01-發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造

1、1,學(xué)習(xí)“發(fā)動機構(gòu)造”的基本要求,1.組成發(fā)動機由哪些基本部分構(gòu)成？各構(gòu)成部分又包括哪些總成？各總成又包括哪些零件？學(xué)習(xí)“發(fā)動機構(gòu)造”后，應(yīng)能將發(fā)動機的結(jié)構(gòu)層層分解，心中有數(shù)。2.功能及工作原理發(fā)動機各組成部分（包括總成、零件）的作用是什么？它是怎樣實現(xiàn)（完成）它的功能？在此基礎(chǔ)上，理解發(fā)動機零件的結(jié)構(gòu)形式，理解發(fā)動機的裝配、調(diào)整、維護的相關(guān)基本知識。3.類型發(fā)動機的型式多種多樣，各總成的型式也是多種多樣。它們有哪

2、些基本類型？各基本類型的特點是什么？這是全面掌握發(fā)動機構(gòu)造必須注意的。以此為基礎(chǔ)，有助于進一步學(xué)習(xí)和理解本課中未提及的一些發(fā)動機構(gòu)造。4.認識通過閱讀課本上的圖和觀察實物及實物模型，認識發(fā)動機的總成及主要零件。這個“認識”包括認識實物及名稱。,2,第一章 汽車發(fā)動機的工作原理 及總體構(gòu)造,第一節(jié) 發(fā)動機分類第二節(jié) 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語第三節(jié) 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機工作原理第四節(jié) 發(fā)動機的

3、總體構(gòu)造第五節(jié) 發(fā)動機主要性能指標(biāo)與特性第六節(jié) 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則,3,發(fā)動機的定義,發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器現(xiàn)代汽車大多使用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。它將燃料在發(fā)動機氣缸內(nèi)部進行燃燒，把產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能,4,第一節(jié) 發(fā)動機分類,熱力發(fā)動機　　內(nèi)燃機(Internal-combustion Engine) ： 活塞式內(nèi)燃機、燃氣輪機…　　　　外燃機：蒸汽機、汽輪機、熱氣機…,

4、5,按活塞運動方式分為往復(fù)活塞式發(fā)動機旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機,活塞式內(nèi)燃機,往復(fù)活塞式發(fā)動機,6,活塞式內(nèi)燃機,按使用燃料,,按點火方式,7,活塞式內(nèi)燃機,按冷卻方式分為液冷發(fā)動機水冷發(fā)動機油冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機,8,活塞式內(nèi)燃機,按完成一個工作循環(huán)所需行程數(shù)四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機,9,按氣缸數(shù),單缸發(fā)動機,多缸發(fā)動機,10,按氣缸排列方式分為：,L型(直列式/單列式)發(fā)動機,V型(雙列式)發(fā)動機,P型(平臥式/對置式)發(fā)動機

5、,11,活塞式內(nèi)燃機,按照進氣狀態(tài)分類 增壓發(fā)動機非增壓發(fā)動機（自然吸氣式）,增壓式發(fā)動機,非增壓(自然吸氣)式發(fā)動機,12,按混合氣形成方式,13,活塞式內(nèi)燃機分類小結(jié),按活塞運動方式分為：往復(fù)活塞式發(fā)動機\旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機按工作循環(huán)分為：四沖程發(fā)動機、二沖程發(fā)動機；按冷卻方式分為：風(fēng)冷式發(fā)動機、水冷式發(fā)動機；按所用燃料分為：汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機；按氣缸數(shù)量分為：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機；按點火方式分為：強制點火式(點燃

6、式)發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機；按氣缸排列方式分為：L型(直列式/單列式)發(fā)動機、V型(雙列式)發(fā)動機、P型(平臥式/對置式)發(fā)動機；按混合氣形成方式分為：化油器式發(fā)動機、直接噴射式發(fā)動機；按是否對進氣增壓分為：非增壓式發(fā)動機、增壓式發(fā)動機,14,第二節(jié) 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的 基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語,基本術(shù)語工作循環(huán)：進氣、壓縮、作功、排氣上、下止點活塞行程 S氣缸工作容積（氣缸排量）Vs發(fā)動機工作容積（發(fā)動機排

7、量）VL = i Vs燃燒室容積Vc氣缸總?cè)莘e Va　　 Va=Vs+Vc壓縮比ε ε=Va/Vc工況：轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速負荷率：P/Pmax,15,第三節(jié) 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機工作原理,一、四沖程汽油機工作原理,16,四沖程發(fā)動機的示功圖,進氣行程r -> a壓縮行程a -> c作功行程c -> b排氣行程b -> r,,,,,,,P,V,r,示功圖,,大氣壓力線,,c,Z,b,,,上止點,下止

8、點,a,17,壓縮比ε,定義：ε= Va/Vcε越大，（壓縮終了時的壓力越大、溫度越高，燃燒速度越快，因此）發(fā)動機功率越大，油耗率越低。ε過大，易產(chǎn)生爆燃，易產(chǎn)生表面點火。爆燃（爆震）：離點燃中心較遠處的可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。表面點火：由燃燒室內(nèi)熾熱面或熾熱點點燃混合氣而產(chǎn)生的一種不正常燃燒。汽油機的壓縮比ε一般為 6～11（車用汽油機一般8 ～ 11）。柴油機壓縮比一般為16～22。,18,二、四沖程柴油機工

9、作原理,柴油的主要特點粘度大；不易蒸發(fā)；自燃溫度低。柴油機工作循環(huán)與汽油機相同柴油機與汽油機主要不同點混合氣形成：柴油機不用化油器，燃油直接噴射入氣缸內(nèi)。點火方式：壓燃，無點火系統(tǒng)。,19,二、四沖程柴油機工作原理,柴油機的特點 壓縮比高 柴油機16～22,汽油機為6～11；最高轉(zhuǎn)速較低 柴油機2500～3000(r/min

10、), 汽油機4000～7000 (r/min)； 油耗較低 比汽油機低約30%質(zhì)量較大制造、維修費用高 噴油泵、噴油器的制造難度大振動、噪聲較大 工作粗暴排氣污染小 過量空氣系數(shù)大，燃燒比較完全，CO、HC、NOx 的排放量較少。,20,,,,,與汽油機工作原理相比，只有一個行程即作功行程中，柴油機由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸發(fā)，且自燃溫度又較汽油低，所以采用的是,壓縮自燃式點火

11、。,二、四沖程柴油機工作原理,21,進氣行程,壓縮行程,作功行程,排氣行程,新鮮空氣,開始噴油,四沖程柴油機各行程示意圖,22,三、發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)問題,曲軸每轉(zhuǎn)兩周，1個氣缸作功1次—曲軸轉(zhuǎn)速是不均勻的，發(fā)動機運轉(zhuǎn)是不平穩(wěn)的。飛輪轉(zhuǎn)動慣量越大，越平穩(wěn)缸數(shù)越多，越平穩(wěn),23,三、二沖程汽油機工作原理,工作循環(huán)第一行程（活塞向上）：壓縮；進氣（進入曲軸箱）第二行程（活塞向下）：燃燒作功；換氣（缸內(nèi)進氣、排氣）。結(jié)構(gòu)無進、排氣閥（

12、進氣孔、排氣孔、掃氣孔均由活塞開、閉）；活塞頂部為一特殊形狀，以利換氣。,24,帶掃氣泵的二沖程柴油機,第一行程活塞上行掃、換、壓第二行程活塞下行排、掃比二沖程汽油機的經(jīng)濟性好,25,三、二沖程發(fā)動機工作原理,特點功率大 理論上為四沖程的2倍，實際為1.5～1.6倍；運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 每兩次行程就有一次作功；結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小 無配氣機構(gòu)使用、維修方便燃油經(jīng)濟性差 換氣時有部分新鮮可燃混合氣隨廢氣被排出排氣污染大

13、與二沖程汽油機的主要不同之處進入缸內(nèi)的是空氣而不是可燃混合氣，因此可方便地增大進氣量（如用掃氣泵）。進氣充分、燃油經(jīng)濟性好；進氣不經(jīng)過曲軸箱；無火花塞，有噴油系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,26,二沖程發(fā)動機的示功圖,a-c 壓縮c-z 燃燒z-b 膨脹作功b-f 自由排氣f-d-h 換氣h-a 額外排氣,27,第四節(jié) 發(fā)動機的總體構(gòu)造,發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖,曲柄連桿機構(gòu),配氣機構(gòu),供給系,供給系,供給系,冷卻系,,潤滑系,點火系,

14、起動系,38,第五節(jié) 主要性能指標(biāo)與特性,表征發(fā)動機性能特點、評價發(fā)動機性能、促進發(fā)動機結(jié)構(gòu)改進和創(chuàng)新動力性指標(biāo)：有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、平均有效壓力經(jīng)濟性指標(biāo)：有效熱效率、有效燃油消耗率強化指標(biāo)：升功率、強化系數(shù)緊湊性指標(biāo)：比容積、比質(zhì)量環(huán)境指標(biāo)：可靠性指標(biāo)：耐久性指標(biāo)：工藝性指標(biāo)：,39,第五節(jié) 主要性能指標(biāo)與特性,發(fā)動機的速度特性Pe、Te和be隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n的變化關(guān)系發(fā)動機外特性節(jié)氣門全開時

15、的轉(zhuǎn)速特性發(fā)動機部分特性節(jié)氣門部分開啟時的轉(zhuǎn)速特性,40,發(fā)動機工況（工作狀況）,發(fā)動機工況用負荷表示負荷 — 發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下可能發(fā)出的最大功率之比，用百分數(shù)表示同一轉(zhuǎn)速下，節(jié)氣門開度越大，負荷越大。但二者不成比例。,工況a 負荷=0/45=0工況b 負荷=20/45=44.4%工況c 負荷=32/45=71.1%工況d 負荷=45/45=100%,注意：負荷與功率的概念不可混淆；

16、 負荷與載荷的概念不可混淆。,41,第六節(jié) 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則（GB/T 725-2008）,內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名如：汽油機、柴油機、雙燃料發(fā)動機。內(nèi)燃機型號由以下四部分組成第一部分：制造商代號或系列符號，由制造廠根據(jù)需要選擇相應(yīng)1~3位字母表示。 第二部分：由氣缸數(shù)、氣缸布置型式符號、沖程型式符號、缸徑符號組成。第三部分：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 第四部分：區(qū)分符號

17、。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。第三部分與第四部分可用“-”分隔。,42,型號的表示方法,,,,,,,,,缸數(shù)符號,,,制造商代號或系列代號,沖程型式符號,缸徑或缸徑/行程符號（宜可用發(fā)動機排量或功率）,氣缸布置形式符號,結(jié)構(gòu)特征符號,用途特征符號,區(qū)分符號,無符號——多缸直列及單缸臥式V ——V形P ——平臥形H ——H形X ——X形,無符號——冷卻液冷卻F ——風(fēng)冷N ——凝氣冷卻S

18、——十字頭式Dz——可倒轉(zhuǎn)Z ——增壓ZL——增壓中冷,無符號——通用型及固定動力T ——拖拉機M ——摩托車G ——工程機械Q ——車用J ——鐵路機車D ——發(fā)電機組C ——船用主機，右機基本型CZ——船用主機，左機基本型Y ——農(nóng)用運輸車L ——林業(yè)機械,E表示二沖程，四沖程不標(biāo)符號,單位由制造商自定,,,,第一部分,第二部分,第三部分,第四部分,,,燃料符號,/,無符號——柴油P ——汽油T ——天

19、然氣（煤層氣）CNG ——壓縮天然氣LNG ——液化天然氣LPG ——液化石油氣Z ——沼氣W ——煤礦瓦斯M ——煤氣S ——柴油/天然氣雙燃料SCZ ——柴油/沼氣雙燃料M ——甲醇E ——乙醇DME ——二甲醇FME ——生物柴油,,43,型號編制舉例,柴油機G12V190ZLD：12缸、V型、四沖程、缸徑190mm、冷卻液冷卻、增壓中冷、發(fā)電用（G為系列代號）R175A： 單缸、四沖程、缸徑75m

20、m、冷卻液冷卻、（R為系列代號、A為區(qū)分代號）12VE230/300ZCZ：12缸、V型、二沖程、缸徑230mm、行程300mm、冷卻液冷卻、增壓、船用主機、左機基本型汽油機1E65F/P： 單缸、二沖程、缸徑65mm、風(fēng)冷、通用型492QP-A： 四缸、直列、四沖程、缸徑92mm、冷卻液冷卻、汽車用、（A為區(qū)分代號）燃氣機16V190ZLD/MJ： 16缸、V型、四沖程、缸徑190mm、冷卻液冷卻、增壓