花點燃混合氣高溫氣體加熱柴油自行燃燒有點火系統無點火系統汽油機、柴油機的任務不同點五、二沖程發動機構造特點及任務原理二沖程發動機：指活塞在上、下止點間往復挪動兩個行程〔相當于曲軸旋轉360度〕，完成進氣、緊縮、作功、排氣一個任務循環的發動機。1、第一行程〔換氣-緊縮行程〕2、第二行程〔作功-換氣行程〕二沖程與四沖程汽油機比較性能二沖程汽油機四沖程汽油機結構簡單復雜比質量小大燃油消耗高低升功率大小制造維修成本低高比質量小大起動性好差使用壽命短長排放大小六、爆燃和外表點火1、緊縮比對發動機任務的影響：⑴緊縮比適當添加，可燃混合氣溫度添加，壓力添加，熄滅速度快，發動機功率添加，經濟性好；⑵緊縮比假設過大，反而會出現爆燃和外表點火等不正常熄滅景象，發動機過熱，功率下降。⑶緊縮比過小，緊縮終了時氣體的壓力和溫度越低，熄滅速度緩慢，發動機功率降低，燃油耗費率添加。2、爆燃由于緊縮比過高導致緊縮終了時氣體壓力和溫度過高，在火花塞點火之后熄滅室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而呵斥的一種不正常熄滅景象，稱為爆燃。

爆燃時，火焰以極高的速率傳播，溫度和壓力急劇升高，構成壓力波，以聲速推進，當這種壓力波撞擊熄滅室壁時就發出鋒利的敲缸聲。同時還會引起發動機過熱、功率下降、燃油耗費率添加等一系列不良后果，嚴重爆燃時甚至呵斥排氣門燒廢、軸瓦破裂、活塞頂熔穿、火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞景象。爆燃景象：3、外表點火在火花塞點火之前，由于熄滅室內灼熱外表〔如排氣門頭部、火花塞電極處、積碳處〕點燃可燃混合氣而產生的另一種不正常熄滅景象，稱為外表點火。4、汽油機緊縮比的選擇應在防止引起爆燃和外表點火的前提下盡能夠提高緊縮比，以提高發動機功率，改善燃油經濟性。外表點火景象：外表點火發生時，也伴有劇烈的敲缸聲〔較沉悶〕，產生的高壓會使發動機機件機械負荷添加，壽命降低。第三節發動機總體構造兩大機構曲柄連桿機構配氣機構五大系統燃料供給系統潤滑系統冷卻系統點火系統起動系統機體組＋以汽油機為例包括：汽油機構造表示圖曲柄連桿機構配氣機構燃料供應系統光滑系統冷卻系統點火系統起動系統的起動機第四節發動機的主要性能目的與特性一、動力性目的1、有效轉矩：發動機經過飛輪對外輸出的轉矩稱為發動機的有效轉矩，用Te表示。2、有效功率：發動機經過飛輪對外輸出的功率稱為發動機的有效功率，用Pe表示。

式中：Te－有效轉矩，單位為N·m；

n－曲軸轉速，單位為r/min二者關系3、轉速：指發動機曲軸每分鐘的轉數，單位為r/min。二、經濟性目的燃油耗費率：指發動機每發出1kw有效功率，在1小時內所耗費的燃油質量，稱為為燃油耗費率，用be表示，單位為g/〔kW·h〕。三、運轉性能目的1、排氣質量有害物質主要有氮氧化合物〔NOx〕、碳氫化合物〔HC〕、一氧化碳〔CO〕等以及排氣顆粒。2、噪聲3、起動性能四、發動機的速度特性指發動機的功率、轉矩和燃油耗費率三者隨曲軸轉速變化的規律。用曲線表示，稱為速度特性曲線。節氣門〔燃料供應調理機構〕全開時的速度特性叫發動機的外特性；節氣門不全開的恣意位置所得到的速度特性都稱為部分特性。發動機的外特性代表了發動機所具有的最高動力性能。TePebeTePebe汽油發動機外特性曲線四、發動機的工況與負荷1、工況〔指發動機的任務情況〕：普通用它的功率與曲軸轉速來表征，有時也用負荷與曲軸轉速來闡明。2、發動機在某一轉速下的負荷：是當時發動機發出的功率與同一轉速下所能夠發出的最大功率之比，以百分數表示。Pe/kWn/r·min-105045322720200035004800ⅠⅡⅢabcde分析右圖發動機的負荷第五節內燃機稱號及型號編制規那么首部：為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據需求自選相應字母表示，但需主管部門核準。中部：由缸數符號、沖程符號、氣缸陳列方式符號和缸徑符號等組成。后部：構造特征和用途特征符號，以字母表示。尾部：區分符號。同一系列產品因改良等緣由需求區分時，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二、內燃機型號的陳列順序及符號所代表的意義(1)汽油機1E65F：表示單缸，二行程，缸徑65mm，風冷通用型4100Q-4：表示四缸