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1、杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第一章 發(fā)動機基礎(chǔ)知識 1.1 發(fā)動機的分類和基本構(gòu)造 1 1.1.1 發(fā)動機的分類 1 1.1.2 基本構(gòu)造 5 1.2 發(fā)動機常用術(shù)語 9 1.3 發(fā)動機的工作原理 10 1.3.1 四行程汽油機的工作原理four-stroke cycle gasoline engine 10 1.3.2 四行程柴油機的工作原理four-stroke cycle diesel engine 13 1.3.3 二行程汽油機的工作原理two-stroke cycle gasoline engine 14 1.3.4 二行程柴油機的工作原理two-s

2、troke cycle diesel engine 15 1.3.5 多缸發(fā)動機的工作原理 16 1.4 發(fā)動機的主要性能指標與特性 17 1.4.1 發(fā)動機性能指標 17 1.4.2 發(fā)動機特性 18 1.5 發(fā)動機的編號規(guī)則 19 返回目錄 1.1 發(fā)動機的分類和基本構(gòu)造 1.1.1 發(fā)動機的分類 車用內(nèi)燃機(internal combustion engine)，根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的主要構(gòu)件的型式，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(fù)活塞式內(nèi)燃機（reciprocating engine）和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)

3、燃機在汽車上應(yīng)用最為廣泛，是本課研究的重點。 汽車（automobile）發(fā)動機（主要指車用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機）分類方法很多，按照不同的分類方法可以把汽車發(fā)動機分成不同的類型，下面是其分類情況。 (1) 按照所用燃料分類 內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(gasoline engine)和柴油機(diesel engine)(圖1-1)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機稱為汽油機；使用柴油機為燃料的內(nèi)燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點；汽油機轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。 圖1-1 (2)

4、 按照行程(stroke)分類 內(nèi)燃機按照完成一個工作循環(huán)(operating cycle)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(four - stroke cycle engine)和二行程內(nèi)燃機(two - stroke cycle engine) (圖1-2 )。把活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為四行程內(nèi)燃機；而把活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為二行程內(nèi)燃機。 圖1-2 (3) 按照冷卻方式分類 內(nèi)燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(water - cooled engine)和風(fēng)冷發(fā)動機(air - cooled

5、engine)(圖1-3)。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片(fins)之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機。 圖1-3 (4) 按照氣缸(cylinder)數(shù)目分類 內(nèi)燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動機(multi - cylinder engine )(圖1-4)。 圖1-4 僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩

6、個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機?，F(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。 (5) 按照氣缸排列方式分類 內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式(圖1-5)。單列式發(fā)動機(inline engine)的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機(V-type engine)，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機(opposed engine)。 圖 1-5 (6) 按照進氣

7、系統(tǒng)是否采用增壓方式分類 圖1-6 內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機[naturary aspirated engine(non - supercharged engine)]和強制進氣(增壓式)發(fā)動機(supercharged engine )(圖1-6)。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采用增壓式的。 返回目錄 1.1.2 基本構(gòu)造 發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連

8、續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)。 (1) 曲柄連桿機構(gòu) crank-connecting rod mechanism 曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。(圖1-7) 圖1-7 (2) 配氣機構(gòu) valve timing mechanism 配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉

9、進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。（圖1-8） 圖1-8 (3) 燃料供給系統(tǒng) fuel supply system 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出（圖1-9）。 圖1-9 (4) 潤滑系統(tǒng) lubricating system 潤滑系的功用是向作相對

10、運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。（圖1-10） 圖1-10 (5) 冷卻系統(tǒng) cooling system 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成（圖1-11）。 圖1-11 (6) 點火系統(tǒng) igniting system 在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭

11、部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成（圖1-12）。 圖1-12 (7) 起動系統(tǒng) starting system 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系（圖1-13）。 圖1-13 汽油機由以上兩大機構(gòu)

12、和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。 返回目錄 1.2 發(fā)動機常用術(shù)語 圖1-14 活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向上運動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的極限位置，稱為上止點TDC(Top Dead Center)。 活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向下運動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點BDC(Bottom Dead Center

13、)。 活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程(stroke)。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180° 曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降膬杀叮?S =2R 。 活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，稱為氣缸工作容積(working volume)。一般用Vh表示： 式中：D－氣缸直徑，單位mm； ??????S－活塞行程，單位mm； 活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va＝V

14、c＋Vh。 多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量(swept volume)。一般用VL表示： 式中：Vh－氣缸工作容積； ??????i － 氣缸數(shù)目。 ? 壓縮比(compression ratio)是發(fā)動機中一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示。 式中：Va － 氣缸總?cè)莘e； ??????Vh － 氣缸工作容積； ??????Vc － 燃燒室容積； 通常汽油機的壓縮比為6～10，柴油機的壓縮比較高，一般為16～22。 每一個

15、工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)。 返回目錄 1.3 發(fā)動機的工作原理 1.3.1 四行程汽油機的工作原理four-stroke cycle gasoline engine 圖1-15 汽油機(gasoline engine) 四行程汽油機（圖1-15）的運轉(zhuǎn)是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的 (1) 進氣行程(intake stroke) （圖1-16） 由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(top dead center)向下止點(bottom dead center)運動，這時排

16、氣門關(guān)閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合

17、氣。 圖1-16 進氣沖程(intake stroke) (2) 壓縮行程(compression stroke)（圖1-17） 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達上止點時壓縮行程結(jié)束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。 壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且

18、火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的，但。汽油機的壓縮比一般為ε＝6～10。 圖1-17 壓縮沖程(compression stroke) (3) 作功行程(power stroke)（圖1-18） 作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3～5MPa，最高溫度可達2200

19、～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。 圖1-18 作功沖程(power stroke) (4) 排氣行程(exhaust stroke)（圖1-19） 可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止

20、點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復(fù)運動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。 圖1-19 排氣沖程(exhaust stroke)

21、 返回目錄 1.3.2 四行程柴油機的工作原理four-stroke cycle diesel engine 四行程柴油機（圖1-20）和四行程汽油機的工作過程相同，每一個工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣四個行程，但由于柴油機使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的形成，著火方式，燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機不同，下面主要分析一下柴油機和汽油機在工作過程中的不同點。 圖1-20 四行程柴油機在進氣行程中所不同的是柴油機吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣，在進氣通道中沒有化油器，進氣阻力小，進氣終了時氣體壓力略高于汽

22、油機而氣體溫度略低于汽油機。進氣終了時氣體壓力約為0.0785～0.0932MPa，氣體溫度約為300～370K。 壓縮行程壓縮的也是純空氣，在壓縮行程接近上止點時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，柴油和空氣在氣缸內(nèi)形成可燃混合氣并著火燃燒。柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多(一般為16～22)，壓縮終了時氣體溫度和壓力都比汽油機高，大大超過了柴油機的自燃溫度。壓縮終了時，氣體壓力約為3.5～4.5MPa，氣體溫度約為750～1000K，柴油機是壓縮后自燃著火的，不需要點火，故柴油機又稱為壓燃機。 柴油噴入氣缸后，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后便立即著火燃燒，柴油機的可燃混合氣是在氣

23、缸內(nèi)部形成的，而不象汽油機那樣，混合氣主要是在氣缸外部的化油器中形成的。柴油機燃燒過程中氣缸內(nèi)出現(xiàn)的最高壓力要比汽油機高得多，可高達6～9MPa，最高溫度也可高達2000～2500K。作功終了時，氣體壓力約為0.2～0.4MPa，氣體溫度約為1200～1500K。 柴油機的排氣行程和汽油機一樣，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大氣中去，排氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.105～0.125MPa，氣體溫度約為800～1000K。 柴油機與汽油機比較，柴油機的壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機的燃料經(jīng)濟性能好，而且柴油機的排氣污染少，排放性能較好。但它的主要缺點是轉(zhuǎn)速低

24、，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在其發(fā)展過程中，柴油機不斷發(fā)揚其優(yōu)點，克服缺點，提高速度，有望得到更廣泛地應(yīng)用。 返回目錄 1.3.3 二行程汽油機的工作原理two-stroke cycle gasoline engine 二行程汽油機的工作循環(huán)也是由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過程組成，但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運動的兩個行程內(nèi)完成的。因此，二行程發(fā)動機（two-stroke-engine）與四行程發(fā)動機工作原理不同，結(jié)構(gòu)也不一樣。 例如曲軸箱換氣式二行程汽油機，氣缸上有三排孔，利用這三排孔分別在一定時刻被活塞打開或關(guān)閉進行進氣、換氣和排氣的。

25、工作原理如下： 圖1-20a 表示活塞向上運動，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開始壓縮，當(dāng)活塞繼續(xù)上行時，活塞下方打開了進氣孔，可燃混合氣進入曲軸箱（圖1-20 b），活塞接近上止點時（圖1-20c），火花塞點燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動活塞向下運動，進氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近下止點時，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運動，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進氣孔流入氣缸內(nèi)，并掃除廢氣（圖1-20d）。 圖1-20 第一行程：活塞從下止點向上止點運動，事先已充滿活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。 第二行程：活塞從上止

26、點向下止點運動，活塞上方進行作功過程和換氣過程，而活塞下方則進行可燃混合氣的預(yù)壓縮。 返回目錄 1.3.4 二行程柴油機的工作原理two-stroke cycle diesel engine 二行程柴油機和二行程汽油機工作類似，所不同的是，柴油機進入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二行程柴油機工作過程如下（圖1-21）： 第一行程：活塞從下止點向上止點運動，行程開始前不久，進氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運動進氣孔被關(guān)閉，排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃

27、燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。 第二行程：活塞從上止點向下止點運動，開始時氣體膨脹，推動活塞向下運動，對外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進氣孔開啟，進行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運動1/3行程進氣孔關(guān)閉結(jié)束。 圖1-21 返回目錄 1.3.5 多缸發(fā)動機的工作原理 圖1-22 前面介紹的是單缸發(fā)動機的工作過程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動機都是多缸發(fā)動機四行程發(fā)動機（圖1-22），那么，多缸四行程發(fā)動機與單缸四行程發(fā)動機的工作過程有什么區(qū)別呢？就能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過程是完全一樣的，都要經(jīng)過進氣、壓縮、作功和排

28、氣四個行程。但是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功，其余三個行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機一般都裝有一個大飛輪。而多缸發(fā)動機的作功行程是差開的，按照工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功，因此，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時參與作功的氣缸越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機使用最多的有四缸發(fā)動機，六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。 返回目錄 1.4 發(fā)動機的主要性能指標與特性 1.4.1 發(fā)動機性能指標 發(fā)動機的性能指標是用來衡量發(fā)動機性能好壞的標準。發(fā)動機的主要性能指標有：動力性能指標，經(jīng)濟性能指標和

29、排放性能指標。 (1) 動力性能指標 動力性能指標指曲軸對外作功能力的指標，包括有效扭矩、有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速。 a. 有效扭矩：指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩，通常用Te表示，單位為N·m。有效扭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)動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。 b. 有效功率：指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，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)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定，測出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計算出有效功率。 式中

30、：Te － 有效扭矩，單位為N·m； ?? ???n － 曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 c. 轉(zhuǎn)速：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動機產(chǎn)品銘牌上標明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運行300～1000小時。 (2) 經(jīng)濟性能指標 通常用燃油消耗率specific fuel consumption來評價內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率在1小時內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為g/kW·h，計算公式如下

31、 式中：GT － 每小時的燃油消耗量，kg/h； ??????Pe － 有效功率，kW。 很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。 (3) 排放性能 排放性能指標包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。 返回目錄 1.4.2 發(fā)動機特性 發(fā)動機的主要性能指標有效扭矩effective torque Te，有效功率effective power Pe，有效耗油率隨其運轉(zhuǎn)工況(負荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的特性。 圖1-23 其性能指

32、標隨發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的速度特性，而性能指標隨負荷變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的負荷特性。用曲線來表示這些關(guān)系，稱為發(fā)動機的特性曲線。發(fā)動機特性是對發(fā)動機性能進行全面評價和鑒定的依據(jù)。在發(fā)動機特性中 ，其速度特性最為常用，下面僅介紹發(fā)動機的速度特性。 速度特性engine speed characteristic 發(fā)動機的速度特性指發(fā)動機的性能指標Te，Pe，ge，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線(圖1-23)。速度特性可以在發(fā)動機試驗臺上測得。當(dāng)節(jié)氣門開度保持不變時，同時用測功器對發(fā)動機曲軸施加一定數(shù)值的阻力矩。當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定時即阻力矩和發(fā)動機發(fā)出的有

33、效扭矩相等時，可用轉(zhuǎn)速表測出此時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，同時在測功器上測出該轉(zhuǎn)速下的有效扭矩Te，計算出有效功率Pe，另外可測出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時間，換算成每小時耗油量GT，然后計算出有效燃油消耗率ge。改變測功器的阻力矩數(shù)值，重復(fù)上述過程，又可以得出一組n、Te、Pe、ge，這樣重復(fù)若干次，可以得到一系列的n、Te、Pe、ge，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，以轉(zhuǎn)速n為橫坐標，以性能指標Te、Pe、ge為縱坐標作出三條曲線，即為相對應(yīng)于該節(jié)氣門開度的速度特性曲線。節(jié)氣門全開時的速度特性叫發(fā)動機的外特性；節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性都稱為部分特性。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。

34、返回目錄 1.5 發(fā)動機的編號規(guī)則 為了便于內(nèi)燃機的生產(chǎn)管理和使用，國家標準(GB725－82)《內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則》中對內(nèi)燃機的名稱和型號作了統(tǒng)一規(guī)定。 內(nèi)燃機的名稱和型號 內(nèi)燃機名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機、柴油機、煤氣機等。 內(nèi)燃機型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成。 內(nèi)燃機型號由以下四部分組成： 首部：為產(chǎn)品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準。 中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。 后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要

35、區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。 內(nèi)燃機型號的排列順序及符號所代表的意義 型號編制舉例 (1) 汽油機 1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號 8V100： 表示八缸，四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車用，TJ表示系列符號 CA488： 表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號 (2) 柴油機 195： 表示單缸，四行程，缸徑95mm，水冷通用型 165F： 表示單缸，四行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 495Q： 表示四缸，四行程，缸徑95mm，水冷車用 6135Q： 表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車用 X4105： 表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號 返回目錄 21 第一章 發(fā)動機基本知識