《第1章 發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第1章 發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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

2、troke cycle diesel engine 15 1.3.5 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 16 1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性 17 1.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo) 17 1.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)特性 18 1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)規(guī)則 19 返回目錄 1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和基本構(gòu)造 1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 車用內(nèi)燃機(jī)(internal combustion engine)，根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要構(gòu)件的型式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)（reciprocating engine）和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)

3、燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最為廣泛，是本課研究的重點(diǎn)。 汽車（automobile）發(fā)動(dòng)機(jī)（主要指車用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)）分類方法很多，按照不同的分類方法可以把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)(gasoline engine)和柴油機(jī)(diesel engine)(圖1-1)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。 圖1-1 (2)

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

5、engine)(圖1-3)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)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(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。 圖1-3 (4) 按照氣缸(cylinder)數(shù)目分類 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)(multi - cylinder engine )(圖1-4)。 圖1-4 僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩

6、個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 (5) 按照氣缸排列方式分類 內(nèi)燃機(jī)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(dòng)機(jī)(inline engine)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)(V-type engine)，若兩列之間的夾角=180°稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)(opposed engine)。 圖 1-5 (6) 按照進(jìn)氣

7、系統(tǒng)是否采用增壓方式分類 圖1-6 內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)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(dòng)機(jī)[naturary aspirated engine(non - supercharged engine)]和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)(supercharged engine )(圖1-6)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)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(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無(wú)論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無(wú)論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無(wú)論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連

8、續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。 (1) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) crank-connecting rod mechanism 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)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?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。(圖1-7) 圖1-7 (2) 配氣機(jī)構(gòu) valve timing mechanism 配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開啟和關(guān)閉

9、進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組組成。（圖1-8） 圖1-8 (3) 燃料供給系統(tǒng) fuel supply system 汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(rùn)滑系統(tǒng) lubricating system 潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)

10、運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)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(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)火系統(tǒng) igniting system 在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)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(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成（圖1-12）。 圖1-12 (7) 起動(dòng)系統(tǒng) starting system 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系（圖1-13）。 圖1-13 汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)

12、和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。 返回目錄 1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ) 圖1-14 活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點(diǎn)TDC(Top Dead Center)。 活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)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(diǎn)BDC(Bottom Dead Center

13、)。 活塞從一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程(stroke)。一般用s表示，對(duì)應(yīng)一個(gè)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?，即?S =2R 。 活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過(guò)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(diǎn)時(shí)，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(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)中一個(gè)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(jī)的壓縮比為6～10，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為16～22。 每一個(gè)

15、工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣過(guò)程，即完成進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過(guò)程叫一個(gè)工作循環(huán)。 返回目錄 1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 1.3.1 四行程汽油機(jī)的工作原理four-stroke cycle gasoline engine 圖1-15 汽油機(jī)(gasoline engine) 四行程汽油機(jī)（圖1-15）的運(yùn)轉(zhuǎn)是按進(jìn)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(jìn)氣行程(intake stroke) （圖1-16） 由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)(top dead center)向下止點(diǎn)(bottom dead center)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)排

16、氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣過(guò)程開始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)，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(shí)，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(guò)進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)。在進(jìn)氣過(guò)程中，受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門等阻力影響，進(jìn)氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時(shí)受到殘余廢氣和高溫機(jī)件加熱的影響，溫度達(dá)到370～400K。實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前打開，并且延遲到下止點(diǎn)之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合

17、氣。 圖1-16 進(jìn)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(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)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(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。此時(shí)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(dá)0.6～1.2MPa，溫度可達(dá)600～700K。 壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)高，可燃混合氣在沒有點(diǎn)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(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機(jī)件損壞。輕微爆燃是允許的，但強(qiáng)烈爆燃對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是很有害的，但。汽油機(jī)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(guò)程和膨脹過(guò)程，在這一行程中，進(jìn)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(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)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(dá)3～5MPa，最高溫度可達(dá)2200

19、～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械功，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余用于對(duì)外作功。隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，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(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止

20、點(diǎn)再向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，繼續(xù)把廢氣強(qiáng)制排出到大氣中去，活塞越過(guò)上止點(diǎn)后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實(shí)際汽油機(jī)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(shí)，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(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，又開始了下一個(gè)新的循環(huán)過(guò)程。可見四行程汽油機(jī)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)了四個(gè)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(jī)的工作原理four-stroke cycle diesel engine 四行程柴油機(jī)（圖1-20）和四行程汽油機(jī)的工作過(guò)程相同，每一個(gè)工作循環(huán)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程，但由于柴油機(jī)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(guò)程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機(jī)不同，下面主要分析一下柴油機(jī)和汽油機(jī)在工作過(guò)程中的不同點(diǎn)。 圖1-20 四行程柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中所不同的是柴油機(jī)吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣，在進(jìn)氣通道中沒有化油器，進(jìn)氣阻力小，進(jìn)氣終了時(shí)氣體壓力略高于汽

22、油機(jī)而氣體溫度略低于汽油機(jī)。進(jìn)氣終了時(shí)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(diǎn)時(shí)，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(jī)的壓縮比比汽油機(jī)的壓縮比大很多(一般為16～22)，壓縮終了時(shí)氣體溫度和壓力都比汽油機(jī)高，大大超過(guò)了柴油機(jī)的自燃溫度。壓縮終了時(shí)，氣體壓力約為3.5～4.5MPa，氣體溫度約為750～1000K，柴油機(jī)是壓縮后自燃著火的，不需要點(diǎn)火，故柴油機(jī)又稱為壓燃機(jī)。 柴油噴入氣缸后，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便立即著火燃燒，柴油機(jī)的可燃混合氣是在氣

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

24、，質(zhì)量大，噪聲大，振動(dòng)大，制造和維修費(fèi)用高。在其發(fā)展過(guò)程中，柴油機(jī)不斷發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，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(jī)的工作原理two-stroke cycle gasoline engine 二行程汽油機(jī)的工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過(guò)程組成，但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程內(nèi)完成的。因此，二行程發(fā)動(dòng)機(jī)（two-stroke-engine）與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)，氣缸上有三排孔，利用這三排孔分別在一定時(shí)刻被活塞打開或關(guān)閉進(jìn)行進(jìn)氣、換氣和排氣的。

25、工作原理如下： 圖1-20a 表示活塞向上運(yùn)動(dòng)，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開始?jí)嚎s，當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，活塞下方打開了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱（圖1-20 b），活塞接近上止點(diǎn)時(shí)（圖1-20c），火花塞點(diǎn)燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)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(diǎn)時(shí)，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運(yùn)動(dòng)，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)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(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方進(jìn)行作功過(guò)程和換氣過(guò)程，而活塞下方則進(jìn)行可燃混合氣的預(yù)壓縮。 返回目錄 1.3.4 二行程柴油機(jī)的工作原理two-stroke cycle diesel engine 二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類似，所不同的是，柴油機(jī)進(jìn)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(jī)工作過(guò)程如下（圖1-21）： 第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開始前不久，進(jìn)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(yùn)動(dòng)進(jìn)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(diǎn)時(shí)，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(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。 圖1-21 返回目錄 1.3.5 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 圖1-22 前面介紹的是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)四行程發(fā)動(dòng)機(jī)（圖1-22），那么，多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)與單缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有什么區(qū)別呢？就能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸和單缸機(jī)的工作過(guò)程是完全一樣的，都要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功和排

28、氣四個(gè)行程。但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)行程中只有一個(gè)行程作功，其余三個(gè)行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機(jī)一般都裝有一個(gè)大飛輪。而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時(shí)參與作功的氣缸越多，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機(jī)使用最多的有四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 返回目錄 1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性 1.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)是用來(lái)衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：動(dòng)力性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)和

29、排放性能指標(biāo)。 (1) 動(dòng)力性能指標(biāo) 動(dòng)力性能指標(biāo)指曲軸對(duì)外作功能力的指標(biāo)，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(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)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(guò)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)外輸出的凈扭矩。 b. 有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)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)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，然后用下面公式計(jì)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(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300～1000小時(shí)。 (2) 經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo) 通常用燃油消耗率specific fuel consumption來(lái)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ge表示，其單位為g/kW·h，計(jì)算公式如下

31、 式中：GT － 每小時(shí)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(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。 (3) 排放性能 排放性能指標(biāo)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(dòng)機(jī)特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有效扭矩effective torque Te，有效功率effective power Pe，有效耗油率隨其運(yùn)轉(zhuǎn)工況(負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。 圖1-23 其性能指

32、標(biāo)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，而性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。用曲線來(lái)表示這些關(guān)系，稱為發(fā)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，下面僅介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。 速度特性engine speed characteristic 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)Te，Pe，ge，隨發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)得。當(dāng)節(jié)氣門開度保持不變時(shí)，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施加一定數(shù)值的阻力矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)即阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有

33、效扭矩相等時(shí)，可用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，同時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下的有效扭矩Te，計(jì)算出有效功率Pe，另外可測(cè)出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時(shí)間，換算成每小時(shí)耗油量GT，然后計(jì)算出有效燃油消耗率ge。改變測(cè)功器的阻力矩?cái)?shù)值，重復(fù)上述過(guò)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(biāo)，以性能指標(biāo)Te、Pe、ge為縱坐標(biāo)作出三條曲線，即為相對(duì)應(yīng)于該節(jié)氣門開度的速度特性曲線。節(jié)氣門全開時(shí)的速度特性叫發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的外特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。

34、返回目錄 1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)規(guī)則 為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB725－82)《內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則》中對(duì)內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào)作了統(tǒng)一規(guī)定。 內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào) 內(nèi)燃機(jī)名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語(yǔ)拼音字母組成。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由以下四部分組成： 首部：為產(chǎn)品系列符號(hào)和換代標(biāo)志符號(hào)，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(zhǔn)。 中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)等組成。 后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號(hào)，以字母表示。 尾部：區(qū)分符號(hào)。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要

35、區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號(hào)表示。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)的排列順序及符號(hào)所代表的意義 型號(hào)編制舉例 (1) 汽油機(jī) 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(hào) 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(hào) CA488： 表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號(hào) (2) 柴油機(jī) 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(hào) 返回目錄 21 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)