汽車發(fā)動機的類型

1、汽車發(fā)動機的類型2022/9/21第1頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第一章 發(fā)動機概述發(fā)動機是發(fā)出動力的機器，是汽車的心臟，是汽車的動力裝置，是將一種能量轉變?yōu)闄C械能的裝置。目前的傳統(tǒng)發(fā)動機都是將燃料的化學能轉變?yōu)闊崮埽儆蔁崮苻D變?yōu)闄C械動力，并通過底盤的傳動系和行駛系驅動汽車行駛。2022/9/21第2頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四內(nèi)燃機是熱力發(fā)動機的一種，其特點是液力或氣體燃料與空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再轉變成機械能。內(nèi)燃機具有熱效率高、體積小、質(zhì)量小、便于移動以及起動性能好等優(yōu)點，因而廣泛應用于飛機、船艦以及汽車、拖拉

2、機、坦克等各種車輛上。但是，內(nèi)燃機一般要求使用石油燃料，同時排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。內(nèi)燃機根據(jù)其將熱能轉化為機械能的主要構件的形式，可分為活塞式內(nèi)燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。2022/9/21第3頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四汽車用活塞式內(nèi)燃機可以根據(jù)不同的特征分類。按所用的燃料分類：可分為液體燃料發(fā)動機（汽油機、柴油機等）和氣體燃料發(fā)動機（如天然氣發(fā)動機、液化石油氣發(fā)動機等）。按發(fā)火方式分類：可分為壓燃式發(fā)動機與點燃式發(fā)動機。 柴油的特性是在同樣的條件下其自燃點比汽油的自燃點低，因此采用壓燃式（自燃式）發(fā)火。一

3、般可通過噴油泵和噴油器將柴油直接噴入發(fā)動機的氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)與壓縮空氣均勻混合后，在高溫下得以自燃，這種發(fā)動機稱為壓燃式發(fā)動機。 汽油的特性是其自燃的溫度比柴油的要高，因此常采用點燃式發(fā)火。利用火花塞發(fā)出的電火花強制點燃汽油，使其發(fā)火燃燒，這種發(fā)動機稱為點燃式發(fā)動機。 第一節(jié) 汽車發(fā)動機的類型2022/9/21第4頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四按工作循環(huán)的沖程數(shù)分類：凡活塞往復四個單程完成一個工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動機，活塞往復兩個單程即完成一個工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動機。按氣缸數(shù)及其排列方式分類：僅有一個氣缸的稱為單缸發(fā)動機，有兩個以上氣缸的稱為多缸發(fā)動機。單缸有立式

4、與臥式，多缸有直列、V型與對置式。按冷卻方式分類：根據(jù)冷卻方式不同，發(fā)動機可以分為水冷式和風冷式兩種。2022/9/21第5頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四此外，發(fā)動機還可按進氣方式分類。當發(fā)動機不裝增壓器，空氣是靠活塞的抽吸作用進入氣缸內(nèi)的發(fā)動機，稱為非增壓式發(fā)動機（或自然吸入式發(fā)動機）；發(fā)動機上裝有增壓器，空氣通過增壓器可以提高進氣壓力的發(fā)動機，稱為增壓式發(fā)動機。近年來還有按每氣缸中的氣門數(shù)來分類的，當每氣缸中設有一個進氣門和一個排氣門的發(fā)動機，稱為二氣門發(fā)動機；每缸中設有兩個進氣門和兩個排氣門的，稱為四氣門發(fā)動機；或者每個氣缸中設有三個進氣門和兩個排氣門的，稱為五氣

5、門發(fā)動機。2022/9/21第6頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第二節(jié) 發(fā)動機常用術語上止點： 活塞頂離曲軸中心線最遠的位置下止點： 活塞頂離曲軸中心線最近的位置活塞行程（ S ）： 上下止點間的距離 S=2RS2R上止點下止點2022/9/21第7頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四上止點下止點工作容積氣缸工作容積（Vs）： 活塞由上止點到下止點運動掃過的容積。發(fā)動機工作容積（排量VL）： 發(fā)動機全部氣缸工作容積之和。2022/9/21第8頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四燃燒室容積（Vc）： 活塞在上止點時其上方的容積氣缸總容積（

6、Va）： 活塞在下止點時其上方的全部容積 Va=Vc+Vs壓縮比： 氣缸總容積與燃燒室容積之比 =Va/Vc2022/9/21第9頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第三節(jié) 發(fā)動機的工作原理四行程汽油機工作原理2022/9/21第10頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四 進氣過程作用： 吸入新鮮混合氣活塞運動: 從上止點向下止點曲軸轉角: 0o180 o氣門狀態(tài): 進氣門打開排氣門關閉終了壓力: 7590 kPa終了溫度: 80130 oC2022/9/21第11頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四 壓縮過程作用： 壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)造條

7、件活塞運動: 從下止點向上止點曲軸轉角: 180o360 o氣門狀態(tài): 進、排氣門均關閉終了壓力: 8001400 kPa終了溫度: 350400 oC2022/9/21第12頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四 做功過程作用： 燃燒高溫高壓氣體膨脹做功活塞運動: 從上止點向下止點曲軸轉角: 360o540 o氣門狀態(tài): 進氣門、排氣門均關閉最高壓力: 2490 3520 kPa終了壓力: 300500 kPa終了溫度: 1200 oC2022/9/21第13頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四排氣過程作用： 排出膨脹做功后的廢氣活塞運動: 從下止點向上止點

8、曲軸轉角: 540o720 o氣門狀態(tài): 進氣門關閉、排氣門打開終了壓力: 105120 kPa終了溫度: 600900 oC2022/9/21第14頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四綜上所述： 發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)時，曲軸轉動二周（720），進、排氣門各開啟一次，活塞完成四個行程，其中進氣、壓縮和排氣行程是消耗動力，只有作功行程產(chǎn)生動力。發(fā)動機一個工作循環(huán)： 每完成一次進氣、壓縮、作功、排氣的過程，稱為一個工作循環(huán)。四行程發(fā)動機特點 ： 發(fā)動機曲軸轉二周，活塞往復四個行程完成一個工作循環(huán)。四行程汽油機工作原理2022/9/21第15頁，共36頁，2022年，5月20日

9、，9點9分，星期四四行程柴油機工作原理概略表2022/9/21第16頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四汽油機與柴油機比較2022/9/21第17頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四二沖程汽油機工作原理1.進氣孔2.排氣孔3.換氣孔2022/9/21第18頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第一個行程活塞運動: 從下止點向上止點曲軸轉角: 0o180o作用: 活塞上方壓縮 活塞下方進氣3.換氣孔2.排氣孔1.進氣孔2022/9/21第19頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第二個行程活塞運動: 從上止點向下止點曲軸轉角:

10、18 0o360o作用: 活塞上方做功排氣 活塞下方預壓2022/9/21第20頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四二行程柴油機工作原理2022/9/21第21頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四二行程柴油機工作原理概略表2022/9/21第22頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四二行程發(fā)動機的特點功率提高，當n、Va、相同時，理論上其功率是四行程的二倍，實際提高1.51.6倍作功次數(shù)多，運轉平穩(wěn)；結構簡單，維修方便；換氣不完善，經(jīng)濟性差。2022/9/21第23頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第四節(jié) 發(fā)動機總體構造兩

11、個機構： 曲柄連桿機構 配氣機構五個系統(tǒng)： 供給系 潤滑系 冷卻系 點火系（汽油機） 起動系2022/9/21第24頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四2022/9/21第25頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四第五節(jié) 發(fā)動機的編號8E430Z 492Q 6135C-1 6100Q-1 8120F前部中 部尾部缸數(shù)符號行程符號缸徑符號機器特征符號變形符號2022/9/21第26頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四缸數(shù)符號：用數(shù)字表示汽缸數(shù)行程符號：用E表示二沖程，不用此符號表示四沖程缸徑符號：用氣缸直徑的毫米數(shù)表示，但不列出小數(shù)點后的數(shù)字2

12、022/9/21第27頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四機器特征符號2022/9/21第28頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四變形符號用數(shù)字表示順序，與前面的符號用一短橫隔開，該數(shù)字序號由系列產(chǎn)品的主導廠按產(chǎn)品出現(xiàn)的順序統(tǒng)一編號2022/9/21第29頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四發(fā)動機的主要性能指標有動力性指標(有效轉矩、有效功率、轉速等)，經(jīng)濟性指標（燃油消耗率），運轉性能指標（排氣品質(zhì)、噪聲和起動性能等）。 一、動力性指標1.有效轉矩發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉矩稱為有效轉矩，以Te表示，單位為Nm。有效轉矩與外界施加于發(fā)動機

13、曲軸上的阻力矩相平衡。第六節(jié) 發(fā)動機的性能指標2022/9/21第30頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四2.有效功率發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率。用Pe表示，單位為KW。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機的有效功率可以用臺架試驗方法測定，也可用測功器測定有效轉矩和曲軸角速度，然后運用公式計算發(fā)動機的有效功率。發(fā)動機產(chǎn)品銘牌上標明的功率及相應轉速，稱為額定功率和額定轉速。按照發(fā)動機可靠試驗方法的規(guī)定，汽車發(fā)動機應能在額定工況下連續(xù)運行3001000h。2022/9/21第31頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四二、經(jīng)濟性指標發(fā)動機每發(fā)出1K

14、W有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g為單位）,稱為燃油消耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。發(fā)動機的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動機特性。2022/9/21第32頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四三、發(fā)動機的運轉性能指標發(fā)動機的運轉性能指標主要指排氣品質(zhì)、噪聲、起動性等。1.排氣品質(zhì)發(fā)動機的排氣中含有對人體有害的物質(zhì)，它對大氣的污染已形成公害。發(fā)動機排出的有害排放物，主要有氮氧化合物（NOx）、碳氫化合物（HC）和一氧化碳（CO）等以及排氣顆粒。美國聯(lián)邦汽車排放法規(guī) FTP 是目前世界上最嚴的標準，1994年后規(guī)定轎車排放必須滿足下列

15、限制： 2022/9/21第33頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四COHCNOx排氣顆粒單位0.08g/mile(2.11)(0.25)(0.16)(0.05)(g/km)2022/9/21第34頁，共36頁，2022年，5月20日，9點9分，星期四2.噪聲 噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩躁，反映遲鈍，甚至耳聾，誘發(fā)高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。汽車是城市主要的噪聲源之一，發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，故必須給與控制。如我國的噪聲標準中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于82dB（A）。3.起動性能 起動性能好的發(fā)動機在一定溫度下能可靠發(fā)動、起動迅速，起動消耗的功率小，起動磨損少。發(fā)動機起動性能的好壞除與發(fā)動機結構有關外，還與發(fā)動機工作過程相聯(lián)系，它直接影響汽車機動性、操作者的安全和勞動強度。我國標準規(guī)定，不得采用特殊的低溫起動措施，汽