1、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造。 2、了解內(nèi)燃機(jī)的編號(hào)規(guī)則。 3、理解發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)的基本概念。 4、掌握四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。 5、能比較四沖程汽油機(jī)與柴油機(jī)工作循環(huán)的異 同點(diǎn)。 6、能敘述二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的特點(diǎn)。,第1章 發(fā)動(dòng)機(jī)總論,發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)由多種機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，發(fā)動(dòng)機(jī)的具體構(gòu)造也多種多樣，但由于其基本工作原理一致，從總體功能來(lái)看，其基本結(jié)構(gòu)大同小異，都是由二大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系、冷卻系、潤(rùn)滑系、起動(dòng)系、點(diǎn)火系（柴油機(jī)沒(méi)有）。我們以一些典型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)例來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造。,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)

2、總體構(gòu)造,1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)組成,圖1.1 某四沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)總圖 1-散熱器；2-冷卻風(fēng)扇；3-曲軸正時(shí)齒輪；4-曲軸；5-發(fā)電機(jī)；6-機(jī)油濾清器；7-油底殼；8-起動(dòng)機(jī)；9-起動(dòng)機(jī)齒輪；10-蓄電池；11-飛輪；12-連桿；13-活塞；14-氣缸體；15-水套；16-氣缸蓋；17-化油器；18-空氣濾清器內(nèi)芯；19-排氣門；20-進(jìn)氣門；21-空氣濾清器殼；22-分電器；23-火花塞；24-凸輪軸；25-凸輪軸正時(shí)齒輪；26-凸輪軸正時(shí)齒帶；27-水泵；28-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；29-點(diǎn)火線圈。,1、曲柄連桿機(jī)構(gòu) 由機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組三部分組成。其作用是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)

3、運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過(guò)連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。 2、配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)由氣門組及氣門傳動(dòng)組組成。其作用是使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)將廢氣從氣缸中排出。 3、供給系 汽油機(jī)供給系和柴油機(jī)供給系由于使用的燃料和燃燒過(guò)程不同，在結(jié)構(gòu)上有很大差別，而汽油機(jī)供給系根據(jù)混合氣的形成方式不同又可分為傳統(tǒng)化油器式和電控直噴式兩種。其作用是將一定濃度和數(shù)量的可燃混合氣（或空氣）供入氣缸以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出。,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)組成,4、冷卻系 冷卻系有水冷卻系和風(fēng)冷卻系兩種，現(xiàn)代汽車一般都采用水冷卻系。其作用是將受熱機(jī)件的熱量散到大氣中去，從

4、而保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。 5、潤(rùn)滑系 潤(rùn)滑系的作用是將潤(rùn)滑油送至各個(gè)摩擦表面，以減輕機(jī)件的磨損，并清洗、冷卻摩擦表面，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。 6、起動(dòng)系 起動(dòng)系的作用是將靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)。 7、點(diǎn)火系 點(diǎn)火系是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)有的，按控制方式不同又分為傳統(tǒng)點(diǎn)火系和電子控制點(diǎn)火系兩種。其作用是按規(guī)定時(shí)刻向氣缸內(nèi)提供電火花以點(diǎn)燃?xì)飧字械目扇蓟旌蠚狻２裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)由于其混合氣是自行著火燃燒，故沒(méi)有點(diǎn)火系。,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)組成,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)分類,內(nèi)燃機(jī)名稱按所采用的主要燃料來(lái)命名，內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語(yǔ)拼音字母組成，其排列順序和意義規(guī)

5、定如圖1.5所示:,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.1.3 內(nèi)燃機(jī)編號(hào)規(guī)則,內(nèi)燃機(jī)型號(hào)編制示例： 汽油機(jī)： EQ6100-1表示東風(fēng)汽車工業(yè)公司生產(chǎn)，六缸，四沖 程，直列，缸徑100mm，水冷，通用型，第一種類型產(chǎn)品。 1E65F表示單缸，二沖程，缸徑65mm，風(fēng)冷，通用型。 柴油機(jī)： CA6110表示第一汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)，六缸，四沖程，直列，缸徑110mm，水冷，通用型。 12V135ZG表示12缸，V形，四沖程，缸徑135mm，水冷，增壓，工程機(jī)械用。,1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.1.3 內(nèi)燃機(jī)編號(hào)規(guī)則,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ),1、上止點(diǎn)TDC 上止點(diǎn)是指活塞頂位于

6、其運(yùn)動(dòng)的頂部時(shí)的位置，即活塞的最高位置。 2、下止點(diǎn)BDC 下止點(diǎn)是指活塞頂位于其運(yùn)動(dòng)的底部時(shí)的位置，即活塞的最低位置。 3、活塞行程S 活塞行程是指上、下止點(diǎn)間的距離，用S表示，單位：mm（毫米）。活塞由一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)一次的過(guò)程，稱為一個(gè)沖程。 4、曲柄半徑R 曲柄半徑是指與連桿大頭相連接的曲柄銷的中心線到曲軸回轉(zhuǎn)中心線的距離，用R表示，單位：mm（毫米）。顯然，曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞移動(dòng)兩個(gè)沖程，即：,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ),5、氣缸工作容積Vh 氣缸工作容積是指活塞從一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，用Vh表示，單位：L（升）。顯然有： 式中：Vh氣

7、缸工作容積，L； D氣缸直徑，mm； S活塞行程，mm。 6、燃燒室容積VC 燃燒室容積是指活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上方的氣缸空間容積，用Vc表示，單位：L（升）。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ),7、氣缸總?cè)莘eVa 氣缸總?cè)莘e是指活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上方的氣缸空間容積，用Va表示，單位：L（升）。顯然有： 8、發(fā)動(dòng)機(jī)排量VL 發(fā)動(dòng)機(jī)排量是指發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和，用VL表示，單位：L（升）。對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，顯然有： 式中：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ),9、壓縮比 壓縮比是指氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，用表示。 壓縮比用來(lái)衡量空

8、氣或混合氣被壓縮的程度，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為610，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較高，為1622。 10、工作循環(huán) 發(fā)動(dòng)機(jī)完成進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過(guò)程，稱為一個(gè)工作循環(huán)。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ),1、四沖程汽油機(jī)工作原理 四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過(guò)程所組成。單缸四沖程汽油機(jī)工作循環(huán)示意圖如圖1.8所示。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,（l）進(jìn)氣行程 活塞由曲軸帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，進(jìn)氣門開(kāi)啟，排氣門關(guān)閉。在活塞向下移動(dòng)的過(guò)程中，氣缸內(nèi)容積逐漸增大，形成一定真空度，于是空氣和燃油的可燃混合

9、氣通過(guò)進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，停止進(jìn)氣。 由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓力低于大氣壓力，約為0.075MPa-0.09MPa。由于氣缸壁、活塞等高溫件及上一循環(huán)留下的高溫殘余廢氣的加熱，氣體溫度升高到370K-400K。 （2）壓縮行程 為使可燃混合氣迅速燃燒，達(dá)到改善發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的目的，必須在燃燒前對(duì)可燃混合氣進(jìn)行壓縮，以提高可燃混合氣的溫度和壓力。因此，在進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí)立即進(jìn)入壓縮行程，活塞在曲軸的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，由于進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，氣缸內(nèi)容積逐漸減小，可燃混合氣壓力、溫度逐漸升高。 壓縮終了時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力約為0.6

10、MPa-1.2MPa，溫度約為600K-700K。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,（3）作功行程 在壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣并迅速燃燒，使氣體的溫度、壓力迅速升高而膨脹，從而推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)作功，至活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)作功結(jié)束。 在作功行程中，開(kāi)始階段氣缸內(nèi)氣體壓力、溫度急劇上升，瞬間壓力可達(dá)3MPa-5MPa，瞬時(shí)溫度可達(dá)2200K-2800K。隨著活塞下行，氣缸容積增大，氣缸內(nèi)壓力、溫度逐漸下降，作功終了時(shí)，壓力約為0.3-0.5MPa，溫度約為1300K-1600K。 （4）排氣行程 為使循環(huán)能夠連續(xù)進(jìn)行，須將燃燒產(chǎn)生

11、的廢氣排出。在作功行程終了時(shí)，排氣門打開(kāi)，進(jìn)氣門關(guān)閉，曲軸通過(guò)連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，廢氣在自身剩余壓力和活塞推動(dòng)下，被排出氣缸，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣結(jié)束。 排氣行程終了時(shí)，由于燃燒室容積的存在，氣缸內(nèi)還存有少量廢氣，氣體壓力也因排氣系統(tǒng)存在排氣阻力而略高于大氣壓力。此時(shí)，壓力約為0105MPa-0115MPa，溫度約為900K-1200K。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,2四沖程柴油機(jī)工作原理 四沖程柴油機(jī)和四沖程汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程組成。由于所使用燃料的性質(zhì)不同，在可燃混合氣的形成和著火方式上與汽

12、油機(jī)有很大區(qū)別。單缸四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)示意圖如圖1.9所示。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,（l）進(jìn)氣行程 進(jìn)氣行程不同于汽油機(jī)的是進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。由于進(jìn)氣阻力比汽油機(jī)小，上一行程殘留的廢氣溫度也比汽油機(jī)低，進(jìn)氣行程終了的壓力約為0.075MPa-0.095MPa，溫度約為 320K-350K。 （2）壓縮行程 壓縮行程不同于汽油機(jī)的是壓縮純空氣，由于柴油的壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機(jī)高，壓力可達(dá)3MPa-5MPa，溫度可達(dá)800K-1000K。 （3）作功行程 此行程與汽油機(jī)有很大差異，壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀

13、噴入氣缸內(nèi)的高溫高壓空氣中，被迅速汽化并與空氣形成混合氣，由于此時(shí)氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃溫度（約500K左右），柴油混合氣便立即自行著火燃燒，且此后一段時(shí)間內(nèi)邊噴油邊燃燒，氣缸內(nèi)壓力和溫度急劇升高，推動(dòng)活塞下行作功。 作功行程中，瞬時(shí)壓力可達(dá)5MPa-10MPa，瞬時(shí)溫度可達(dá) 1800K-2200K，作功行程終了時(shí)壓力約為0.2MPa-0.4MPa，溫度約為 1200K-1500K。 （4）排氣行程 此行程與汽油機(jī)基本相同。排氣行程終了時(shí)的氣缸壓力約為0.105MPa-0.125MPa，溫度約為800K-1000K。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,3、四沖程汽

14、油機(jī)與柴油機(jī)工作原理的比較 由上述四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)可知，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)既有共同點(diǎn)，又有差別，歸納如下： （1）兩種發(fā)動(dòng)機(jī)中，每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩周（7200），每完成一個(gè)行程曲軸轉(zhuǎn)半周（1800），進(jìn)氣行程是進(jìn)氣門開(kāi)啟，排氣行程是排氣門開(kāi)啟，其余兩個(gè)行程進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。 （2）無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)，在四個(gè)行程中，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力，其余三個(gè)行程是為作功行程作準(zhǔn)備的輔助行程，都要消耗一部分能量。 （3）兩種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的第一循環(huán)，都必須靠外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進(jìn)氣和壓縮行程，作功行程開(kāi)始后，作功能量?jī)?chǔ)存在飛輪內(nèi)，以維持循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行。 （4）汽油機(jī)的混合氣是在氣缸外部形

15、成的，進(jìn)氣行程中吸入氣缸的是可燃混合氣；柴油機(jī)的混合氣是在氣缸內(nèi)部形成的，進(jìn)氣行程中吸入氣缸的是純空氣。 （5）汽油機(jī)在壓縮終了時(shí)，靠火花塞強(qiáng)制點(diǎn)火燃燒，而柴油機(jī)則靠混合氣自燃著火燃燒。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.2 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1、二沖程汽油機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.3 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理簡(jiǎn)介,二沖程汽油機(jī)在結(jié)構(gòu)上與四沖程汽油機(jī)的不同之處在于沒(méi)有了進(jìn)、排氣門，取而代之的是進(jìn)氣孔、排氣孔和換氣孔。圖1.10為單缸二沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，其工作原理如下：,（1）第一行程 活塞由曲軸帶動(dòng)從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)活塞上行至關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)，已進(jìn)入氣

16、缸的新鮮混合氣被壓縮，直至上止點(diǎn)時(shí)，壓縮結(jié)束；與此同時(shí)，隨著活塞上行，其下方曲軸箱內(nèi)形成一定真空度，當(dāng)活塞上行到進(jìn)氣孔開(kāi)啟時(shí)，新鮮混合氣被吸入曲軸箱。 （2）第二行程 活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣，燃燒形成的高溫、高壓氣體推動(dòng)活塞下行作功，當(dāng)活塞下行到關(guān)閉進(jìn)氣孔后，曲軸箱內(nèi)的混合氣被預(yù)壓縮，活塞繼續(xù)下行至排氣孔開(kāi)啟時(shí)，燃燒后的廢氣靠自身壓力經(jīng)排氣孔排出；緊接著，換氣孔開(kāi)啟，曲軸箱內(nèi)經(jīng)預(yù)壓的混合氣進(jìn)入氣缸，并排除氣缸內(nèi)殘余廢氣，這一過(guò)程稱為換氣過(guò)程，它將一直延續(xù)到下一行程活塞再上行關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)為止。 由上述工作原理可知，第一行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)行進(jìn)氣；第二行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行作功、換氣，活塞下方預(yù)壓混合氣。換氣過(guò)程跨越二個(gè)行程。,1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,1.2.3 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工