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发动机构造.pdf

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1、项目二发动机总体构造课题一发动机的分类教学要点：1了解发动机的定义2了解发动机的分类方法汽车的动力源是发动机。发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。现在汽车所使用的发动机多为往复活塞式内燃机。它将燃料在发动机气缸内部燃烧所产生的热能转变成机械能。汽车发动机可以根据不同的特征分类：1.按着火方式分类可分为压燃式与点燃式发动机。压燃式发动机为压缩气缸内的空气或可燃混合气，产生高温，引起燃料自行着火的内燃机；点燃式发动机是将压缩气缸内的可燃混合气用点火器点燃的内燃机。2.按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。3.按冷却方式分类可分

2、为水冷式、风冷式发动机。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式发动机；以空气为冷却介质的称作风冷式发动机。4.按进气状态分类可分为非增压（或自然吸气）和增压发动机。非增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气未经压缩的发动机，仅带扫气泵而不带增压器的二冲程发动机亦属此类；增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内压缩，藉以增大充量密度的发动机。5.按冲程数分类可分为二冲程和四冲程发动机。曲轴转两圈，活塞在气缸内往复运动四个行程，完成一个工作循环的称为四冲程发动机；而曲轴转一圈，活塞在气缸内往复运动两个行程，完成一个工作循环的称为二冲程发动机。6.按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发

3、动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机；根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的关系，可分别称为立式、斜置式与卧式发动机；多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式（气缸呈一列布置）、对置式（气缸呈两列布置，且两列气缸之间的中心线成180o）和 V 形（气缸呈两列布置，且两列在气缸之间夹角为V 形）发动机。课题二四冲程发动机的工作原理教学要点：1掌握四冲程汽油机的工作原理2掌握四冲程柴油机的工作原理任务一四冲程汽油机工作原理现代汽油发动机的构造如图21 所示。气缸内装有活塞10，活塞通过活塞销、连杆 11与曲轴 12 相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜充量和

4、排除废气，设有进、排气系统等。图 21 汽油机发动机的结构1曲轴同步齿形带轮2定时同步齿形带张紧轮3定时同步齿形带4凸轮轴同步齿形带轮5凸轮轴 6摇臂 7液压挺住8进气门 9排气门 10活塞 11连杆 12曲轴 13机油泵 14机油集滤器图 22 所示为发动机示意图。活塞往复运动时，其顶面从一个方向转为相反方向的转变点的位置称为止点。活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点，称为上止点；活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点称为下止点，活塞运行的上、下两个止点之间的距离S称为活塞行程。曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的垂直距离R 称为曲柄半径。活塞每走一个行程相应于曲轴旋转180o。对于气缸中心线与曲轴中

5、心线相交的发动机，活塞行程S 等于曲柄半径 R 的两倍。一个气缸中活塞运动一个行程所扫过的容积称为气缸工作容积，可用符号Vs 表示。一台发动机全部气缸工作容积的总和称为发动机排量，用符号Vst（L）表示，即SiDiVVsst62104式中，D 为气缸直径（mm）；S为活塞行程（mm）；i 为气缸数。文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 Z

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12、连杆 6曲轴中心7曲柄a）进气行程b）压缩行程c）作功行程d）排气行程图 23 四冲程汽油机工作原理四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程，如图23 所示。由于在此期间气缸中气体的压力随气缸容积的改变而不断地变化，因此采用气体压力p 随气缸容积V 变化的示功图来表示，如图2 4 所示。文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4

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19、行程c）作功行程d）排气行程图 24 四冲程汽油机的示功图（1）进气行程（图23a）汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中（化油器式）、节气门体处（单点喷射）或进气道内（进气道多点喷射）进行混合，形成可燃混合气后被吸入气缸。进气行程中，进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压以下，即在气缸内造成真空吸力,这样，可燃混合气便经进气门被吸入气缸。由于进气系统有阻力，进气终了时气缸内的气体压力约为0.0750.09MPa。流进气缸内的可燃混合气，因为与气缸壁、活塞顶等高温机件表面接触并与前一循环留下的高温残余废气混合，所以温度可升高

20、到370400K。在示功图（图24）上，进气行程用曲线ra 表示。曲线ra 的大部分位于大气压力线下面，这部分与大气压力线纵坐标之差即表示气缸内的真空度。（2）压缩行程（图23b）为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小，密度加大，温度升高，故需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。在示功图上，压缩行程用曲线ac 表示。活塞到达上止点时压缩终了，此时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间，即燃烧室中。可燃混合气压力Pc 升高到0.6 1.2MPa，温度

21、可达 600700K。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以表示。换言之，压缩比等于气缸总容积Va（活塞在下止点时，活塞顶部以上的气缸容积）与燃烧室容积文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4

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28、5，而 EA113 型 1.6L 发动机的压缩比为9.3。压缩比越大，在压缩终了时混合气压力和温度越高，燃烧速度增快，因而发动机发出的功率增大，热效率提高，经济性越好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常的燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁面时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时，甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、

29、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。表面点火是由于燃烧室内炽热表面（如排气门头，火花塞电极，积炭）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧现象。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加，寿命降低。因此，在提高发动机压缩比的同时，必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外，发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。（3）作功行程（图23c）在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸体（或气缸盖）上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，放出大量的热能，其压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力Pz 约为 35MPa，相应

30、温度则为22002800K。高温、高压燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。示功图上曲线zb 表示活塞向下移动时，气缸内容积增加，气体压力和温度都降低，在作功行程终了的b 点，压力降至0.30.5MPa，温度则降为13001600K。（4）排气行程（图23d）可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个工作循环。当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。这一行程在示功图上用曲线br 表示

31、。在排气行程中，气缸内压力稍高于大气压力，约为0.1050.115MPa。排气终了时，废气温度约为9001200K。由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，这一部分留下的废气称为残余废气。综上所述，四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，曲轴旋转了两周。任务二四冲程柴油机工作原理现代柴油发动机的构造如图25 所示。文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3

32、C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1

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37、L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3

38、C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5图 25 柴油发动机的结构四冲程柴油机（压燃式发动机）的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成方式及着火方式都与汽油机不同。图 26 为四冲程柴油机工作原理示意图。柴油机在进气行程吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa 以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，这种发动机的可燃混合气是在气缸内部形成的。由于柴油机的压缩比高（一般为1622），所以压缩终了时气缸内的空气压力可

39、达3.54.5MPa，同时温度高达7501000K，大大超过柴油的自燃温度。因此，柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合便立即自行发火燃烧。气缸内气压急剧上升到69MPa，温度也升到 20002500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功。废气同样经排气管排入到大气中。柴油机与汽油机比较，各有特点。汽油机具有转速高（目前轿车汽油机最高转速可达50006000r/min，货车汽油机转速达4000r/min 左右）、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点，故在轿车和轻型货车及越野车上得到广泛的应用；其不足之处是燃油消耗率高，燃油经济性差。柴油机因压缩比高，燃油消耗率平

40、均比汽油低20%30%左右，且柴油价格低，所以燃油经济性好。一般装载质量为5t 以上的货车大都采用柴油机；其缺点是转速较汽油机低（一般最高转速在25003000r/min 左右）、质量大、制造和维修费用高（因为喷油泵和喷油器加工精度要求高）。但目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服，其应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外有的轿车也采用柴油机，其最高转速可达5000r/min。文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8

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45、U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4

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47、U1L5D2W5图 26 四冲程柴油机工作原理示意图a）进气行程b）压缩行程c）作功行程d）排气行程由此可见，四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的辅助行程。因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，作功行程时，曲轴的转速比其他三个行程内的曲轴转速要高，所以曲轴转速是不均匀的，因而发动机运转就不平稳。为了解决这个问题，飞轮必须做得具有很大的转动惯量，而这样做将使整个发动机质量和尺寸增加。显然，单缸发动机工作振动大。采用多缸发动机可以弥补上述缺点。因此，现在汽车上基本不用单

48、缸发动机。用得最多的是4 缸、6 缸、8 缸发动机。在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如，在 4 气缸发动机内，曲轴每转一周便有一个气缸在作功；在8 缸发动机内，曲轴每转1/4 周便有一个作功行程。气缸数越多，发动机的工作越平稳。但发动机气缸数增多，一般将使其结构复杂，尺寸及质量增加。二冲程发动机的工作循环也是由进气、压缩、作功、排气过程组成，但它是在曲轴旋转一圈，活塞上下往复运动两个行程内完成的。因此，二冲程发动机与四冲程发动机工作原理不同，结构也不一样。现代汽车很少使用二冲程发动机，这里就不再介绍了。课题三发动机

49、的总体构造教学要点：文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4

50、O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 ZO8U1L5D2W5文档编码:CD2Y4O4O3C2 HW6F7O8V5N3 Z

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4.3 金币

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