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1、第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 和總體構(gòu)造,教學(xué)目的及教學(xué)要求： 掌握發(fā)動(dòng)機(jī)一般構(gòu)造，熟悉其術(shù)語(yǔ)； 了解四沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)工作原理和熟悉兩者之間的特點(diǎn)； 了解二沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)工作原理和其優(yōu)缺點(diǎn)；掌握發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造和類型； 熟悉內(nèi)燃機(jī)型號(hào)編制規(guī)則； 了解發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)與性能特性。,重點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造、類型、型號(hào)編制規(guī)則； 難點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)一般構(gòu)造及術(shù)語(yǔ)，四沖程和二沖程汽油機(jī)、柴油機(jī)工作原理。,第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類,一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義、分類及特點(diǎn),熱力發(fā)動(dòng)機(jī)： 熱能機(jī)械能,發(fā)動(dòng)機(jī)將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器。將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)燃料和空氣混合后在機(jī)器內(nèi)部燃燒

2、而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 外燃機(jī)燃料在機(jī)器外部燃燒以加熱水 ，產(chǎn)生高溫、高壓的水蒸氣，輸送至機(jī)器內(nèi)部，使所含的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)相比，具有熱效率高、體積小、便于移動(dòng)和起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。,1、按活塞運(yùn)動(dòng)方式分 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。前者在汽車上獲得了廣泛應(yīng)用。 2、按所用的燃料分 汽油機(jī)、柴油機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。 3、按完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數(shù)分 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)之分。汽車上廣泛采用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。,二、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類,4、按冷卻方式分 水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。 汽車上廣泛采用水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。 5、按氣缸數(shù)目分 單缸發(fā)動(dòng)機(jī)

3、和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 汽車幾乎都是采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 6、按氣缸的排列方式分 單列式發(fā)動(dòng)機(jī)和雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)。 7、按進(jìn)氣系統(tǒng)是否增壓分 自然吸氣（非增壓）式發(fā)動(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣（增壓）式發(fā)動(dòng)機(jī)。,發(fā)動(dòng)機(jī)整體圖,第二節(jié) 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,動(dòng)畫,止點(diǎn)：活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其頂面從一個(gè)方向轉(zhuǎn)為相反方向的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的位置。 上止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常指活塞上行到最高位置，通常用英文縮寫詞TDC來表示。 下止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞下行到最低位置，通常用英文縮寫詞BDC來表示。 活塞行程：上、下止點(diǎn)之間的距離。 曲柄半徑：與連桿下端（即連桿 大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸 回轉(zhuǎn)中心的距離（

4、mm）。,一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ),氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積。,燃燒室容積（ Vc ）：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積。,氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即 發(fā)動(dòng)機(jī)排量（VL）：發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和（L）。設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)為i，,壓縮比（）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。即,二、四沖程汽油機(jī)的工作原理,發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)：進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣,進(jìn) 開 排 關(guān) 活塞 上下 容積 壓力 0.0750.0

5、9MPa 溫度 370400K 曲軸 0180,大氣壓力線,進(jìn) 關(guān) 排 關(guān) 活塞 下上 容積 壓力 0.61.2MPa 溫度 600700K 曲軸 180360,大氣壓力線,進(jìn) 關(guān) 排 關(guān) 活塞 上下 壓縮終了時(shí) 點(diǎn)火 壓力 35MPa 溫度 22002800K 體積 曲軸 360540 做功終了 壓力 0.30.5MPa 溫度 13001600K,大氣壓力線,進(jìn) 關(guān) 排 開 活塞 下上 壓力 0.1050.115MPa 溫度 9001200K 曲軸 540720 殘余廢氣：因燃燒室容積，廢氣不能排盡。,大氣壓力線,總結(jié)：,發(fā)動(dòng)機(jī)完成一次工作循環(huán)，曲軸需要轉(zhuǎn)兩周，進(jìn)、排氣門各

6、開啟一次，活塞移動(dòng)四個(gè)行程，其中進(jìn)氣、壓縮、排氣行程需要消耗動(dòng)力，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力對(duì)外作功。,三、四沖程柴油機(jī)的工作原理,汽油機(jī)與柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),汽油機(jī)：轉(zhuǎn)速高（轎車車50006000r/min，貨車4000r/min）、質(zhì)量小、工作噪聲小、起動(dòng)容易、制造和維修費(fèi)用低等。 燃油消耗率高，經(jīng)濟(jì)性差 柴油機(jī)：壓縮比高（1622），燃油消耗率比汽油機(jī)低20%30%，柴油價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)性好。 轉(zhuǎn)速比汽油機(jī)低（25003000r/min）、質(zhì)量大、制造和維修費(fèi)用高（噴油泵和噴油器加工精度要求高）。 國(guó)外：轎車用柴油機(jī) 5000r/min,四、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,活塞上行:上方壓縮

7、 下方---吸氣,活塞下行(上半程): 上方作功 下方---預(yù)壓,活塞下行(下半程): 上方換氣 下方---預(yù)壓,二沖程與四沖程比較,優(yōu)點(diǎn)： 1、曲軸每轉(zhuǎn)一周，有一個(gè)做功行程。理論上，在相同的工作容積和轉(zhuǎn)速下，二沖程的功率等于四沖程的2倍（實(shí)際：1.51.6倍）。 2、發(fā)生做功過程的頻率高，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。 3、二沖程沒有專門的換氣機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量比較小。 4、使用方便。附屬機(jī)構(gòu)少，易受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量也比較少。 缺點(diǎn)： 1、不易將廢氣排的干凈。并且在換氣時(shí)減少了有效工作行程。 2、 換氣時(shí)有新鮮可燃混合氣隨

8、同廢氣排除，經(jīng)濟(jì)性差。,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制壓縮和排放。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由德國(guó)人菲加士汪克爾發(fā)明。,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢(shì)。,60年初在德國(guó)生產(chǎn)出第一輛裝配了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的小跑車。 1964年，日內(nèi)瓦的德法合資企業(yè)COMOBIL公司，首次把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。 1967年，馬自達(dá)公司投巨資從汪克爾公司買下了這項(xiàng)技術(shù)。將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在馬自達(dá)轎車上開始成批生產(chǎn)。,三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)

9、機(jī)工作原理,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同時(shí)，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3：2。上述運(yùn)動(dòng)關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火做功三次。由于以上運(yùn)動(dòng)關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍，這與往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與曲軸：的運(yùn)動(dòng)關(guān)系完全不同。,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件數(shù)量少，拆卸和維護(hù)簡(jiǎn)單，有著出色的環(huán)保性能，轉(zhuǎn)

10、子發(fā)動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上講是最適合燃燒氫氣，氫燃燒完后排出的水蒸汽對(duì)環(huán)境沒有任何污染，在裝載轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的馬自達(dá)HR一X汽車上，1立方米的燃料箱吸儲(chǔ)了相當(dāng)43立方米的壓縮氫氣，使它可以以每小時(shí)60公里的車速可行駛230公里。在目前的車中，裝備Renesis轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的馬自達(dá)RX-8運(yùn)動(dòng)型轎車已能滿足歐洲4號(hào)排放要求。與此同時(shí)，Renesis轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為250馬力8500轉(zhuǎn)/分鐘，最大扭矩為216牛米5500轉(zhuǎn)/分鐘，0-100公里/小時(shí)的加速時(shí)間不到6秒，而百公里油耗只有8.3升。,發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造,1.曲柄連桿機(jī)構(gòu) 2. 配氣機(jī)構(gòu) 3.供給系 4.點(diǎn)火系 5.冷卻系 6.潤(rùn)滑系 7.起動(dòng)系,配

11、氣機(jī)構(gòu)構(gòu)造圖,燃料供給系統(tǒng),潤(rùn)滑系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)與特性,動(dòng)力性能指標(biāo)：有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速 經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)：燃油消耗率 運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)：排氣品質(zhì)、噪聲、起動(dòng)性能,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)是用來衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn),一、動(dòng)力性能指標(biāo)：,a. 有效轉(zhuǎn)矩：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的扭矩，通常用Ttq表示，單位為Nm。有效轉(zhuǎn)矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈轉(zhuǎn)矩。 b. 有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)

12、的有效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后計(jì)算出有效功率。,式中：Ttq 有效扭矩，單位為Nm； n 曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 c. 轉(zhuǎn)速：指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法的規(guī)定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行3001000小時(shí)。,通常用燃油消耗率來評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用be表示，其單位為g/kWh：,式中：B 每小時(shí)的燃油消耗量，k

13、g/h； Pe 有效功率，kW。 有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。,二、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo),三、運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo),1、排氣品質(zhì) 2、噪聲 3、起動(dòng)性能：在一定溫度下能可靠地發(fā)動(dòng)，起動(dòng)迅速，起動(dòng)消耗的功率小，起動(dòng)期磨損小。,四、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性,發(fā)動(dòng)機(jī)的特性：發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、燃油消耗率隨其運(yùn)轉(zhuǎn)工況(負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系。 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性：在燃料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置固定不變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性：性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系。 用曲線來表示這些關(guān)系，稱為發(fā)

14、動(dòng)機(jī)的特性曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)特性是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)和鑒定的依據(jù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)特性中 ，其速度特性最為常用。,發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性 （1）定義：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律（2）來源：發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)（3）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性：節(jié)氣門全開時(shí)，臺(tái)架試驗(yàn)所得到的速度特性稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（4）發(fā)動(dòng)機(jī)部分特性：除節(jié)氣門全開外得到的速度特性稱為部分特性（5）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖,五、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或工作狀態(tài)（發(fā)動(dòng)機(jī)工況）常用功率和轉(zhuǎn)速來表征，有時(shí)也用負(fù)荷來表征。,發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械所耗費(fèi)的功率或有效轉(zhuǎn)矩的大?。换虮硎鰹榘l(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷，就是當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示。,六.編號(hào)規(guī)則,