汽車構(gòu)造汽車發(fā)動機總體構(gòu)造及工作原理

1、汽車發(fā)動機是將某種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能并對外輸出動力的機器，通過底盤驅(qū)動汽車行駛。,目前汽車上使用的發(fā)動機絕大多數(shù)是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。內(nèi)燃機是燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒的一種熱力發(fā)動機。,第一章 汽車發(fā)動機總體構(gòu)造及工作原理,發(fā)動機組成,,發(fā)動機分類,發(fā)動機基本術(shù)語,國產(chǎn)內(nèi)燃機型號編制規(guī)則,,,發(fā)動機技術(shù)發(fā)展趨勢,四沖程發(fā)動機工作原理,轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作原理,發(fā)動機主要性能指標(biāo)與特性,一、 發(fā)動機的分類,1）按所用燃料分:汽油機和柴油機等

2、。,一、 發(fā)動機的分類,2）按工作循環(huán)分:四沖程式和二沖程式。,一、 發(fā)動機的分類,3）按冷卻方式分:水冷式和風(fēng)冷式。,一、 發(fā)動機的分類,4）按氣缸數(shù)目分:單缸和多缸式。,一、 發(fā)動機的分類,5）按氣缸布置方式分:直列式、V形等。,6）按點火方式分:點燃式和壓燃式。7）按活塞運動方式不同:往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式。8）按用途分類：固定式和移動式。9）按氣缸中的氣門數(shù)分類：二氣門式、四氣門式和 五氣門式等。10）按照進氣系統(tǒng)

3、是否采用增壓方式分類：自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機和強制進氣(增壓式)發(fā)動機。,二、發(fā)動機總體構(gòu)造,發(fā)動機有兩大機構(gòu)五大系統(tǒng)組成。,1.曲柄連桿機構(gòu)功用：將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動對外輸出動力。組成：主要由氣缸體、氣缸蓋、油底殼、活塞、連桿、曲軸和飛輪等零件組成。,2.配氣機構(gòu)功用：根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門。組成：一般由氣門、氣門彈簧、凸輪軸、正時齒輪、齒形皮

4、帶、搖臂、挺柱等組成。,3.燃料供給系功用：按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)或發(fā)火次序的要求，定時將燃油和空氣及時地供給氣缸，并將燃燒后的廢氣及時排除。組成：主要由油箱、油泵、汽油濾清器、噴油器、噴油泵、化油器、空氣濾清器、進排氣管、排氣消音器等組成。,4.冷卻系功用：將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。,5.潤滑系

5、功用：向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損，同時還有冷卻、清潔、密封、防腐的作用。通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。,6.點火系功用：是保證按規(guī)定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的混合氣。 組成：通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈、點火開頭和高壓線等組成。,7.起動系功用：用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功。

6、主要由起動機及其附屬裝置等組成。,三、發(fā)動機基本術(shù)語,1.上止點,10.壓縮比,6.燃燒室容積,2.下止點,3.活塞行程,4.曲柄半徑,5.氣缸工作容積,7.氣缸總?cè)莘e,8.發(fā)動機排量,9.工作循環(huán),上止點,下止點,1.上止點：活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的極限位置。2.下止點：活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置。3.活塞行程：上、下止點之間的距離。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。,曲軸,曲柄,曲

7、柄銷,曲柄半徑,式中：D－氣缸直徑，單位mm；S－活塞行程，單位mm。,工作容積,5.氣缸工作容積活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。一般用Vh表示：,6.燃燒室容積活塞位于上止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。一般用Vc表示。,7.氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va＝Vc＋

8、Vh。,8.發(fā)動機排量多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量。一般用VL表示：,式中：Vh－氣缸工作容積； i－氣缸數(shù)目。,9.壓縮比壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示。,式中：Va－氣缸總?cè)莘e； Vh－氣缸工作容積； Vc－燃燒室容積。,通常汽油機的壓縮比為6～10， 柴油機的壓縮比一般為16～22

9、。,10.工作循環(huán)每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣四個過程，即由進氣、壓縮、做功、排氣4個過程組成的循環(huán)稱為發(fā)動機的工作循環(huán)。,四、國產(chǎn)內(nèi)燃機型號編制規(guī)則,示 例：(1)汽油機 1E65F：表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 4100Q：表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用 4100Q-4：表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用， 第四種變型產(chǎn)品 CA6102：表示

10、六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型， CA表示系列符號 8V100：表示八缸四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q：表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車用， TJ表示系列符號 CA488：表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型， CA表示系列符號,(2) 柴油機 195：表示單缸，四行程，缸徑95mm，水冷通用型 165F：表示單

11、缸，四行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 495Q：表示四缸，四行程，缸徑95mm，水冷車用 6135Q：表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車用 X4105：表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用 型，X表示系列代號,五 汽車發(fā)動機技術(shù)的現(xiàn)狀與未來發(fā)展,（一）發(fā)動機技術(shù)現(xiàn)狀 1.電子技術(shù)是發(fā)動機現(xiàn)代化的靈魂。 2.汽油機點火和管理系統(tǒng)。 3.汽油機的可變氣門定時和升程系統(tǒng)。 4.柴油機的高壓

12、共軌噴射和可預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù)。 5.噴嘴截面可調(diào)的增壓器。 6.廢氣再循環(huán)技術(shù)等。,（二）未來發(fā)動機技術(shù)在理論上的發(fā)展汽車內(nèi)燃機是通過燃料的燃燒，把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為機械功的熱動力機械。熱力學(xué)、燃燒學(xué)和機械學(xué)的理論分析表明，內(nèi)燃機是熱效率最高的熱力機械，但仍存在著巨大的節(jié)能及降低尾氣污染的潛力。將汽油機的節(jié)氣門調(diào)節(jié)動力輸出，改為用噴油量控制動力輸出。采用強化雙列順序點火內(nèi)燃機等。,小 結(jié),1.發(fā)動機的

13、組成：兩大機構(gòu)、五大系統(tǒng)；2.基本術(shù)語。,,四、四沖程發(fā)動機的工作原理,發(fā)動機把熱能轉(zhuǎn)換成機械能首先必須進氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進入氣缸的可燃混合氣(或新鮮空氣)壓縮，壓縮接近終點時點燃可燃混合氣(或?qū)⒉裼透邏簢娙霘飧變?nèi)形成可燃混合氣并引燃)；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動活塞下行實現(xiàn)對外作功；最后排出燃燒后的廢氣。即進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。把這四個過程叫做發(fā)動機的一個工作循環(huán)，工作循環(huán)不斷地

14、重復(fù)，就實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換，使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)。把完成一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞上下往復(fù)運動四次的發(fā)動機，稱為四沖程發(fā)動機。,1、單缸四沖程汽油機工作原理,四行程汽油機經(jīng)過一次進氣、壓縮、作功和排氣行程完成一個工作循環(huán)。,1 進氣喉管 2 進氣歧管 3 進氣門 4氣缸 5 活塞 6 連桿 7 曲軸 8 火花塞 9 排氣門 10 排氣岐管,四沖程汽油機工作原理動畫,汽油機示功圖動畫,1、

15、單缸四沖程汽油機工作原理,2、單缸四沖程柴油機工作原理,1、7 氣門導(dǎo)管 2 進氣門 3 進氣管道 4 活塞 5 連桿 6 曲軸 8 排氣門 9 排氣管道,機電工程學(xué)院,柴油機示功圖,機電工程學(xué)院,2、單缸四沖程柴油機工作原理,3.四沖程汽油機和柴油機的共同點,1)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)每一行程曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)(180°)，進氣行程是進氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個行程進、排氣門均

16、關(guān)閉。2)四個行程中，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程是輔助行程。3)發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第一個循環(huán)，必須有外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進氣、壓縮行程，著火后，完成作功行程，依靠曲軸和飛輪貯存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循環(huán)發(fā)動機無需外力就可自行完成。,4、四沖程汽油機與柴油機的不同點,1)混合氣形成方式不同 汽油機的汽油和空氣在氣缸外混合，進氣行程進入氣缸的是可燃混合氣。 柴油機進氣行程進入氣缸的是純空氣，柴油是

17、在作功行程開始階段噴入氣缸，在氣缸內(nèi)與空氣混合。2)點火方式不同 汽油機用電火花點燃混合氣。 柴油機是用高壓將柴油噴入氣缸內(nèi)，靠高溫氣體加熱自行著火燃燒，即著火方式不同。所以汽油機有點火系，因而柴油機則無點火系。,5.汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的比較,1) 汽油機轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低。在轎車、輕型貨車等應(yīng)用廣泛。 2) 柴油機的壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機的燃

18、料經(jīng)濟性能好，而且柴油機的排氣污染少，排放性能較好。但缺點是轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在貨車上大量使用，也應(yīng)用在一些轎車上。,完成一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運動兩次，稱為二行程發(fā)動機。 1．特點·二沖程發(fā)動機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉(zhuǎn)一圈的時間內(nèi)完成的。經(jīng)過兩個沖程完成一個工作循環(huán)，包括進氣、壓縮、作功、排氣四個過程；沒有專門的配氣機構(gòu)。2．換氣

19、機構(gòu)·沒有進排氣門，換氣是通過三個孔（進氣孔、排氣孔、掃氣孔）來實現(xiàn),五、二沖程發(fā)動機工作原理,機電工程學(xué)院,3．工作過程·采用曲軸箱掃氣的單缸二沖程汽油機為例：·上行沖程：活塞上移，三個孔均關(guān)，開始壓縮氣體，同時，活塞上移使曲軸箱出現(xiàn)真空，上行到進氣孔打開時，新鮮混合氣進入曲軸箱。·下行沖程：活塞接近上止點時，電火花產(chǎn)生點燃可燃混合氣，使其溫度、壓力上升，推動活塞下行作功，行致排氣口打

20、開，廢氣排出。另外，進氣口關(guān)閉，下行活塞使其壓縮，受壓氣體經(jīng)掃氣口進入氣缸，完成換氣過程。,二沖程汽油機工作原理示意圖,換氣 壓縮 燃燒 排氣,二沖程柴油機工作原理示意圖,六、轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作原理,1.轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點： 轉(zhuǎn)子發(fā)動機有一個轉(zhuǎn)子而不是活塞，它之所以被稱為轉(zhuǎn)子發(fā)動機，是因為轉(zhuǎn)子作行星運動而不是往復(fù)運動。轉(zhuǎn)子形狀類擬一個三角形，在一個具有雙弧長短弧旋門線外形的特殊幾何形狀的

21、氣缸壁旋轉(zhuǎn)。因為它是旋轉(zhuǎn)而不是上下運動，發(fā)動機運動非常平穩(wěn)，振動很小。,2.工作情況 :,汽車上實際應(yīng)用的是多缸發(fā)動機，它是由若干個相同的單缸排列在一個機體上共用一根曲軸輸出動力所組成?，F(xiàn)代汽車上用的較多是四缸、六缸、八缸發(fā)動機。   多缸發(fā)動機是在曲軸轉(zhuǎn)角720°內(nèi)(四沖程發(fā)動機)或曲軸轉(zhuǎn)角360°內(nèi)(二沖程發(fā)動機)，各缸都要象單缸發(fā)動機一樣完成一個工作循環(huán)。為了使發(fā)動機運轉(zhuǎn)

22、平穩(wěn)，各缸作功間隔角大都均等。如四沖程六缸發(fā)動機各缸作功間隔角為                 Ψ=720°/6=120°,七、多缸發(fā)動機的工作原理,即曲軸每轉(zhuǎn)120度就有一個缸作功，各缸作功行程略有搭接，這樣發(fā)動機運轉(zhuǎn)較單缸發(fā)動機平穩(wěn)得多。另外

23、，由于各缸的作功行程為其它缸的準(zhǔn)備行程提供能量，所以貯存能量的飛輪也較單缸發(fā)動機小得多。四缸發(fā)動機從理論上講作功沖程就已連續(xù)，而六、八缸發(fā)動機都有作功重疊，且缸數(shù)越多、重疊得就越大，發(fā)動機運轉(zhuǎn)得就越平穩(wěn)。,五、發(fā)動機的主要性能指標(biāo)和特性,（一）發(fā)動機的主要性能指標(biāo) 1、有效轉(zhuǎn)矩Me和有效功率Pe ：是動力性能指標(biāo)，發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，用Te表示。發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，用Pe表示。Pe＝Me

24、·n／9550(kW) 其中：Me—有效轉(zhuǎn)矩，N·m ； n—發(fā)動機轉(zhuǎn)速，r／min。 有效轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩，有效功率的最大值稱為最大功率。 2.燃油消耗率ge：是經(jīng)濟性能指標(biāo)。它是發(fā)動機每發(fā)出一千瓦的有效功率，在一小時內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以克為單位）。,3、排放性能指標(biāo)：包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。,（二）發(fā)動機的特性 1、速度特性

25、：表示有效功率、轉(zhuǎn)矩、燃料消耗率隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。節(jié)氣門全開時的速度特性叫發(fā)動機的外特性；節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性都稱為部分特性。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。 2、負(fù)荷特性：表示有效功率、轉(zhuǎn)矩、燃料消耗率隨發(fā)動機負(fù)荷變化的規(guī)律。,（三）發(fā)動機外特性曲線分析：此特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。1、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(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速。2、最高轉(zhuǎn)矩

26、和最高功率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速不同3、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(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)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。最低燃油消耗率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速介于最高功率和轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之間。,（四）發(fā)動機工作狀況發(fā)動機工作狀況(簡稱發(fā)動機工況):一般用發(fā)動機的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表示；有時也用負(fù)荷與發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速來表示。發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷：就是當(dāng)時發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。以百分?jǐn)?shù)表示。

27、 注意：負(fù)荷與功率不是同一概念。,BJ492汽油機外特性,6100Q汽油機負(fù)荷特性曲線,小 結(jié),1.汽車發(fā)動機的作用是將燃料燃燒的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能并對外輸出動力，通過底盤驅(qū)動汽車行駛。 2.發(fā)動機由曲柄連桿、配氣兩個機構(gòu)和燃料供給、潤滑、冷卻、起動、點火（柴油機無）五個系統(tǒng)組成。 3.四沖程發(fā)動機的四個行程是進氣、壓縮、做功和排氣。 4.二沖程發(fā)動機是二個行程，在兩個行程中包括進氣、壓縮、做功