第一章发动机性能介绍

发动机的基本构成
骨架
机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳
两大机构
五大系统
曲柄连杆机构 配气机构
进排气系统 燃料供给系统 润滑系统 冷却系统 起动系统 点火系统（汽油机）
第1章 发动机的性能
§1.1 绪论 §1.2 发动机理论循环 §1.3 四行程发动机的实际循环 §1.4 实际循环的评定－指示指标 §1.5 机械损失 §1.6 热平衡
压缩过程的容积变化用压缩比：
Va Vs Vc
Vc
Vc
膨胀过程的容积变化用后膨胀比 ： V b Vz
定容加热的压力升高，以压力升高比：
Pz Pc
图（c）为等压循环（也称狄赛尔diesel循环）
a—c 为绝热压缩；
c—z 为定压加入热量Q1;
z—b 为绝热膨胀；
b—a 为等容释放热量Q2。 定压加热过程的容积变化用预膨胀比 其它同等容循环。
§1.1 绪论
一、发动机分类 发动机也叫内燃机：按其不同的特点可分为多种类型
1、使用的燃料： 1）汽油机：用火花塞点燃，往复活塞式。ε=8-12。 2）柴油机：柴油和空气混合气通过压燃自行着火的往复活塞式。 3）天然气发动机NG 4）液化石油气发动机LPG 5）酒精发动机 6）双燃料多燃料发动机
2、点火方式：压燃式、点燃式 3、工作循环：二冲程、四冲程 4、活塞运动方式：往复式、旋转式
经济性、动力性、可靠耐久性、使用维修性、 排放噪声性以及加工工艺性等各个方面 。
（1）动力性指标－功率、转矩、转速； （2）经济性指标－燃料与润滑油消耗率；
（3）强化指标－升功率、活塞功率和强化系数； （4）运转性能指标－冷起动性能、噪声和排气品质； （5）耐久可靠性指标－大修或更换零件之间的最长 运行时间与无故障长期工作能力。
（定J义）：之工比质所做循环功W（J）与循环加热量Q1
理论循环的简化假定： ① 工质是一种理想的完全气体，在整个循环中保持物理及化 学性质不变，其状态参数的变化遵守气体状态方程： ② 不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工质数量保持 不变，循环是在定量工质下进行的。 ③ 把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热等熵过 程，工质与外界不进行热交换，无摩擦、流动损失, 工质比热 容为常数。 ④ 用假想的定容或定压加热来代替实际的燃烧过程，用定容 放热代替实际排气带走的热量。
图为直列四缸四冲程水冷发动机，化油器供油， 顶置凸轮轴，齿型带传动、中间轴驱动分电器。
•Alfa Romeo 1.9 JTD 16v
§1.2 发动机理论循环
在热机中，确定工质所经历的过程称为循环。发 动机的实际热力循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和 排气等多个过程所组成的，循环中工质存在着质和量 的变化，整个过程是不可逆的。
二行程发动机：活塞经二个行程完成一个工作循环的发动机
曲柄半径 R：曲轴中心与连杆轴径中心之距 S2R
气缸余隙容积 V c （燃烧室容积）：活塞在上止点时，活塞顶部 以上的容积。
气缸工作容积 V s （气缸排量）：活塞从上止点到下止点所走
过的容积。
Vs
D2
4
S
发动机排量 V e ：各缸排量之和。 Ve Vs i
气缸总容积 V a ：活塞在下止点时，活塞顶部以上的容积。Vs Vc
压缩比 ：气缸总容积与燃烧室容积之比。
Va Vs Vc
Vc
Vc
一般：汽油机 6～10 柴油机 16～24
一、 理论循环三种形式
根据加热方式的不同, 理想循环有三种形式
图 1-1 图 1-1（b）为等容循环（也称奥托循环） a—c 为绝热压缩； c—zห้องสมุดไป่ตู้为等容加入热量Q1; z—b 为绝热膨胀； b—a 为等容释放热量Q2。
要确切地描述发动机中实际的热力过程，在目前 条件下还非常困难。为了了解发动机的
① 热能利用的完善程度；
② 能量相互转换的效率；
③ 寻求提高热量利用率的途径。
将发动机的实际循环进行若干简化，提出一种假 想循环，这种假想循环就称为“理论循环”。
意义：通过对理论循环的研究，可以清楚地确定影 响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机 性能的基本途径。
5、冷却方式：冷却液、风冷 6、气缸数量：单缸机、多缸机 7、进气形式：非增压（自然吸气式）、增压 8、混合气的形成：化油器式、缸内直喷、进气道喷射、
分层给气式
9、燃烧室形式：开式燃烧室、分隔式燃烧室
10、气门形式与数量：二气门、多气门；顶置气门、侧置气门
二、典型内燃机结构 1.单缸机
主要特点：体积小重量轻， 结构简单，零部件少，应用 于小型设备的动力。
图为一台二冲程风冷发动机， 升功率高于四冲程机，存在扫 气损失，采用混合燃油，存在 烧机油，且HC排放高，油耗高。
2.多缸机
主要特点：转矩输出均 匀，平衡好，体积较大， 应用于车辆。分为直列和V 性排列方式，
常用3、4、6、V6、V8、 V12缸等。排放与油耗好于 二冲程机。
图中所示为一台四冲程水冷 直列三缸机发动机，采用化 油汽供油，单顶置凸轮轴， 通过摇臂驱动气门，齿型带 传动。
基本名词及定义
进 气 门 上 止 点
排 气 门
工作循环：完成一个热能转化为机械能的过程。
行 程
活 塞
止点（死点）：活塞在气缸中的极限位置。 下 止 点 上止点：活塞顶部离曲轴中心最远处。 下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处。
连 杆 曲 柄
工作行程（S）：上下止点间的距离。
曲 轴
四行程发动机：活塞经四个行程完成一个工作循环的发动机
发动机原理
《汽车发动机原理》以发动机性能为主要研究对 象，把合理组织工作过程，提高整机性能作为主要 内容，通过分析各工作过程中影响性能指标的诸多 因素，从中找到提高汽车发动机性能指标的一般规 律。
本课程的任务是研究汽车发动机的工作过程及 整机性能，掌握发动机实际工作过程的分析方法及 性能指标与各工作过程的内在联系；了解影响整机 性能的基本途径。
Vz Vc
表示,
图（a）为混合循环
a → c 为绝热压缩；
c→z y→z z→b
为定容加入热量Q'1; 为定压加热量Q''1; 为绝热膨胀；
b → a 为等容释放热量Q2。
定容加热循环－汽油机 定压加热循环—高增压和低速大型柴油机 混合加热循环——高速柴油机
二、理论循环评定指标
1、循环热效率 t 定义