《第二章 陳家瑞汽車構造課件 內燃機的基本工作原理和總體構造[共45頁]》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第二章 陳家瑞汽車構造課件 內燃機的基本工作原理和總體構造[共45頁]（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、本章主要內容：本章主要內容：1、有關汽車發(fā)動機的名詞術語、有關汽車發(fā)動機的名詞術語2、四沖程內燃機的工作原理、四沖程內燃機的工作原理3、二沖程內燃機的工作原理、二沖程內燃機的工作原理4、汽車發(fā)動機的總體構造、汽車發(fā)動機的總體構造一、內燃機的基本名詞術語一、內燃機的基本名詞術語1、上止點（下止點）、上止點（下止點）定義：定義：活塞頂離曲軸旋轉中心最遠（近活塞頂離曲軸旋轉中心最遠（近)處。處。即活塞的最高（低）位置。即活塞的最高（低）位置。2、活塞沖程、活塞沖程S定義：定義：活塞上、下止點之間的距離?；钊稀⑾轮裹c之間的距離。若曲柄半徑為若曲柄半徑為R，則：，則：S2R3、氣缸工作容積（氣缸排量）

2、、氣缸工作容積（氣缸排量）Vs定義：定義：活塞從上止點到下止點所掃過的容積?；钊麖纳现裹c到下止點所掃過的容積。定義式：定義式： Vs=（ /4 ）D2S常作為表征內燃機尺寸大小及動力性能的主要結常作為表征內燃機尺寸大小及動力性能的主要結構參數(shù)之一。構參數(shù)之一。4、發(fā)動機排量（發(fā)動機工作容積）、發(fā)動機排量（發(fā)動機工作容積）VL定義：定義：發(fā)動機各氣缸工作容積的總和。發(fā)動機各氣缸工作容積的總和。定義式：定義式：VL Vs*i i:發(fā)動機氣缸數(shù)。發(fā)動機氣缸數(shù)。5、燃燒室容積、燃燒室容積Vc定義：定義：活塞在上止點時，活塞頂以上的空間容積活塞在上止點時，活塞頂以上的空間容積。6、氣缸總容積氣缸總容積V

3、a定義：定義：活塞在下止點時，活塞頂以上的空間容活塞在下止點時，活塞頂以上的空間容積。積。定義式：定義式：VaVsVc7、壓縮比、壓縮比c定義：定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。的最小容積之比。定義式：定義式：cVa/ Vc物理意義：物理意義：表示氣缸內氣體被壓縮的倍數(shù)或燃表示氣缸內氣體被壓縮的倍數(shù)或燃氣燃燒后膨脹的倍數(shù)。是發(fā)動機的重要性能參數(shù)。氣燃燒后膨脹的倍數(shù)。是發(fā)動機的重要性能參數(shù)。柴油機柴油機c：1422汽油機汽油機c：69（轎車有的達到（轎車有的達到911）二、單缸四沖程汽油機的工作原理二、單缸四沖程汽油機的工作原理1、進氣沖程

4、進氣沖程活塞：活塞：從上止點移動到下止點從上止點移動到下止點氣門：氣門：進氣門打開，排氣門關閉進氣門打開，排氣門關閉曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從 0A180A進氣終了壓力：進氣終了壓力：pde0.0750.09 Mpa 進氣終了溫度：進氣終了溫度：Tde370400 K 2、壓縮沖程壓縮沖程活塞：活塞：從下止點移動到上止點從下止點移動到上止點氣門：氣門：進氣門關閉，排氣門關閉進氣門關閉，排氣門關閉曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從180A360A壓縮終了壓力：壓縮終了壓力：pco0.82.0 Mpa壓縮終了溫度：壓縮終了溫度：Tco600700 K爆燃：爆燃：由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內離點由于氣體壓

5、力和溫度過高，在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。種不正常燃燒。后果：后果：輕微爆燃，發(fā)動機功率有所升高；但過度，輕微爆燃，發(fā)動機功率有所升高；但過度，則會使發(fā)動機過熱，功率下降，經(jīng)濟性變差，零則會使發(fā)動機過熱，功率下降，經(jīng)濟性變差，零件壽命下降等。件壽命下降等?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：發(fā)生爆燃時，有尖銳的金屬敲擊聲傳出。發(fā)生爆燃時，有尖銳的金屬敲擊聲傳出。表面點火：表面點火：由燃燒室內熾熱表面（如排氣門頭、火由燃燒室內熾熱表面（如排氣門頭、火花塞電極、積碳）點燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正花塞電極、積碳）點燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃

6、燒。常燃燒。后果：后果：發(fā)動機的性能下降，零部件壽命降低。發(fā)動機的性能下降，零部件壽命降低。現(xiàn)象：現(xiàn)象：發(fā)生表面點火時，有沉悶的敲擊聲傳出。發(fā)生表面點火時，有沉悶的敲擊聲傳出。3、做功沖程做功沖程活塞：活塞：從上止點移動到下止點從上止點移動到下止點氣門：氣門：進氣門關閉，排氣門關閉進氣門關閉，排氣門關閉曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從360A540A最高壓力：最高壓力：pmax3.06.5 Mpa最高溫度：最高溫度：Tmax22002800 K膨脹終了壓力：膨脹終了壓力：pex0.30.6 Mpa膨脹終了溫度膨脹終了溫度：Tex12001500 K4、排氣沖程排氣沖程活塞：活塞：從下止點移動到上止點從

7、下止點移動到上止點氣門：氣門：進氣門關閉，排氣門開啟進氣門關閉，排氣門開啟曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從540A720A排氣終了氣體壓力（殘余廢氣壓力）：排氣終了氣體壓力（殘余廢氣壓力）： pr0.1050.115 Mpa排氣終了氣體溫度（殘余廢氣溫度）：排氣終了氣體溫度（殘余廢氣溫度）： Tr9001100 K二、單缸四沖程二、單缸四沖程柴油機柴油機的工作原理的工作原理1、進氣沖程、進氣沖程與汽油機主要區(qū)別：與汽油機主要區(qū)別：進入氣缸的是純空氣進入氣缸的是純空氣。進氣終了壓力：進氣終了壓力：pde0.080.09Mpa進氣終了溫度：進氣終了溫度：Tde340380K2、壓縮沖程、壓縮沖程與汽油機的

8、主要區(qū)別：壓縮比高于汽油機；在壓縮過程快要結束的時候，噴油器向氣缸內噴入柴油。當油與空氣混合后在高壓下達到其自燃點就開始著火燃燒。壓縮終了壓力：壓縮終了壓力：pco3.05.0 Mpa壓縮終了溫度：壓縮終了溫度：Tco7501000K3、做功沖程、做功沖程柴油機由于是邊噴油、邊混合、邊燃燒，柴油機由于是邊噴油、邊混合、邊燃燒，所以，所以最開始雖然活塞有所下行，所以，所以最開始雖然活塞有所下行，但氣缸內的壓力基本不變。但氣缸內的壓力基本不變。最高壓力：最高壓力：pmax4.59Mpa最高溫度：最高溫度：Tmax18002500K膨脹終了壓力膨脹終了壓力：pex0.20.5Mpa膨脹終了溫度：膨脹

9、終了溫度：Tex10001200K4、排氣沖程、排氣沖程排氣終了氣體壓力：排氣終了氣體壓力：pr0.1050.12Mpa排氣終了氣體溫度排氣終了氣體溫度：Tr700900K四沖程汽油機、柴油機缸內壓力、溫度比較四沖程汽油機、柴油機缸內壓力、溫度比較（p：Mpa ；T：K）汽油機柴油機 進 氣pde0.0750.090.080.09Tde370400340380 壓 縮pco0.61.23.05.0Tco6007007501000 做 功pmax3.06.54.59Tmax2200280018002500pex0.30.60.20.5Tex1200150010001200 排 氣 pr0.105

10、0.1150.1050.12 Tr9001100700900三、四沖程汽油機、柴油機特點比較三、四沖程汽油機、柴油機特點比較1、由于柴油機壓縮比較高，燃料燃燒非常完全，由于柴油機壓縮比較高，燃料燃燒非常完全，所以柴油機的有效熱效率好，經(jīng)濟性好。所以柴油機的有效熱效率好，經(jīng)濟性好。 汽油機：汽油機：be=270325 g/(kw.h) 柴油機柴油機: be=214285 g/(kw.h)2、柴油機無點火系，所以故障少些，易保養(yǎng)。柴油機無點火系，所以故障少些，易保養(yǎng)。但柴油機有高精度零件如噴油泵、噴油器等，但柴油機有高精度零件如噴油泵、噴油器等，其成本較高，并且加工較難。其成本較高，并且加工較難。

11、3、柴油機最高爆發(fā)壓力高，所以對發(fā)動機的零柴油機最高爆發(fā)壓力高，所以對發(fā)動機的零部件強度要求高，這樣導致柴油機笨重。部件強度要求高，這樣導致柴油機笨重。4、柴油機轉速低于汽油機柴油機轉速低于汽油機原因：原因：1）由于柴油機的壓縮比高，所以其）由于柴油機的壓縮比高，所以其受到的機械負荷較大，故其零部件的質受到的機械負荷較大，故其零部件的質量需較大，導致運動時慣性力較大。量需較大，導致運動時慣性力較大。 2）汽油機可燃混合氣的混合時間和）汽油機可燃混合氣的混合時間和質量優(yōu)于柴油機。質量優(yōu)于柴油機。 5、柴油機運轉噪音高，但有害氣體的排柴油機運轉噪音高，但有害氣體的排放優(yōu)于汽油機，而微粒排放較高。放

12、優(yōu)于汽油機，而微粒排放較高。6、柴油機啟動困難，汽油機易啟動。柴油機啟動困難，汽油機易啟動。二沖程內燃機：二沖程內燃機：一、結構介紹一、結構介紹1、 換氣機構（氣孔、氣閥）換氣機構（氣孔、氣閥）2、 曲軸箱掃氣、掃氣泵掃氣曲軸箱掃氣、掃氣泵掃氣3、 活塞頂部為凸頂，以引導氣流掃氣活塞頂部為凸頂，以引導氣流掃氣4、 活塞裙部較長，有缺口等活塞裙部較長，有缺口等二、二沖程汽油機的工作原理二、二沖程汽油機的工作原理（一）（一）結構介紹結構介紹（二）工作原理（二）工作原理1、第一沖程、第一沖程活塞：活塞：從下止點到上止點從下止點到上止點活塞上方：活塞上方：換氣；三孔關閉后，壓縮可燃混換氣；三孔關閉后，

13、壓縮可燃混合氣合氣活塞下方：活塞下方：新鮮混合氣由進氣口進入曲軸箱新鮮混合氣由進氣口進入曲軸箱曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從0A180A2、第二沖程、第二沖程活塞：活塞：從上止點到下止點從上止點到下止點活塞上方：活塞上方：可燃混合氣燃燒膨脹做功；排氣可燃混合氣燃燒膨脹做功；排氣口露出后排氣；掃氣口露出后開始掃氣?？诼冻龊笈艢?；掃氣口露出后開始掃氣?；钊路剑夯钊路剑哼M氣口被下移地活塞關閉后新鮮進氣口被下移地活塞關閉后新鮮混合氣被下移的活塞預壓縮，掃氣口露出混合氣被下移的活塞預壓縮，掃氣口露出后，被預壓縮的新鮮氣體經(jīng)過掃氣口進入后，被預壓縮的新鮮氣體經(jīng)過掃氣口進入活塞上方的氣缸內?；钊戏降臍飧變?。

14、曲軸：曲軸：旋轉從旋轉從180A360A示功圖示功圖：三、二沖程柴油機的工作原理三、二沖程柴油機的工作原理（一）（一）結構介紹結構介紹 1、有排氣閥，無排氣口。有排氣閥，無排氣口。 2、進氣口設置在氣缸上部，進氣口和進氣口設置在氣缸上部，進氣口和掃氣口為同一氣口。掃氣口為同一氣口。 3、通過掃氣泵掃氣。通過掃氣泵掃氣。 （二）工作原理（二）工作原理第一沖程：第一沖程：活塞從下止點到上止點。活塞從下止點到上止點。最開始，通過掃氣泵換氣；當進氣口被關閉最開始，通過掃氣泵換氣；當進氣口被關閉后，對進入到氣缸內的空氣進行壓縮；快后，對進入到氣缸內的空氣進行壓縮；快到上止點時噴油器噴油入燃燒室，油氣混到

15、上止點時噴油器噴油入燃燒室，油氣混合自燃起來。合自燃起來。第二沖程：第二沖程：活塞從上止點到下止點。活塞從上止點到下止點。氣缸內的燃氣燃燒膨脹做功；活塞下移排氣氣缸內的燃氣燃燒膨脹做功；活塞下移排氣閥打開排氣；露出掃氣孔后開始利用掃氣閥打開排氣；露出掃氣孔后開始利用掃氣泵將新鮮空氣掃入氣缸進行掃氣。泵將新鮮空氣掃入氣缸進行掃氣。四、二沖程汽油機的優(yōu)缺點（同四沖程汽油四、二沖程汽油機的優(yōu)缺點（同四沖程汽油機相比較）機相比較）（一）優(yōu)點：（一）優(yōu)點：1、從工作原理上來講，在發(fā)動機排量和轉速從工作原理上來講，在發(fā)動機排量和轉速相同的前提下，二沖程發(fā)動機的功率理論上相同的前提下，二沖程發(fā)動機的功率理論

16、上是四沖程發(fā)動機的是四沖程發(fā)動機的2倍。倍。2、由于二沖程發(fā)動機的做功頻率比較高，所由于二沖程發(fā)動機的做功頻率比較高，所以發(fā)動機運轉比較平穩(wěn)。以發(fā)動機運轉比較平穩(wěn)。3、無專門的換氣機構，所以結構簡單，質量無專門的換氣機構，所以結構簡單，質量小。小。4、由于附屬機構少，所以使用、維護很方便。由于附屬機構少，所以使用、維護很方便。所以摩托車上多用。所以摩托車上多用。（二）缺點：（二）缺點：1、廢氣不易排除干凈。廢氣不易排除干凈。2、換氣時減少了有效工作行程。換氣時減少了有效工作行程。3、部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，使能源浪費，經(jīng)濟性下降。使能源浪費，經(jīng)濟性下降。4、

17、同時造成環(huán)境污染。同時造成環(huán)境污染。一、主要性能指標一、主要性能指標（一）動力性指標（一）動力性指標1、有效轉矩、有效轉矩Ttq（N.M）定義：定義：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉矩。發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉矩。由測功機測得。其值與發(fā)動機曲軸所受到的阻力由測功機測得。其值與發(fā)動機曲軸所受到的阻力矩相等。矩相等。2、發(fā)動機轉速、發(fā)動機轉速n（r/min）由轉速表直接讀取。由轉速表直接讀取。3、有效功率、有效功率Pe （KW）定義：定義：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率。發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率。計算式：計算式：PeTtq*2n/60*10-3Ttq*n/9550（二）經(jīng)濟性指標（二）經(jīng)濟性指標1、

18、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be定義：定義：發(fā)動機每發(fā)出發(fā)動機每發(fā)出1KW有效功率，在有效功率，在1h內所消耗內所消耗的燃油質量（以的燃油質量（以g為單位）。為單位）。定義式：定義式： beB/Pe*103 （g/KW. h）其中其中 B：發(fā)動機在單位時間內的耗油量（：發(fā)動機在單位時間內的耗油量（kg/h）,可在實驗中測得。可在實驗中測得。（三）發(fā)動機的運轉性能指標（三）發(fā)動機的運轉性能指標1、排氣品質、排氣品質2、噪聲、噪聲3、啟動性、啟動性二、發(fā)動機的速度特性二、發(fā)動機的速度特性（一）定義（一）定義1、發(fā)動機特性：、發(fā)動機特性：發(fā)動機的性能是隨著許多因素發(fā)動機的性能是隨著許多因素而變化的

19、，其變化規(guī)律稱為發(fā)動機的特性。而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動機的特性。2、發(fā)動機的速度特性：、發(fā)動機的速度特性：發(fā)動機油門開度不變，發(fā)動機油門開度不變，發(fā)動機的性能指標（如發(fā)動機的功率、轉矩、發(fā)動機的性能指標（如發(fā)動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規(guī)有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規(guī)律。律。3、發(fā)動機的外特性：、發(fā)動機的外特性：發(fā)動機油門全開，發(fā)動機發(fā)動機油門全開，發(fā)動機的性能指標（如發(fā)動機的功率、轉矩、有效的性能指標（如發(fā)動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規(guī)律。燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規(guī)律。又稱為發(fā)動機的總功率特性。又稱為發(fā)動機的總功率特性。

20、（二）速度特性制取步驟（汽油機為例）（二）速度特性制取步驟（汽油機為例）1）發(fā)動機預熱，將點火提前角、水溫（發(fā)動機預熱，將點火提前角、水溫（8095）、）、油溫（油溫（80左右）保持最佳。左右）保持最佳。2）將油門固定在某一位置后，先將發(fā)動機滿負荷穩(wěn)定將油門固定在某一位置后，先將發(fā)動機滿負荷穩(wěn)定運轉在最低轉速處，此時即為試驗的起點。記錄耗運轉在最低轉速處，此時即為試驗的起點。記錄耗一定量燃油所需要的時間、測功器讀數(shù)、轉速。一定量燃油所需要的時間、測功器讀數(shù)、轉速。3）依次減少發(fā)動機負荷，使其轉速增加，根據(jù)發(fā)動機依次減少發(fā)動機負荷，使其轉速增加，根據(jù)發(fā)動機所選擇的轉速間隔，使發(fā)動機穩(wěn)定工作在某一

21、轉速所選擇的轉速間隔，使發(fā)動機穩(wěn)定工作在某一轉速處，再進行此時數(shù)據(jù)記錄。如此試驗幾個點，到發(fā)處，再進行此時數(shù)據(jù)記錄。如此試驗幾個點，到發(fā)動機功率開始下降為止。動機功率開始下降為止。4）在坐標上描點。（橫坐標發(fā)動機曲軸轉速，縱坐標在坐標上描點。（橫坐標發(fā)動機曲軸轉速，縱坐標為發(fā)動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）為發(fā)動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）（三）發(fā)動機外特性（三）發(fā)動機外特性曲線曲線。分析：分析：此特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力此特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。性能。1、可以從此曲線上找出發(fā)動機所能發(fā)出的最可以從此曲線上找出發(fā)動機所能發(fā)出的最高功率和最高轉矩及其相應轉速。高功

22、率和最高轉矩及其相應轉速。2、最高轉矩和最高功率所對應的轉速不同最高轉矩和最高功率所對應的轉速不同3、發(fā)動機的最低燃油消耗率并不是出現(xiàn)在最發(fā)動機的最低燃油消耗率并不是出現(xiàn)在最高功率或最高轉矩對應的轉速下，此說明發(fā)高功率或最高轉矩對應的轉速下，此說明發(fā)動機的最高動力性與最好經(jīng)濟性不能兼得。動機的最高動力性與最好經(jīng)濟性不能兼得。最低燃油消耗率所對應的轉速介于最高功率最低燃油消耗率所對應的轉速介于最高功率和轉矩對應的轉速之間。和轉矩對應的轉速之間。（四）發(fā)動機工作狀況（四）發(fā)動機工作狀況發(fā)動機工作狀況發(fā)動機工作狀況(簡稱發(fā)動機工況簡稱發(fā)動機工況):一般用發(fā)一般用發(fā)動機的功率與曲軸轉速來表示；有時也用

23、負動機的功率與曲軸轉速來表示；有時也用負荷與發(fā)動機曲軸轉速來表示。荷與發(fā)動機曲軸轉速來表示。發(fā)動機在某一轉速下的發(fā)動機在某一轉速下的負荷負荷：就是當時發(fā)動就是當時發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉速下所可能發(fā)出的最機發(fā)出的功率與同一轉速下所可能發(fā)出的最大功率之比。以百分數(shù)表示。大功率之比。以百分數(shù)表示。 注意：注意：負荷與功率不是同一概念。負荷與功率不是同一概念。CA488Q為例（傳統(tǒng)的化油器式汽油機）：為例（傳統(tǒng)的化油器式汽油機）：一、機體組一、機體組 作用：作用： 組成：氣缸蓋、氣缸體、油底殼等組成：氣缸蓋、氣缸體、油底殼等二、曲柄連桿機構二、曲柄連桿機構 作用：作用： 組成：活塞、連桿、曲軸、飛輪

24、等組成：活塞、連桿、曲軸、飛輪等三、配氣機構三、配氣機構 作用：作用： 組成：進（排）氣門、搖臂、凸輪軸等組成：進（排）氣門、搖臂、凸輪軸等四、供給系四、供給系 作用：作用： 組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器等組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器等五、點火系五、點火系 作用：作用： 組成：蓄電池、發(fā)電機、火花塞、分電器等組成：蓄電池、發(fā)電機、火花塞、分電器等六、冷卻系六、冷卻系 作用：作用： 組成：水泵、水箱、風扇、節(jié)溫器等組成：水泵、水箱、風扇、節(jié)溫器等七、潤滑系七、潤滑系 作用：作用： 組成：機油泵、機油濾清器、潤滑油道等組成：機油泵、機油濾清器、潤滑油道等八、起動系八、起動系 作用：作用： 組成：起動機及其附屬組成：起動機及其附屬裝置裝置按照按照GB72591制定制定