第一章第一章 发动机的基本知识发动机的基本知识概述概述四冲程发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理发动机的总体构造发动机的总体构造发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则一、发动机的定义、分类及特点：一、发动机的定义、分类及特点：1、定义：发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的、定义：发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。机器。2、分类及特点：、分类及特点：按燃料燃烧的场所分：按燃料燃烧的场所分：n内燃机：内燃机：热效率高、体积小、起动性能好、便于移动和维修方便。热效率高、体积小、起动性能好、便于移动和维修方便。n外燃机：外燃机：燃料在锅炉外部燃烧，加热内部的水，产生高温、高压水燃料在锅炉外部燃烧，加热内部的水，产生高温、高压水蒸气，再送往机器内部，将热能转化为机械能。蒸气，再送往机器内部，将热能转化为机械能。按热能转变为机械能的主要构件形式分：按热能转变为机械能的主要构件形式分：n活塞式内燃机：活塞式内燃机：n燃气轮机：燃气轮机：1.1 概述概述车用内燃机车用内燃机水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机化油器式发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机车用内燃机单列式发动机单列式发动机双列式发动机双列式发动机二、往复活塞式内燃机的分类：二、往复活塞式内燃机的分类：第二节第二节 发动机工作原理发动机工作原理n一、常用术语一、常用术语n上止点：上止点： 活塞顶离曲轴中心线活塞顶离曲轴中心线最远的位置最远的位置n下止点：下止点： 活塞顶离曲轴中心线活塞顶离曲轴中心线最近的位置最近的位置n活塞行程（活塞行程（ S ）：）： 上下止点间的距离上下止点间的距离 S=2RS2R上止点上止点下止点下止点上止点上止点下止点下止点工工作作容容积积n汽缸工作容积（汽缸工作容积（Vh）：）： 活塞由上止点到下止活塞由上止点到下止点运动扫过的容积。点运动扫过的容积。n发动机工作容积（排发动机工作容积（排量量V1）：）： 发动机全部气缸工作发动机全部气缸工作容积之和。容积之和。n燃烧室容积（燃烧室容积（Vc）：）： 活塞在上止点时其上活塞在上止点时其上方的容积方的容积n气缸总容积（气缸总容积（Va）：）： 活塞在下止点时其上活塞在下止点时其上方的全部容积方的全部容积 Va=Vc+Vhn压缩比：压缩比： 气缸总容积与燃烧室气缸总容积与燃烧室容积之比容积之比 =Va/Vc上止点上止点下止点下止点燃烧室燃烧室容积容积总总容容积积2R二、发动机的工作原理二、发动机的工作原理n四行程工作原理四行程工作原理n四行程汽油机工作原理四行程汽油机工作原理 进气过程进气过程n作用：作用： 吸入新鲜混合气吸入新鲜混合气n活塞运动活塞运动: 从上止点向下止点从上止点向下止点n曲轴转角曲轴转角: 0180 n气门状态气门状态: 进气门打开排气门关闭进气门打开排气门关闭n终了压力终了压力: 7590 kPan终了温度终了温度: 80130 压缩过程压缩过程n作用：作用： 压缩混合气，为燃烧创造压缩混合气，为燃烧创造条件条件n活塞运动活塞运动: 从下止点向上止点从下止点向上止点曲轴转角曲轴转角:180360 n气门状态气门状态: 进、排气门均关闭进、排气门均关闭n终了压力终了压力: n8001400 kPan终了温度终了温度: 350400 做功过程做功过程n作用：作用： 燃烧高温高压气体膨胀做功燃烧高温高压气体膨胀做功n活塞运动活塞运动: 从上止点向下止点从上止点向下止点n曲轴转角曲轴转角: 360540 n气门状态气门状态: 进气门、排气门均关闭进气门、排气门均关闭n最高压力最高压力: 2490 3520 kPan终了压力终了压力: 300500 kPan终了温度终了温度: 1200 oC排气过程排气过程n作用：作用： 排出膨胀做功后的废气排出膨胀做功后的废气n活塞运动活塞运动: 从下止点向上止点从下止点向上止点曲轴转角曲轴转角: 540o720 on气门状态气门状态:进气门关闭、排气门打开进气门关闭、排气门打开n终了压力终了压力: n105120 kPa终了温度终了温度: 600900 n综上所述：综上所述： 发动机每完成发动机每完成一个工作循环一个工作循环时，曲轴转动时，曲轴转动二周二周（720720），进、排气门各），进、排气门各开启一次开启一次，活塞完活塞完成成四个行程四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。耗动力，只有作功行程产生动力。n发动机一个工作循环：发动机一个工作循环： 每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环。称为一个工作循环。n四行程发动机特点四行程发动机特点 ： 发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环。个工作循环。四行程汽油机工作原理四行程汽油机工作原理汽油机工作原理动画汽油机工作原理动画四冲程柴油机的工作原理：四冲程柴油机的工作原理：喷油器喷 油 泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进 气 门排气门纯 空 气温度温度300370压力压力8090 kPa温度温度8001000压力压力35 MPa瞬时：温度瞬时：温度18002200压力压力510 MPa温度温度700900压力压力105120 kPa终了：温度终了：温度12001000压压力力200400 kPa四行程柴油机工作原理四行程柴油机工作原理n四行程柴油机工作原理概略表四行程柴油机工作原理概略表汽油机与柴油机比较汽油机与柴油机比较共同特点共同特点1每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。转半周。2只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。二行程工作原理二行程工作原理1.1.进气孔进气孔2.2.排气孔排气孔3.3.换气孔换气孔第一个行程第一个行程n活塞运动活塞运动: 从下止点向上止点从下止点向上止点n曲轴转角曲轴转角: 0o180on作用作用: 活塞上方压缩活塞上方压缩 活塞下方进气活塞下方进气3.换气孔换气孔2.排气孔排气孔1.进气孔进气孔第二个行程第二个行程n活塞运动活塞运动: 从上止点向下止点从上止点向下止点n曲轴转角曲轴转角: 18 0o360on作用作用: 活塞上方做功排气活塞上方做功排气 活塞下方预压活塞下方预压二行程柴油机工作原理二行程柴油机工作原理二行程柴油机工作原理概略表二行程柴油机工作原理概略表二行程发动机的特点二行程发动机的特点n功率提高，当功率提高，当n、Va、相同时，理论上相同时，理论上其功率是四行程的二倍，实际提高其功率是四行程的二倍，实际提高1.51.6倍倍n作功次数多，运转平稳；作功次数多，运转平稳；n结构简单，维修方便；结构简单，维修方便；n换气不完善，经济性差。换气不完善，经济性差。1.3 发动机的总体构造发动机的总体构造一、机体组：一、机体组：包括气缸盖、气缸体、油底壳等。包括气缸盖、气缸体、油底壳等。二、曲柄连杆机构：二、曲柄连杆机构：包括活塞、连杆总成，带有飞轮的曲轴等。包括活塞、连杆总成，带有飞轮的曲轴等。三、配气机构：三、配气机构：包括进气门、排气门、液力挺杆总成、凸轮轴、包括进气门、排气门、液力挺杆总成、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮等。凸轮轴正时齿轮等。四、燃料供给系：四、燃料供给系：包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气滤清器、化油器、进气歧管、排气消声器等。滤清器、化油器、进气歧管、排气消声器等。五、点火系：五、点火系：包括电源、分电器、点火开关、点火线圈、火花包括电源、分电器、点火开关、点火线圈、火花塞等。塞等。六、冷却系：六、冷却系：包括水泵、散热器、风扇、水温表、节温器等。包括水泵、散热器、风扇、水温表、节温器等。七、润滑系：七、润滑系：包括油底壳、机油集滤器、机油泵、限压阀、润包括油底壳、机油集滤器、机油泵、限压阀、润滑油道及油管、油温和油压传感器、油温和油压滑油道及油管、油温和油压传感器、油温和油压表、油标尺等。表、油标尺等。 八、起动系：八、起动系：包括起动机、冷起动加热器及其附属装置。包括起动机、冷起动加热器及其附属装置。连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮 配气机构 曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图1.4 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性一、动力性指标：1、有效转矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩，通常用T表示，单位为Nm。2、有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。式中：Te有效扭矩，单位为Nm；n曲轴转速，单位为r/min。 二、经济性能指标通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能。燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，燃油消耗率通常用ge表示，其单位为g/kWh，计算公式如下式中：GT每小时的燃油消耗量，kg/h；Pe有效功率，kW。三、发动机速度特性：三、发动机速度特性：发动机的速度特性指发发动机的速度特性指发动机的功率、转矩和燃动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随发动机油消耗率三者随发动机转速转速n变化的规律，用变化的规律，用曲线表示，称为速度特曲线表示，称为速度特性曲线。性曲线。四、发动机的工况与负荷：工况：负荷为零工况：负荷44.4%工况：负荷71.7%工况：负荷100%1.5 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则一、一、 内燃机的名称和型号内燃机的名称和型号 /-被被/-替代替代1、内燃机名称：均按所使用的主要燃料命名，例如汽油、内燃机名称：均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。机、柴油机、煤气机等。 2、内燃机型号由下列四部分内容组成。、内燃机型号由下列四部分内容组成。 首部首部（改为第一部分）：（改为第一部分）：产品特征代号，由制造厂根据产品特征代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示（需要自选相应字母表示（改为位字母改为位字母），但需），但需主管部门核准。主管部门核准。 中部中部（改为第二部分）：（改为第二部分）：由缸数符号、气缸排列形式符由缸数符号、气缸排列形式符号、冲程符号和号、冲程符号和缸径符号缸径符号（改为：一般用缸径或缸径改为：一般用缸径或缸径行程数字，宜用发动机排量或功率表示）行程数字，宜用发动机排量或功率表示）等组成。等组成。 后部后部（改为第三部分）：（改为第三部分）：结构特征和用途特征符号结构特征和用途特征符号燃燃料特征，料特征，以字母表示。以字母表示。增加燃料特征符号（见规定）。增加燃料特征符号（见规定）。尾部尾部（改为第四部分）：（改为第四部分）：区分符号。同一系列产品因改区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。第三、四部分之间用短横分开第三、四部分之间用短横分开内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下：n增加气缸布置形式符号：n：型布置；：型布置；n增加结构特征符号：n：中冷增压；将改为；n增加用途特征符号：n：农用车辆；：林用车辆；n改为n增加燃料代号：n无：柴油；：汽油；无：柴油；：汽油；:天然气；n：压缩天然气；：液化天然气；：液化石油气；：沼气；：瓦斯；：煤气；：柴油与天然气双燃料；：乙醇；：生物柴油；等。n缸、形、缸径、水冷、增压中冷、柴油天然气双燃料发动机为系列代号。n单缸、四冲程、缸径、水冷柴油机；为系列代号，为区分代号。二、旧型号编制举例二、旧型号编制举例 (1) 汽油机汽油机 1E65F： 表示单缸，二行程，缸径表示单缸，二行程，缸径65mm，风，风冷通用型冷通用型 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第五种变型产品，水冷车用，第五种变型产品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸径表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，水冷通用型，CA表示系列符号表示系列符号 8V100： 表示八缸，四行程、缸径表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型型，水冷通用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，水冷车用，TJ表示系列符号表示系列符号 (2)柴油机195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用X4105：表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号作业n13；14；15；n1E65F； CA6102Q； 8V100；表；表示什么含义？示什么含义？