第一章 发动机总体构造文档格式.docx

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汽油机进行适当的改进

3．按冷却方式

风冷：

以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统如：

坦克

水冷：

以液体为冷却介质，有专门的冷却系统

4．按冲程数

二冲程：

每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。

如摩托车

四冲程：

每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。

绝大多数发动机所采用

5．按进气方式

增压：

在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内

非增压：

也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用

6．按气缸数

单缸：

只有一个气缸

多缸：

由多个气缸组成

7．按气缸排列方式

直列立式

直列卧式

V型

W型

重点介绍：

要求学生理解掌握发动机基本术语

图1-2：

发动机基本术语

二、发动机的基本术语（如图1-2）

1．上止点（TopDeadCenter）

活塞离曲轴旋转中心最远的位置

2．下止点（BottomDeadCenter）

活塞离曲轴旋转中心最近的位置

3．活塞行程S

上下止点之间的距离

4．曲柄半径R

曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离

5．气缸工作容积VS（单位L）

活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积

VS=（π/4）D2·

S×

10-3

6．燃烧室容积（余隙容积）VC

活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积

7．气缸最大容积Va

活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va=VS+VC

8．内燃机排量VL

所有气缸的工作容积之和VL=i·

VS

9．压缩比ε

气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比

ε=1+VS/VC

ε越大，循环热效率越高

汽油机ε=7～9

柴油机ε=18～22

10.工作循环：

是由进气、压缩、做功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。

11.工况：

内燃机在某一时刻的运行状况

12.负荷率：

内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值。

重点分析：

要求学生理解掌握发动机的总体构造

三、发动机的总体构造

图1-3：

发动机曲柄连杆机构

1．机体与气缸盖

机体：

骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱

缸盖：

组成燃烧室，布置各种零部件

2．曲柄连杆机构（如图1-3）

组成：

活塞、连杆、曲轴三部分

作用：

将活塞的往复直线运动—曲轴的旋转运动对外输出动力

图1-4：

电控汽油喷射系统的供给系统

3．供给系统

燃油供给系统和进、排气系统组成

将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除

主要部件：

化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等

示例：

电控汽油喷射系统的供给系统（如图1-4）

图1-5：

发动机配气机构

4．配气机构（如图1-5）

功用：

定时开启和关闭进排气门

气门组、传动组

图1-6：

汽油机点火系统

5．点火系统（如图1-6）

汽油机和煤气机所采用，点燃混合气

火花塞、点火线圈、断电器、分电器

图1-7：

发动机冷却系统

6．冷却系（如图1-7）

防止发动机过热，及时散发热量

分类：

风冷、水冷

水泵、风扇、水箱、节温器

图1-8：

发动机润滑系统

7．润滑系（如图1-8）

润滑、冷却、清洁、密封、防腐

润滑方式：

飞溅润滑：

靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑

压力润滑：

靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾

集滤器、机油泵、滤清器、各种阀体等

图1-9：

发动机起动系统

归纳小结：

概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容

8．起动系（如图1-9）

内燃机不能自行起动，借助外力使之运转

起动机、蓄电池、点火开关等

第二讲教学内容：

要求学生理解掌握四冲程发动机工作循环

一、四冲程发动机工作原理

1．四冲程发动机的简单工作原理

四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。

2．四冲程内燃机工作循环

第一冲程：

活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0º

转到180º

（活塞位于上止点为0º

CA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

第二冲程：

下止点—上止点，180º

～360º

，气体被压缩，进排气门均关闭

第三冲程：

上止点—下止点，360º

～540º

，气体膨胀，进排气门均关闭；

第四冲程：

下止点—上止点，540º

～720º

，废气被排出，排气门打开。

要求学生理解掌握四冲程汽油机各个冲程的工作特点

图1-10：

四冲程汽油机示功图进气行程

二、四冲程汽油机的工作原理

1．进气行程（如图1-10示功图ra段曲线）

由进气门开启到进气门关闭

进气提前角：

进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）

进气晚关角：

活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。

（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。

）

进气终了时刻：

气缸压缩压力p=0.07~0.09MPa<

大气压；

气缸温度T=320~380K。

图1-11：

四冲程汽油机示功图压缩行程

2．压缩行程（如图1-11示功图ac段曲线）

由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。

进排气门都关闭。

活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：

p=0.8~1.5MPa；

T=600~750K。

图1-12：

四冲程汽油机示功图作功行程

3．作功行程（燃烧及膨胀行程）（如图1-12示功图czb段曲线）

在压缩上止点前10~15º

CA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。

高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：

p=3~6.5MPa；

T=2200~2800K。

做功结束时：

p=0.35~0.5MPa；

T=1200~1500K。

右图1-13：

四冲程汽油机示功图排气行程

4．排气行程（如图1-13示功图br段曲线）

从排气门开启到排气门关闭的时刻

排气提前角：

在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。

排气晚关角：

在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。

在活塞到达下止点之前30~80º

CA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。

（原因：

气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）

气门重叠角：

在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角

p=0.105~0.12MPa；

T=900~1200K。

要求学生理解绘制四冲程汽油机示功图

图1-14：

四冲程汽油机示功图

ra段：

进气行程

ac段：

压缩行程

czb段：

作功行程

br段：

排气行程

5．汽油机示功图（如图1-14）

要求学生理解掌握四冲程柴油机各个冲程的工作特点

三、四冲程柴油机的工作原理

1．进气行程

在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。

由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085~0.095Mpa。

T=310~340K。

2．压缩行程

因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3~5Mpa，温度可高达750~1000K。

3．作功行程

在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。

因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。

细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。

由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。

燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。

在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。

在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达6~9Mpa，最高温度可达1800~2200K。

做功结束时压力约为0.2~0.5Mpa，温度约为1000~1200K。

4．排气行程

排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105~0.12Mpa，温度为700~900K。

要求学生理解绘制四冲程柴油机示功图

图1-15：

5．柴油机示功图（如图1-15）

四冲程柴油机与汽油机异同

相同：

1.工作循环相同，四个冲程

2.四个活塞形成，自有一个做功行程，其它为耗功行程

不同：

1.汽油机可燃混合气在气缸外形成并延续到点火；

柴油机可燃混合气在气缸内形成，时间短

2.汽油机是点燃；

柴油机是自燃

要求学生理解二冲程发动机的特点及工作过程

图1-16：

二冲程发动机唤起机构

四、二冲程发动机工作原理

1．特点

二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。

经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；

没有专门的配气机构。

2．换气机构（如图1-16）

没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现

3．工作过程

以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例：

上行冲程：

活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。

下行冲程：

活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。

另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。

要求学生了解二冲程发动机示功图

图1-17：

二冲程汽油机示功图

a：

排气孔关闭

ac：

压缩过程

czb：

作功过程

b：

排气孔打开

bf：

先期排气阶段

f：

扫气孔开启

fdh：

扫气过程

h：

扫气孔关闭

ha：

额外排气阶段

4．二冲程发动机示功图（如图1-17）

要求学生理解二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别

5．二冲程与四冲程发动机的比较

（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。

当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。

由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。

（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的1/3左右。

另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。

（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。

（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：

优点：

功率大、运转平稳、配气机构简单

缺点：

作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差

本章思考题：

1．发动机有哪些类型？

2．解释下列名词：

上止点；

下止点；

活塞行程；

总容积；

工作容积；

燃烧室容积；

压缩比；

发动机排量。

3．四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构和系统组成？

它们各有什么功用？

4．何谓发动机的工作循环？

简述四行程汽油机的工作过程。

5．试分析汽油机与柴油机的特点和区别。

6.CA6135ZT柴油机编号的含义是什么？

7.CA488型四冲程汽油机油的气缸直径为87.5mm，活塞行程92mm，压缩比为8.1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机排量。