发动机动力学课件
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第八章 汽车发动机、动力学基础
喷油提前角 发动机负荷 发动机转速
燃料性质
1.2 发动机的性能指标
1.发动机指示性能指标
发动机指示性能指标是用来 衡量工质工作循环进行得好坏的 指标。常用的动力性指示指标有 平均指示压力和指示功率，经济 性指示指标有指示燃料消耗率和 指示热效率。
1.2 发动机的性能指标
2.发动机有效性能指标
1.1 发动机的燃烧过程
1.汽油机的燃烧
2）汽油机的非正常燃烧 汽油在气缸内的非正常燃烧主要有爆燃和表面点火。 （1）爆燃 当火花塞点火后，正常火焰传来之前，处在末端还未燃烧的混合气由于受到压缩和热辐射 的作用，温度不断升高，最终导致自燃并急速燃烧的现象称为爆燃。 （2）表面点火 由燃烧室内的炽热部分（排气门头端面、火花塞电极、金属凸出点或积炭等）点燃混合气 的现象称为表面点火。
2.1 汽车受力分析
3.附着力
在汽车技术中，把车轮与路面的相互 摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部分的相互 作用综合在一起，称为附着作用。由附着 作用所决定的阻碍车轮打滑的路面反作用 力的最大值就称为附着力。
附着力的大小，取决于路面对驱动轮 的法向反作用力和车轮与路面间附着性能 的附着系数。附着系数的大小受路面与轮 胎的附着情况（路面的种类和状况、轮胎 的结构和气压）、汽车行驶速度等因素的 影响。
机关事业单位技术工人等级 考试教材：汽车驾驶员
第八章 汽车发动机、动力学基础
目录
CONTENTS
1
发动机原理与汽油在气缸内正常燃烧过程
Ⅰ—备燃期；Ⅱ—速燃期；Ⅲ—后燃期
1.1 发动机的燃烧过程
1.汽油机的燃烧
1）汽油机的正常燃烧 汽油在气缸内燃烧时间很短 ，要求在上止点附近迅速完成燃烧 （若以转速5 000 r/min为例，不 到6 ms内燃烧需完成）。根据汽 油在气缸内正常燃烧过程中气缸压 力的变化及其点火因素的不同，燃 烧过程可分为备燃期、速燃期和后 燃期三个阶段，如果8-1所示。
发动机原理发动机特性课件
发动机工况：
发动机的运行情况，是以其发出的功率Ne和转速n来表 示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。
发动机原理发动机特性课件
发动机特性：
发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的 关系。 其中随调整情况而变化的关系称为调整特性 如：柴油机供油提前角调整特性
汽油机点火提前角调整特性
随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性) 发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调
发动机原理发动机特性课件
2、找出提高汽车经济性的途径
提高汽车的负荷率。
在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的 负荷率，选用功率较小的发动机。
3、柴油机功率标定
对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限 点2；
对工程机械用柴油机，其功率标定在最低 油耗点1。
发动机原理发动机特性课件
第二节 速度特性
定义：
柴油机排放万有特性
发动机原理发动机特性课件
发动机原理发动机特性课件
图6-17 燃油的喷射过程
发动机原理发动机特性课件
性 能 指 标
发动机原理发动机特性课件
（二）曲线特性：
（1）主要工作参数的变化
发动机原理发动机特性课件
（2）ge=f（Ne)曲线的变化
怠速时:
m=0, ge=;
(m=1-Nm/Ni)
负荷↑：
↓，燃速↑-ηi↑ 机械损失相对↓-ηm↑ →ge↓直至gemin。
负荷再增加, α↓-ηi↓ ge又上升。
3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特 性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性 图。
发动机原理发动机特性课件
4、意义：
（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各 种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相 当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越 差。
发动机的运行情况，是以其发出的功率Ne和转速n来表 示。常见的发动机工况有面工况、点工况、线工况等。
发动机原理发动机特性课件
发动机特性：
发动机性能指标随调整情况及运转工况而变化的 关系。 其中随调整情况而变化的关系称为调整特性 如：柴油机供油提前角调整特性
汽油机点火提前角调整特性
随运转情况而变化的关系称性能特性(或使用特性) 发动机主要特性包括：负荷特性、速度特性、调
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2、找出提高汽车经济性的途径
提高汽车的负荷率。
在动力性足够时，尽量提高发动机工作时的 负荷率，选用功率较小的发动机。
3、柴油机功率标定
对车用柴油机，其功率标定应在冒烟界限 点2；
对工程机械用柴油机，其功率标定在最低 油耗点1。
发动机原理发动机特性课件
第二节 速度特性
定义：
柴油机排放万有特性
发动机原理发动机特性课件
发动机原理发动机特性课件
图6-17 燃油的喷射过程
发动机原理发动机特性课件
性 能 指 标
发动机原理发动机特性课件
（二）曲线特性：
（1）主要工作参数的变化
发动机原理发动机特性课件
（2）ge=f（Ne)曲线的变化
怠速时:
m=0, ge=;
(m=1-Nm/Ni)
负荷↑：
↓，燃速↑-ηi↑ 机械损失相对↓-ηm↑ →ge↓直至gemin。
负荷再增加, α↓-ηi↓ ge又上升。
3、做法：柴油机通常通过负荷特性法做出万有特 性图，而汽油机通常用速度特性法做出万有特性 图。
发动机原理发动机特性课件
4、意义：
（1）根据万有特性图，可以看出发动机在各 种工况下的经济性。最内层的等油耗曲线相 当于最经济的区域，曲线越向外，经济性越 差。
发动机ppt课件
燃油经济性
燃油消耗率
燃油消耗率是指发动机每千瓦时或每马力小时所消耗的燃油量，通常以克/千瓦时（g/kWh）或克/马力小时（ g/hp-hr）表示。低燃油消耗率意味着发动机效率高，能够降低运行成本。
油耗
油耗是指在一定时间内发动机所消耗的燃油量，通常以升/百公里（L/100km）表示。低油耗意味着在行驶相同 距离下，发动机所消耗的燃油量较少。
船舶工业
船用发动机
为船舶提供推进动力，分为内燃 机和电动机。
辅助发动机
用于船舶上的各种辅助设备，如 泵、压缩机等。
农业机械
拖拉机发动机
为拖拉机提供动力，驱动农机具进行 耕作、播种、收割等作业。
灌溉泵发动机
为灌溉泵提供动力，实现农田的灌溉 。
THANKS
02
发动机的性能参数
功率与扭矩
功率
功率是指发动机在单位时间内所做的功，通常以千瓦（kW）或马力（hp）表 示。功率决定了发动机能够克服的阻力和负载，是评估发动机性能的重要参数 。
扭矩
扭矩是指发动机输出的力矩，通常以牛顿米（Nm）表示。扭矩决定了发动机在 特定转速下能够克服的负载，以及车辆加速和爬坡能力。
发动机ppt课件
目录
• 发动机概述 • 发动机的性能参数 • 发动机的维护与保养 • 发动机的未来发展 • 发动机的应用领域
01
发动机概述
发动机的定义与分类
01
总结词
02
详细描述
发动机是一种将其他形式的能量转换为机械能的装置，通常用于驱动 车辆、船舶、飞机等。根据不同的分类标准，发动机可以分为多种类 型。
排放性能
一氧化碳（CO）
一氧化碳是燃料不完全燃烧的产物， 对人体健康有害。低一氧化碳排放是 发动机性能良好的表现。
汽车发动机作用和工作原理课件PPT课件
冷却系统
组成
由水泵、散热器、风扇、节温器、冷 却液温度表等组成。
作用
将受热零件吸收的部分热量及时散发 出去，保证发动机在最适宜的温度状 态下工作。
汽车发动机的性能指
05
标与评价
发动机的性能指标
功率
发动机在单位时间内所做的功，是衡量发动 机动力性能的重要指标。
燃油消耗率
发动机在单位时间内消耗的燃油量，是评价 发动机经济性能的关键指标。
排放特性曲线
表示发动机排放物含量随转速和负荷 变化的关系曲线，体现了发动机的环 保性能。
汽车发动机的维护与
06
保养
发动机的日常维护
1 2 3
清洁空气滤清器
定期清洁或更换空气滤清器，以确保发动机吸入 的空气干净，防止杂质进入发动机内部。
检查油位和油质
每天检查发动机机油油位，确保机油在正常范围 内；定期更换机油和机油滤清器，以保持机油清 洁并延长发动机寿命。
THANKS.
汽车发动机的作用
02
提供动力
驱动汽车行驶
爬坡和载重
发动机是汽车的心脏，通过燃烧燃料 产生动力，驱动汽车前进或后退。
在面对坡道或承载重物时，发动机需 要提供更大的动力以克服重力或负载。
加速和减速
根据驾驶员的操作，发动机可以调整 输出的动力，使汽车加速或减速。
转换能量
燃料燃烧
发动机将燃料的化学能转 换为热能，通过燃烧过程 释放能量。
排气门打开，活塞向上运动，将燃烧后的 废气排出气缸。
发动机的工作循环
发动机的工作循环由四个基本过程组成： 进气、压缩、做功和排气。这四个过程周 而复始地进行，称为一个工作循环。
发动机的工作循环是发动机产生动力的 基础，了解工作循环的原理对于理解发 动机的工作原理和性能至关重要。
《发动机基本原理》PPT课件
(4) 排气行程
• 排气行程可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进 行下一个工作循环。 当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的 压力进行自由排气，活塞腑下止点后再向上止点移动时，继续将废气 强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。这一行程在 示功图上用曲线br表示。在排气行程中，气缸内压力稍高于大气压力 ，约为0．105～0．115MPa。排气终了时，废气温度约为900～1200K 。 由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废 气排尽，这一部分留下的废气称为残余废气。
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。
通常汽油机的压缩比为6～10， 柴油机的压缩比较高，一般为16～22。
第三节 发动机的工作原理
四行程汽油机的工作原理
进气行程
压缩行程
排气行程
作功行程
四行程发动机的工作原理剪辑
(1) 进气行程
(1）进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器 中进行混合，形成可燃混合气后吸人气缸。 进气过程中，进气门开启， 排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大， 从而气缸内的压力降低到大气压以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可 燃混合气便经进气管道和进气门被吸人气缸。由于进气系统有阻力，进气终 了时气缸内的气体压力约为0．075～0．09MPa。
(2) 压缩行程
• 压缩行程为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力 ，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使 其容积缩小、密度加大、温度升高，故需要有压缩过程。在这个过程 中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个 行程，称为压缩行程。在示功图上，压缩行程用曲线ac表示。活塞达 到上止点时压缩终了，此时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间， 即燃烧室中。可燃混合气压力pc升高到0．6～1．2MPa，温度可达 60 0～700K。
第九章-曲柄连杆机构动力学分析
max
Pj m j a m j R 2 cos m j R 2 cos2 PjI PjII
（2）、旋转惯性力Fr=mrRω2 2、沿气缸中心线的总作用力F 总作用力F是缸内气体作用力Fg与往复惯性力的代数和 F=Fg+Fj 气体作用力 D 2 Fg p g - p? g 4
1、活塞位移x：
x ( L R) ( L cos R cos )
2 2
R(1 cos ) L(1 1 sin )
（精确式）
R x R(1 cos ) (1 cos 2 ) x I x II （近似式） 4
近似式与精确式相比误差很小，如当λ =1/3.5时，曲柄转角为 90度时误差为最大，在0.003R左右，此精度在工程上已足够。
பைடு நூலகம்
（精确式）
1 2 L sin 1 1 3 cos2 （近似式） 2
2
在α =90º 或270º 时达到极值：
Le
2 (1 2 )1 / 2
（精确式）
1 （近似式） 2 摆动角速度和角加速度精确式中分母均近似等于 1 ，因此两者均 随α 近似按简谐规律变化。
L L 1 m j m p m 1 m p m l L 作旋转运动的不平衡质量mr，包括曲柄换算质量mk和连杆换算
L1 mr mk m 2 mk1 2mk 2 mL R L
到大头中心的质量m2，集中作用于曲柄销中心，即
三、曲柄连杆机构作用力和力矩 1、惯性力 、 （1）旋转惯性力 （1）、 往复惯性力
2、活塞速度：
sin( ) v R cos
Pj m j a m j R 2 cos m j R 2 cos2 PjI PjII
（2）、旋转惯性力Fr=mrRω2 2、沿气缸中心线的总作用力F 总作用力F是缸内气体作用力Fg与往复惯性力的代数和 F=Fg+Fj 气体作用力 D 2 Fg p g - p? g 4
1、活塞位移x：
x ( L R) ( L cos R cos )
2 2
R(1 cos ) L(1 1 sin )
（精确式）
R x R(1 cos ) (1 cos 2 ) x I x II （近似式） 4
近似式与精确式相比误差很小，如当λ =1/3.5时，曲柄转角为 90度时误差为最大，在0.003R左右，此精度在工程上已足够。
பைடு நூலகம்
（精确式）
1 2 L sin 1 1 3 cos2 （近似式） 2
2
在α =90º 或270º 时达到极值：
Le
2 (1 2 )1 / 2
（精确式）
1 （近似式） 2 摆动角速度和角加速度精确式中分母均近似等于 1 ，因此两者均 随α 近似按简谐规律变化。
L L 1 m j m p m 1 m p m l L 作旋转运动的不平衡质量mr，包括曲柄换算质量mk和连杆换算
L1 mr mk m 2 mk1 2mk 2 mL R L
到大头中心的质量m2，集中作用于曲柄销中心，即
三、曲柄连杆机构作用力和力矩 1、惯性力 、 （1）旋转惯性力 （1）、 往复惯性力
2、活塞速度：
sin( ) v R cos
《学习发动机》课件
详细描述
发动机通常包括进气系统、燃油系统、点火系统、润滑系统、冷却系统和曲轴连杆机构等部分。这些部分协同工 作，确保发动机正常运转并输出足够的机械能。其中，曲轴连杆机构是发动机中最核心的部分，它负责将活塞的 往复运动转换为曲轴的旋转运动。
02 发动机的性能指 标
动力性指标
功率
表示发动机在单位时间内所做的 功，单位为千瓦（kW）。功率决 定了发动机能够克服的阻力，并 使车辆加速或克服坡度。
混合动力技术
新能源汽车中的混合动力技术， 结合了传统发动机和电动机的优
势，实现更高效的能源利用。
替代燃料
如天然气、生物柴油等替代燃料 的应用，为发动机提供了新的能
源选择，降低排放和油耗。
动力电池技术
随着动力电池技术的不断进步， 未来可能会取代发动机在新能源
汽车中的地位。
未来发动机的发展趋势与展望
氢燃料电池
扭矩
表示发动机曲轴的旋转力矩，单 位为牛顿米（Nm）。扭矩决定 了发动机在低速时的牵引能力， 以及车辆的爬坡和加速能力。
经济性指标
燃油消耗率
表示发动机每千瓦小时所消耗的燃油 量，单位为克/千瓦小时（g/kW·h） 。燃油消耗率越低，发动机的经济性 越好。
机油消耗率
表示发动机每千瓦小时所消耗的机油 量，单位为毫升/千瓦小时（ml/kW·h ）。机油消耗率越低，发动机的经济 性越好。
氢燃料电池作为一种清洁能源，未来可能在发动机领域发挥重要 作用，实现零排放和高效能源利用。
智能化融合
未来发动机将与智能化技术进一步融合，实现更加智能、高效、环 保的动力输出。
多元化动力系统
随着新能源汽车的发展，未来发动机可能会呈现多元化动力系统的 发展趋势，以满足不同需求和应用场景。
发动机通常包括进气系统、燃油系统、点火系统、润滑系统、冷却系统和曲轴连杆机构等部分。这些部分协同工 作，确保发动机正常运转并输出足够的机械能。其中，曲轴连杆机构是发动机中最核心的部分，它负责将活塞的 往复运动转换为曲轴的旋转运动。
02 发动机的性能指 标
动力性指标
功率
表示发动机在单位时间内所做的 功，单位为千瓦（kW）。功率决 定了发动机能够克服的阻力，并 使车辆加速或克服坡度。
混合动力技术
新能源汽车中的混合动力技术， 结合了传统发动机和电动机的优
势，实现更高效的能源利用。
替代燃料
如天然气、生物柴油等替代燃料 的应用，为发动机提供了新的能
源选择，降低排放和油耗。
动力电池技术
随着动力电池技术的不断进步， 未来可能会取代发动机在新能源
汽车中的地位。
未来发动机的发展趋势与展望
氢燃料电池
扭矩
表示发动机曲轴的旋转力矩，单 位为牛顿米（Nm）。扭矩决定 了发动机在低速时的牵引能力， 以及车辆的爬坡和加速能力。
经济性指标
燃油消耗率
表示发动机每千瓦小时所消耗的燃油 量，单位为克/千瓦小时（g/kW·h） 。燃油消耗率越低，发动机的经济性 越好。
机油消耗率
表示发动机每千瓦小时所消耗的机油 量，单位为毫升/千瓦小时（ml/kW·h ）。机油消耗率越低，发动机的经济 性越好。
氢燃料电池作为一种清洁能源，未来可能在发动机领域发挥重要 作用，实现零排放和高效能源利用。
智能化融合
未来发动机将与智能化技术进一步融合，实现更加智能、高效、环 保的动力输出。
多元化动力系统
随着新能源汽车的发展，未来发动机可能会呈现多元化动力系统的 发展趋势，以满足不同需求和应用场景。
内燃机动力学简介PPT课件
均匀发火的发动机，缸数 越多，转矩不均匀系数越小。
二冲程机的转矩不均匀系 数小于同一缸数的四冲程机。
四冲程高速柴油机的总转矩曲线 (用单位活塞面积的切向力表示)
第15页/共44页
三 内燃机质量平衡
1、曲轴平衡块设计 2、往复质量的平衡
第16页/共44页
1 曲轴平衡块设计
平面曲轴平衡块的布置方案 a) 单拐曲轴 b)、c) 二拐曲轴 d) 四拐曲轴
1、气体作用力 2、惯性力 3、单缸转矩和多缸总转矩
第7页/共44页
1 气体作用力
作用于活塞的气体作用力为：
Pg ( pg p0 )Fh
式中的pg是缸内气体的绝对压强，p0是曲轴箱气 体的绝对压强，Fh是活塞的投影面积。
pg> p0时，pg是正值，其作用方向是活塞下行方 向，负值pg的作用方向相反。
第24页/共44页
四 曲轴轴系的扭转振动
1、概述 2、轴系扭振临界转速 3、扭振减振器
第25页/共44页
1 概述
内燃机运转时，在曲轴的每个曲拐上都作用着大小和方向都呈复杂 周期变化的切向力Ft和法向力Fn，因此曲轴产生周期变化的扭转和弯曲 变形。
如同任何一个具有惯性质量的弹性系统一样，使曲轴各轴段互相扭 转的振动，称为扭转振动。
第一部分 内燃机曲轴系动力学
一、曲柄连杆机构运动学 二、曲柄连杆机构受力分析 三、内燃机质量平衡 四、曲轴轴系的扭转振动
第1页/共44页
一 曲柄连杆机构运动学
曲柄连杆机构见右图。 活塞的位移x由其上止点开始计量。 则：
x (r l ) r cosα l cosβ
r (1 cosα )
l r
第17页/共44页
1 曲轴平衡块设计
二冲程机的转矩不均匀系 数小于同一缸数的四冲程机。
四冲程高速柴油机的总转矩曲线 (用单位活塞面积的切向力表示)
第15页/共44页
三 内燃机质量平衡
1、曲轴平衡块设计 2、往复质量的平衡
第16页/共44页
1 曲轴平衡块设计
平面曲轴平衡块的布置方案 a) 单拐曲轴 b)、c) 二拐曲轴 d) 四拐曲轴
1、气体作用力 2、惯性力 3、单缸转矩和多缸总转矩
第7页/共44页
1 气体作用力
作用于活塞的气体作用力为：
Pg ( pg p0 )Fh
式中的pg是缸内气体的绝对压强，p0是曲轴箱气 体的绝对压强，Fh是活塞的投影面积。
pg> p0时，pg是正值，其作用方向是活塞下行方 向，负值pg的作用方向相反。
第24页/共44页
四 曲轴轴系的扭转振动
1、概述 2、轴系扭振临界转速 3、扭振减振器
第25页/共44页
1 概述
内燃机运转时，在曲轴的每个曲拐上都作用着大小和方向都呈复杂 周期变化的切向力Ft和法向力Fn，因此曲轴产生周期变化的扭转和弯曲 变形。
如同任何一个具有惯性质量的弹性系统一样，使曲轴各轴段互相扭 转的振动，称为扭转振动。
第一部分 内燃机曲轴系动力学
一、曲柄连杆机构运动学 二、曲柄连杆机构受力分析 三、内燃机质量平衡 四、曲轴轴系的扭转振动
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一 曲柄连杆机构运动学
曲柄连杆机构见右图。 活塞的位移x由其上止点开始计量。 则：
x (r l ) r cosα l cosβ
r (1 cosα )
l r
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1 曲轴平衡块设计
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曲轴正偏置曲柄连杆机4构9
活塞销正偏置
曲轴正偏置 活塞销负偏置
50
偏置式曲柄连杆机构的特征参数
• 曲柄连杆比：
• 偏心率： r / l
k(或者 ) e / r
• 6120Q柴油机e=+1.0mm • BJ492QA汽油机e=-1.5mm • EQ6100Q汽油机e=-1.6mm • CA6102Q汽油机e=-1.0mm
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 43
正置式（中心式）曲柄机构
• 曲柄连杆机构由活塞和活塞销 A 、连杆AB、曲柄或曲轴 BO 以及气缸 C 、主轴承 O 构成。
• 它在内燃机中的作用是把活塞 的往复运动转化为曲轴的旋转 运动。
• 其特点是活塞销运动轨迹与曲 轴轴线相交，这种机构最为简 单，加工容易。
29
30
31
传动方式图例
32
每缸4气门排列方式
每缸4气门驱动方式
33
常用气门顶置配气机构的类型 •气门顶置，下置凸轮轴（OHV） •气门顶置，上置凸轮轴（OHC） •气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） •气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）
34
4 曲轴飞轮组（曲轴、飞轮、减振器）
• 不能用于正反转发动机。
52
活塞销负偏置 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一 面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：使活塞从压缩行程到作功行程柔和 地从气缸的一边过渡到另一边，减轻活塞换 向时对气缸壁的敲击。
44
45
正置式（中心式）曲柄机构
• 特征参数曲柄连杆比λ • 中心曲柄连杆的几何特性完全
由特性参数曲柄连杆比λ＝ r / l 确定，其中 r 为曲柄半径， 即曲轴主轴颈轴线到连杆轴颈 或曲柄销轴线的距离， l 为连 杆长度，即连杆大小头孔轴线 的距离。 • 汽车发动机曲柄连杆比λ＝ 0.26-0.31
51
活塞销的正偏置和曲轴的正偏置
• 一般用于柴油机。
•
柴PP的NN油磨m较a机损x大，的，，改做将为善功活降活冲塞低塞程销最和孔P大m缸（主ax套较或推主大者力推，气力故缸面
中心线）布置向次推力面一侧
（叫作正偏置）。
• 压缩冲程时，次推力面的侧向推 力将有所增大，但其绝对值本身 较小，增大一点无所谓。达到均 匀气缸两侧磨损的效果。
• 4、汽车发动机的噪声排放指标日益严格， 结合动力学计算的减振降噪技术日益重要
4
往复活塞式内燃机的特征
•往复活塞式内燃机的特征之一是运转的不均匀性。 单缸机总转矩图
5
本课程研究内容
发动机（这里主要指内燃机）动力学，主要研究内燃机在稳定 工况下，其曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，以及这些 力对内燃机平衡性和振动的影响。
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 48
偏置式曲柄连杆机构
• 曲轴正偏置
• 如图所示，其特点是气缸中心线 垂直于曲轴的回转轴线，但不通 过曲轴的回转中心，气缸中心线 与曲轴的回转轴线有一偏移量。 （向回转方向的偏移为正偏置）
• 这种曲柄连杆机构可以减少膨胀 行程中活塞与气缸壁间的最大侧 压力，使活塞在膨胀行程与压缩 行程时，作用在气缸壁两侧的侧 压力大小比较均匀。
39
结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动 机的重量；形状复杂，加 工困难。六缸以上发动机 使用
40
高度小，总体布置 方便。轿车中应用 不多
对置气缸式发动机 41
曲柄连杆的基本型式
42
常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
25
内燃机整体结构介绍
内燃机：将燃料燃烧时产生的热能转变 为活塞往复运动的机械能，再转变为曲 轴旋转运动而对外输出动力。
26
内燃机结构： 1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气 缸垫---不动件
27
2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件
28
3、配气机构组： 由气门组件、配气凸轮、传动机构-----运动件
46
正置式（中心式）曲柄机构
• 内燃机设计中三大参数：
• S/D=0.8-1.3（行程/缸径） • λ＝ r / l=0.26-0.31（曲柄连
杆比） • L0/D=1.14-1.50（缸心距/缸
径） • 三大参数的选取
47
常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
一、曲轴飞轮组的组成
皮带轮
扭转减振器
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
35
桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
36
气缸排列型式
37
气缸排列型式（续）
38
常见气缸的排列形式 （1） 直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）V型式：它缩短了发动机的长度和高 度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。
发动机动力学
西华大学 交通与汽车工程学院
主讲：童 勇
1
引论
• 1、汽车发动机的噪声源有哪些？
一是内燃机整体在支承上的振动引起的噪声 二是进、排气系统的气体动力噪声 三是内燃机本身的机械噪声
2
• 2、 “电动蛙式夯土机”的工作原理是什么？ 为什么内燃机要加装平衡重?
电动蛙式夯土机
快速冲击夯 3
• 3、195单缸柴油机的飞轮和495柴油机的飞 轮相比哪个更大？为什么？
郑启福主编
2. 车辆发动机动力学 汪长明主编
23
主要内容
1. 发动机的动力学分型 2. 曲柄连杆运动学 3. 曲柄连杆机构动力学 4. 输出扭矩及曲轴回转不均匀度 5. 轴颈和轴承负荷 6. 发动机的平衡、振动及减振
24
绪论 发动机的动力学分型
• 0.1正置式曲柄连杆机构 • 0.2 偏置式曲柄连杆机构 • 0.3主副连杆式曲柄两杆机构
0
11
12
零部件强度校核
13
14
15
16
17
18
19
Байду номын сангаас
20
21
22
教学安排
• 学时安排：
1. 课堂教学22学时 2. 上机计算10学时
• 成绩评定：
1. 笔试成绩70%，平时成绩30%
• 教材：
• 内燃机动力学 张保成等 著 国防工业出版社
• 参考书目：
1. 内燃机动力学
6
内燃机三大经典计算：
1. 工作工程计算
2. 动力学计算
3. 零部件强度校核计算
下止点
上止点
下止点
进气行程
压缩行程
燃烧膨胀行程
排气行程
上止点
气 缸 压 力
0
180
360
540
720
曲轴转角 / (º)CA
p—φ 压力示功图 p—φ diagram
7
p－V压力示功图
8
9
10
曲柄连杆机构动力学计算
活塞销正偏置
曲轴正偏置 活塞销负偏置
50
偏置式曲柄连杆机构的特征参数
• 曲柄连杆比：
• 偏心率： r / l
k(或者 ) e / r
• 6120Q柴油机e=+1.0mm • BJ492QA汽油机e=-1.5mm • EQ6100Q汽油机e=-1.6mm • CA6102Q汽油机e=-1.0mm
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 43
正置式（中心式）曲柄机构
• 曲柄连杆机构由活塞和活塞销 A 、连杆AB、曲柄或曲轴 BO 以及气缸 C 、主轴承 O 构成。
• 它在内燃机中的作用是把活塞 的往复运动转化为曲轴的旋转 运动。
• 其特点是活塞销运动轨迹与曲 轴轴线相交，这种机构最为简 单，加工容易。
29
30
31
传动方式图例
32
每缸4气门排列方式
每缸4气门驱动方式
33
常用气门顶置配气机构的类型 •气门顶置，下置凸轮轴（OHV） •气门顶置，上置凸轮轴（OHC） •气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） •气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）
34
4 曲轴飞轮组（曲轴、飞轮、减振器）
• 不能用于正反转发动机。
52
活塞销负偏置 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一 面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：使活塞从压缩行程到作功行程柔和 地从气缸的一边过渡到另一边，减轻活塞换 向时对气缸壁的敲击。
44
45
正置式（中心式）曲柄机构
• 特征参数曲柄连杆比λ • 中心曲柄连杆的几何特性完全
由特性参数曲柄连杆比λ＝ r / l 确定，其中 r 为曲柄半径， 即曲轴主轴颈轴线到连杆轴颈 或曲柄销轴线的距离， l 为连 杆长度，即连杆大小头孔轴线 的距离。 • 汽车发动机曲柄连杆比λ＝ 0.26-0.31
51
活塞销的正偏置和曲轴的正偏置
• 一般用于柴油机。
•
柴PP的NN油磨m较a机损x大，的，，改做将为善功活降活冲塞低塞程销最和孔P大m缸（主ax套较或推主大者力推，气力故缸面
中心线）布置向次推力面一侧
（叫作正偏置）。
• 压缩冲程时，次推力面的侧向推 力将有所增大，但其绝对值本身 较小，增大一点无所谓。达到均 匀气缸两侧磨损的效果。
• 4、汽车发动机的噪声排放指标日益严格， 结合动力学计算的减振降噪技术日益重要
4
往复活塞式内燃机的特征
•往复活塞式内燃机的特征之一是运转的不均匀性。 单缸机总转矩图
5
本课程研究内容
发动机（这里主要指内燃机）动力学，主要研究内燃机在稳定 工况下，其曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，以及这些 力对内燃机平衡性和振动的影响。
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 48
偏置式曲柄连杆机构
• 曲轴正偏置
• 如图所示，其特点是气缸中心线 垂直于曲轴的回转轴线，但不通 过曲轴的回转中心，气缸中心线 与曲轴的回转轴线有一偏移量。 （向回转方向的偏移为正偏置）
• 这种曲柄连杆机构可以减少膨胀 行程中活塞与气缸壁间的最大侧 压力，使活塞在膨胀行程与压缩 行程时，作用在气缸壁两侧的侧 压力大小比较均匀。
39
结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动 机的重量；形状复杂，加 工困难。六缸以上发动机 使用
40
高度小，总体布置 方便。轿车中应用 不多
对置气缸式发动机 41
曲柄连杆的基本型式
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常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
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内燃机整体结构介绍
内燃机：将燃料燃烧时产生的热能转变 为活塞往复运动的机械能，再转变为曲 轴旋转运动而对外输出动力。
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内燃机结构： 1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气 缸垫---不动件
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2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件
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3、配气机构组： 由气门组件、配气凸轮、传动机构-----运动件
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正置式（中心式）曲柄机构
• 内燃机设计中三大参数：
• S/D=0.8-1.3（行程/缸径） • λ＝ r / l=0.26-0.31（曲柄连
杆比） • L0/D=1.14-1.50（缸心距/缸
径） • 三大参数的选取
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常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
一、曲轴飞轮组的组成
皮带轮
扭转减振器
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
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桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
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气缸排列型式
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气缸排列型式（续）
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常见气缸的排列形式 （1） 直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）V型式：它缩短了发动机的长度和高 度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。
发动机动力学
西华大学 交通与汽车工程学院
主讲：童 勇
1
引论
• 1、汽车发动机的噪声源有哪些？
一是内燃机整体在支承上的振动引起的噪声 二是进、排气系统的气体动力噪声 三是内燃机本身的机械噪声
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• 2、 “电动蛙式夯土机”的工作原理是什么？ 为什么内燃机要加装平衡重?
电动蛙式夯土机
快速冲击夯 3
• 3、195单缸柴油机的飞轮和495柴油机的飞 轮相比哪个更大？为什么？
郑启福主编
2. 车辆发动机动力学 汪长明主编
23
主要内容
1. 发动机的动力学分型 2. 曲柄连杆运动学 3. 曲柄连杆机构动力学 4. 输出扭矩及曲轴回转不均匀度 5. 轴颈和轴承负荷 6. 发动机的平衡、振动及减振
24
绪论 发动机的动力学分型
• 0.1正置式曲柄连杆机构 • 0.2 偏置式曲柄连杆机构 • 0.3主副连杆式曲柄两杆机构
0
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零部件强度校核
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Байду номын сангаас
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教学安排
• 学时安排：
1. 课堂教学22学时 2. 上机计算10学时
• 成绩评定：
1. 笔试成绩70%，平时成绩30%
• 教材：
• 内燃机动力学 张保成等 著 国防工业出版社
• 参考书目：
1. 内燃机动力学
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内燃机三大经典计算：
1. 工作工程计算
2. 动力学计算
3. 零部件强度校核计算
下止点
上止点
下止点
进气行程
压缩行程
燃烧膨胀行程
排气行程
上止点
气 缸 压 力
0
180
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曲轴转角 / (º)CA
p—φ 压力示功图 p—φ diagram
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p－V压力示功图
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曲柄连杆机构动力学计算