項(xiàng)目2-發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)

項(xiàng)目二、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

找一發(fā)動(dòng)機(jī)圖片定義：將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器熱力發(fā)動(dòng)機(jī)：將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，簡(jiǎn)稱熱機(jī)，如內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)等。①內(nèi)燃機(jī)②外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)：熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、便于移動(dòng)等。分為：活塞式、燃?xì)廨啓C(jī)式一、發(fā)動(dòng)機(jī)的基本概念兩個(gè)機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)

五大系統(tǒng)：

燃料供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)二、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造氣缸體（1）水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體；（2）風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體與曲軸箱分別鑄造;（3）氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間；（4）在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋、冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用：是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并輸出動(dòng)力的機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成：進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時(shí)帶（齒）輪等。作用：使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸，并及時(shí)從氣缸排出廢氣。配氣機(jī)構(gòu)燃料供給系統(tǒng)組成：燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。作用：把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進(jìn)行燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)。組成：蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈以及火花塞等；作用：保證按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。點(diǎn)火系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)組成：水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、百葉窗、分水管以及氣缸體和氣缸蓋內(nèi)鑄出的水套等。功用：把受熱機(jī)件的熱量散發(fā)到大氣中，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。水泵節(jié)溫器風(fēng)扇散熱器蓋水溫表水套分水管放水閥百葉窗散熱器風(fēng)扇水泵潤(rùn)滑系統(tǒng)功用：減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間的摩擦阻力、減輕機(jī)件的磨損、并部分地冷卻摩擦零件、清洗摩擦表面。組成：機(jī)油泵、機(jī)油集濾器、限壓閥、潤(rùn)滑油道、機(jī)油濾清器等。起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)包括起動(dòng)電機(jī)及其附屬裝置。其作用是使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)。1.按活塞運(yùn)動(dòng)方式2.按燃料分類

3．按著火方式分類4.按冷卻方式分類

5．按工作循環(huán)沖程數(shù)

6．按缸數(shù)與排列分類

7.按發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣形式

三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類1.按活塞運(yùn)動(dòng)方式三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類汽油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)2.按燃料種類三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類3.按點(diǎn)燃方式三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類4.按冷卻方式三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類5.按工作行程三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類6.按缸數(shù)和排列單缸多缸：雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等。單列式雙列式：V形、對(duì)置式對(duì)置式三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類7.按進(jìn)氣狀態(tài)三、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類四、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)編制規(guī)則1、工作循環(huán)(WorkingCycle)

2、上、下止點(diǎn)（TopDeadCenter、BottomDeadCenter）

3、活塞行程

（pistontravel）4、曲柄半徑5、氣缸工作容積(Volume)

6、發(fā)動(dòng)機(jī)排量(Displacement)五、發(fā)動(dòng)機(jī)的常用術(shù)語7、燃燒室容積

8、氣缸總?cè)莘e

9、壓縮比(Compressionratio)

10、工況

11、負(fù)荷率負(fù)荷率其實(shí)是個(gè)在某特定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，扭矩的百分比相對(duì)概念，它的嚴(yán)格定義為是指同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，部分節(jié)氣門下發(fā)出的扭矩與節(jié)氣門全開時(shí)發(fā)出的最大扭矩之比值。對(duì)于汽油機(jī)來講，一個(gè)通俗的表達(dá)為，某個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，部分節(jié)氣門開度下的進(jìn)氣量與節(jié)氣門全開時(shí)的進(jìn)氣量也可以代表負(fù)荷率。原因在于汽油燃燒系統(tǒng)一般的看作是空燃比為1的均質(zhì)燃燒系統(tǒng)，其扭矩輸出模式為進(jìn)氣充量量調(diào)節(jié)”。Toyota或Honda等日企更傾向于使用進(jìn)氣量表達(dá)負(fù)荷率。而歐美更多采用扭矩表達(dá)負(fù)荷率。節(jié)氣門開度與扭矩不呈線性關(guān)系，并不能準(zhǔn)確表達(dá)負(fù)荷率的概念。但仍有部分公司在開發(fā)試驗(yàn)中沿用這個(gè)概念，比如PSA及國(guó)內(nèi)些企業(yè)。對(duì)于柴油機(jī)來講，其燃燒系統(tǒng)工作原理是質(zhì)調(diào)”即在額定轉(zhuǎn)速以下，噴油量與扭矩輸出呈線性關(guān)系。因此某轉(zhuǎn)速下，部分油門開度下的噴油量與全油門時(shí)噴油量之比可以準(zhǔn)確表達(dá)負(fù)荷率的概念。但有個(gè)例外，如果轉(zhuǎn)速超出額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)入超轉(zhuǎn)速區(qū)域（如在高怠速時(shí)），噴入燃燒室的油全部用來克服發(fā)動(dòng)機(jī)的摩攛功，對(duì)外輸入扭矩為零。這個(gè)時(shí)刻，發(fā)動(dòng)機(jī)就沒有負(fù)荷。六、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理進(jìn)氣行程（Intake）

進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。

空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。

進(jìn)氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.08～0.09MPa，溫度達(dá)到320～400K（46.85—106.85℃）。注：0℃=273.15K（開氏溫標(biāo)）四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)包括四個(gè)活塞行程：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣1、四沖程汽油機(jī)的工作原理示功圖：表示活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟活塞大氣壓力線PVra示功圖上止點(diǎn)下止點(diǎn)進(jìn)氣行程（Intake）壓縮行程（Compression）

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng);氣缸容積逐漸變小，氣缸內(nèi)混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時(shí)升高。

壓縮終了時(shí)，混合氣壓力可達(dá)0.8～1.5MPa，溫度可達(dá)600～750K。

采用大壓縮比，可提高壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。但太大容易引起“爆震”和“表面點(diǎn)火”，通常ε=6~11

進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比：ε=Va/VcPVra示功圖大氣壓力線c上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度600~800K，壓力600~1500kPa壓縮行程作功行程（Power/Expansion）

進(jìn)排氣門仍然關(guān)閉。

壓縮行程結(jié)束時(shí)，點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個(gè)燃燒室，并放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，并通過連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功。

燃燒最高壓力可達(dá)3～6.5MPa，最高溫度可達(dá)2200～2800K。作功終了時(shí)，氣體壓力降低到0.35～0.5MPa，氣體溫度降低到1200～1700K。進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)瞬時(shí)最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa

作功終了：溫度1200~1700K，壓力300~500kPa

作功行程排氣行程（Exhaust）

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟；活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。

膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動(dòng)下，經(jīng)排氣門排出氣缸。

排氣行程結(jié)束后，殘留在燃燒室內(nèi)的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為900～1100K。進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點(diǎn)下止點(diǎn)溫度900~1200K壓力105~125kPa殘余廢氣排氣行程四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理進(jìn)氣壓縮作功排氣2、四沖程柴油機(jī)的工作原理進(jìn)氣行程（Intake）

進(jìn)入氣缸的是純凈的空氣。

因進(jìn)氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進(jìn)氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同汽油機(jī)相比，進(jìn)氣終了時(shí)缸內(nèi)氣體壓力略高，約為0.085～0.095Ma，而溫度略低，約為310～340K。壓縮行程（Compression）

柴油機(jī)的壓縮比大(一般為16～22)，壓縮終了時(shí)缸內(nèi)氣體壓力約為3～5MPa，溫度約為750～1000K，都比汽油機(jī)的高。

壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。作功行程（Power/Expansion）

壓縮行程結(jié)束時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時(shí)，缸內(nèi)溫度高于柴油自燃溫度，柴油自行著火燃燒。

燃燒氣體最高壓力6～9MPa，最高溫度也可高達(dá)1800～2500K。

作功終了時(shí)，氣體壓力約為0.2～0.5MPa，溫度約為1000～1200K。排氣行程（Exhaust）

排氣終了時(shí)，缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為0.105～0.12MPa，氣體溫度約為700～900K。汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：P15-P161.每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一行程曲軸轉(zhuǎn)過180度。2.四個(gè)行程中，僅有做功行程產(chǎn)生動(dòng)力，其余三個(gè)行程為做功的輔助行程，都要消耗一定能量。3.第一個(gè)循環(huán)須靠外力驅(qū)動(dòng)曲軸完成進(jìn)氣和壓縮行程，做功行程開始后，循環(huán)可持續(xù)進(jìn)行。4.可燃混合氣的形成位置不同。5.汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、易起動(dòng)、噪音低等，多用于轎車；6.柴油機(jī)壓縮比大，經(jīng)濟(jì)性好，多用于5t以上的貨車等；七、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理兩個(gè)活塞行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。第一沖程第二沖程第一沖程：活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入氣缸，與此同時(shí)將氣缸內(nèi)的燃燒廢氣經(jīng)排氣門清掃出氣缸，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)新鮮空氣的壓縮。第二沖程：活塞由