1.发动机的工作原理及总体构造

1.发动机的工作原理及总体构造

D 重点内容 1、 基本术语 P22 （1）工作循环 （2）上、下止点 （3）活塞行程S （4）气缸工作容积Vs （5）内燃机排量Vl （6）燃烧室容积Vc （7）气缸总容积Va （8）压缩比ε （9）工况 内燃机在某一时刻的运行状况

表示方法：1 该时刻内燃机输出的有效工率 2 该时刻曲轴转速 （10）负荷率（负荷）某一转速有效功率该转速下的最大有效功率

2、往复活塞式内燃机工作原理 四个行程 、一个循环 重点行程：压缩行程 ❖ 压缩行程 ❖ 爆燃——是因气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端，可燃混合气自燃而形成的一种不正常燃烧。严重时，气门烧毁，轴瓦破裂等。 四冲程汽油机工作状态P24 行程 状态 温度（K） 压力（MPa）

进气行程 320——380 0.08——0.090 压缩行程 600——750 0.8——1.500 作功行程 2200~2800(瞬时最高) 1200~1500(作功终了) 3~6.5MPa (瞬时最高) 0.35~0.5 MPa (作功终了) 排气行程 900——1200 0.105——0.125 柴油机工作时各行程状态参数

状态 温度(K) 压力 行程 进气行程 320~350 800~900 kPa

压缩行程 800~1000 3~5MPa

作功行程 2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了) 3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了) 排气行程 800~1000 105~125 kPa

思考题： 四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处和不同之处？ 相同点：1、每个工作循环曲轴转两转（720）每一行程曲轴转半转（180）进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进，排气门均关闭。 2、四个行程中，只有作功行程产生动力，其他三个行程是作功行程做准备工作的辅助行程是主要行程，但其他三个行程也不可缺少。 3、发动机运转的第一循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行 程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。 不同点： 发动机 不同点 分类标准 汽油机 柴油机

进入气缸气体类型 汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气 进入气缸纯空气

点火方式 电火花点燃混合气 高温气体加热柴油燃烧 发动机总体构造 有点火系 无点火系 发动机燃油供给系组成 无喷油器 有喷油器

3、二行程发动机工作原理P26 第一冲程（活塞上行） 活塞上方:压缩 活塞下方：进气 第二冲程（活塞下行） 活塞上方：膨胀作功、排气 活塞下方：唤气 单缸二冲程柴油机工作原理 二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？ 1.四冲程发动机的进、排气是两个分开的专门过程，而二冲程发动机单纯的排气(或进气)时间极短，主要是一个几乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的换气过程。这样的换气过程不可避免地会发生新鲜气体和废气混合，造成废气难以排净和新鲜气体随废气排出的后果。 2.完成一个工作循环，二冲程发动机只需转一转，而四冲程发动机需要转两转。因此，当发动机工作容积、压缩比和转速相等时，从理论上讲，二冲程发动机的功率应为四冲程发动机功率的两倍，但实际上，只有1.5～1.6倍，这是由于二冲程发动机难以将废气排净，以及为了安排换气过程而较多地损失了高压气体的作功能力，另外还有可燃混合气随废气排出等所致。 3.当转速相同时，二冲程发动机的作功次数较四冲程发动机多一倍。因此，二冲程发动机运转较平稳，这对单缸发动机来说更为明显。 4.由于没有气门或只有排气门，也就省去了配气机构或使配气机构较为简单，简化了发动机的结构。易受磨损和 经常需要修理的运动部件数量较少。 由于二冲程汽油机有混合气损失，故经济性差，在大中型汽车上的应用受到了限制。但由于它结构简单、重量轻、制造成本低等优点，轻便摩托车和微型汽车的小排量发动机广泛采用。二冲程柴油机由于换气时进入气缸的是纯空气，没有燃料损失，为某些汽车所采用。 优点： 1） 曲轴每转一周就有一个作功行程。当二四冲程发动机Vs，n同，则P二=2P四。 2） 由于发生作功过程的频率较大，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 3） 由于没有专门的配气机构，所以它的构造较简单，质量也比较小。 4） 使用简便。 缺点： 不易将废气自气缸内排除得较干净且减小了有效工作行程，换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出，使经济性下降。 4、多缸四冲程发动机工作顺序 四、六、八缸常用 为了使发动机运转平稳，各缸作功间隔角大都均等。 四冲程六缸发动机各缸作功间隔角为Ψ=720°/6=120°即 曲轴每转120就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接，这样发动机运转较单缸发动机平稳得多。因此，贮存能量的飞轮也较单缸发动机小得多。 各缸做功行程顺序（据机器平衡性及各缸机械负荷和热负荷的均匀性）： 直列四缸：1-3-4-2；1-2-4-3 直列六缸：1-5-3-6-2-4 5、发动机的主要性能指标与特性 发动机的主要性能指标有动力性指标和经济性指标P36 （1） 动力性指标 ○1有效转矩 发动机对外输出的转矩 Te N·m 。有效功 W=Te·(曲轴角位移) ○2有效功率 单位时间对外输出的有效功=有效转矩与曲轴角速度乘积Pe=Te·n/9550KW 发动机标定功率为：15min功率，1h功率，12h功率和持续功率，汽车发动机常用15min功率作为标定功率。

○3发动机转速 n r/min 标定工况：发动机在标定功率和标定转速下的工况 ○4平均有效压力 单位气缸工作容积发出的有效功

32meNmNpmm 越大，发动机的作功能力越强

（2）经济性指标○1有效热效率 ○2有效燃油消耗率P37 发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量. 发动机转速特性:指发动机的功率，转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。P38图1-16 发动机外特性：节气门在最大开度时所得到的特性曲线。该特性代表了发动机所具有的最高动力性能。（每一点代表在此转速下的最大功率和最大转矩 ） 发动机部分特性：指节气门在非最大开度时的特性曲线 nTe： n=n2时，Te=Temax n>n2时, 进气时间短，气流速度高，阻力大，Te↓。 n1～n2间，Te增加，n增加，导致Pe增加。 Pe：n2～n4间，Te下降，n增加，导致Pe缓慢增加。 n>n4时，n增加，Te急剧下降，导致Pe下降。 发动机最小燃油消耗率的相应转速n5，其数值一般介于最大转矩时转速和最大功率时转速之间。 ⒌ 发动机工作状况（简称发动机工况） 一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也可用负荷和曲轴转速来表明。 发动机在某一转速下的负荷：指当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。 注意：区分负荷和功率 6、内燃机产品名称和型号编制规则  ⒈ 内燃机产品名称按所采用的燃料命名。  ⒉ 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。  ⒊ 内燃机型号由下列四部分组成：  首部：包括产品系列代号、换代符号和地方、企业代号。  中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号 组成。  后部：由结构特征符号和用图特征符号组成。  尾部：区分符号。  如：EQ6100-1——六缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷，区分符号1表示第一种变型产品。

3. 型号编制举例 (1) 汽油机 1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号 8V100： 表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 (2) 柴油机 195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型 165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 495Q： 表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用 6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号 分类 组成 汽油机 发动机 常用术语 四