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1、汽车构造,主讲教师：赵淑莉副教授 联系方式： 电话：62789315 E_mail: ,2013春季学期,教材及参考书,陈家瑞.汽车构造（上册）.第五版. 北京: 人民交通出版社. 2006.5 其它相关汽车构造 （上册） 或 发动机构造,汽车总体构造,发动机,车身,底盘,电器设备,发动机汽车的“心脏”,第一章 发动机基本知识,一、发动机的分类 二、发动机常用术语 三、发动机的工作原理 四、发动机的主要性能指标与特性 五、发动机编号规则 六、发动机的总体构造,一、发动机的分类,往复活塞式 旋转活塞式,（1）按活塞运动方式,一、发动机的分类,(2) 按照所用燃料分类,汽油机 柴油机 煤气机 代用
2、燃料机,化油器式汽油机,汽油喷射式汽油机,汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小， 起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。,一、发动机的分类,(3) 按照行程分类,四行程 二行程,汽车发动机广泛使用四行程内燃机,一、发动机的分类,(4) 按照冷却方式分类,水冷发动机 风冷发动机,水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。,一、发动机的分类,(5) 按照气缸数目分类,单缸发动机 多缸发动机,现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。,一、发动机的分类,(6) 按照气缸排列方式分类,直列 卧列 V型 对置式
3、 型 型 辐射型,单列式 双列式 多列,一、发动机的分类,（7）按是否增压分类,自然吸气式（非增压式） 强制吸气式（增压式）,二、发动机常用术语,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为
4、上止点。,二、发动机常用术语,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。,二、发动机常用术语,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。一般用s表示，对应一个活塞行程，
5、曲轴旋转180。,二、发动机常用术语,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R,二、发动机常用术语,活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。一般用V h表示： 式中：D气缸直径，单位mm； S活塞行程，单位mm；,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9
6、. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。一般用V c表示。,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用V a表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即 V aV cV h,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量
7、 9. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用V L表示： 式中：V h气缸工作容积； i 气缸数目。,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用表示。 式中：V a 气缸总容积； V h 气缸工作容积； V c 燃烧室容积；,1. 上止
8、点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,二、发动机常用术语,每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。,1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,三、发动机的工作原理,1. 四行程汽油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,进气门打开 排气门关闭 活塞从上止
9、点向下止点运动 进气终了时: 气缸内气体压力约为0.080.09MPa 温度达到320380K,三、发动机的工作原理,1. 四行程汽油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,进气门和排气门都关闭 活塞从下止点向上止点运动 压缩终了: 可燃混合气压力可达0.81.5 MPa 温度可达600750K 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。,三、发动机的工作原理,1. 四行程汽油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,进气门和排气门都关闭 活塞从上止点向下止点运动 作
10、功终了： 气体压力降低到0.350.5MPa 气体温度降低到12001500K 最高压力可达36.5 MPa， 最高温度可达22002800 K,三、发动机的工作原理,1. 四行程汽油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,进气门关闭 排气门开启 活塞从下止点向上止点运动 排气终止时: 气体压力约为0.1050.12 MPa 温度约为9001100K,三、发动机的工作原理,2. 四行程柴油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,在进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中
11、没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0.0850.095MPa，气体温度约为310340K。,三、发动机的工作原理,2. 四行程柴油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多(一般为1622)，压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度。压缩终了气体压力约为35MPa，气体温度约为7501000K，柴油机
12、是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。,三、发动机的工作原理,2. 四行程柴油机的工作原理 (1) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,柴油喷入气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧，柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的，而不象汽油机那样，混合气主要是在气缸外部的化油器中形成的或者是在进气过程中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达69MPa，最高温度也可高达18002200K。作功终了时，气体压力约为0.20.5MPa，气体温度约为10001200K。,三、发动机的工作原理,2. 四行程柴油机的工作原理 (1
13、) 进气行程 (2) 压缩行程 (3) 作功行程 (4) 排气行程,柴油机的排气行程和汽油机一样，废气同样经排气管排入到大气中去，排气终了时，气缸内气体压力约为0.1050.12MPa，气体温度约为700900K。,三、发动机的工作原理,3. 二行程汽油机的工作原理,结构特点：三排孔 第一行程（压缩+进气） 活塞由下止点向上止点运动。当活塞位于下止点时,进气孔关闭,排气孔和扫气孔开启,曲轴箱内的混合气经扫气孔进入气缸,活塞上行,首先关闭扫气孔,再上行关闭排气孔。此后，为压缩过程，直到上止点，压缩结束。随着活塞上行，曲轴箱内容积增大，形成一定的真空度，当活塞裙部打开进气孔时，混合气被吸入气缸。上
14、部压缩，下部进气。 第二行程（作功+排气+换气） 活塞由上止点向下止点运动。压缩行程结束前，火花塞点火，混合气燃烧放热对外作功。此时，排气孔和扫气孔均关闭，活塞下行关闭进气孔，随着活塞下行，曲轴箱内的容积不断缩小，其中的混合气被预压缩。活塞下行，打开排气孔，排气开始，作功结束，活塞再下行，打开扫气孔，曲轴箱内预压缩的混合气经扫气孔进入气缸，扫出废气,三、发动机的工作原理,3. 二行程柴油机的工作原理,结构特点：进气孔和排气门 第一行程（压缩+进气） 活塞由下止点向上止点运动。当活塞位于下止点时,进气孔和排气门均开启, 随着活塞上行利用扫气泵把空气送入气缸，使气缸换气，当活塞继续上行，进气孔被封
15、闭，排气门也关闭，压缩开始，直到上止点。 第二行程（作功+排气+换气） 活塞由上止点向下止点运动。压缩行程结束前，高压柴油喷入气缸，燃烧放热对外作功。直到活塞下行打开排气门，作功结束，开始排气，随着活塞下行，打开进气孔，换气开始，作功占2/3行程，排气占1/3行程,四、发动机的主要性能指标与特性,1. 发动机性能指标 动力性能指标 (2) 经济性能指标 (3) 运转性能指标,有效转矩 Te 有效功率 Pe 曲轴转速 n,有效转矩： 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩，通常用Te表示，单位为Nm。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的转矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从
16、曲轴对外输出的净转矩。 有效功率： 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效转矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。,式中：Te 有效转矩，单位为Nm； n 曲轴转速，单位为r/min。 转速：指发动机曲轴每分钟的转数，单位为r/min。,动力性能指标,四、发动机的主要性能指标与特性,1. 发动机性能指标 (1) 动力性能指标 (2) 经济性能指标 (3)运转性能指标,燃油消耗量 B 有效燃油消耗率 be,通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能。燃油消耗率是指单位有效功
17、的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，燃油消耗率通常用be表示，其单位为g/kWh，计算公式如下,式中： B 每小时的燃油消耗量，kg/h； Pe 有效功率，kW。 很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率be是最小值。,（）经济性能指标,四、发动机的主要性能指标与特性,1. 发动机性能指标 (1) 动力性能指标 (2) 经济性能指标 (3)运转性能指标,强化指标(升功率、强化系数） 紧凑性指标（比容积、比质量） 环境指标（排放性能、噪声） 可靠性指标 耐久性指标
18、工艺性指标,四、发动机的主要性能指标与特性,2. 特性 发动机的主要性能指标有效转矩Te，有效功率Pe， 有效耗油率随其运转工况(负荷、转速)变化而变化的关系称为发动机的特性。 性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性，而性能指标随负荷变化的关系称为发动机的负荷特性。,(1) 速度特性 发动机的速度特性指发动机的性能指标Te，Pe，be，随发动机转速n变化的规律，用曲线表示，称为速度特性曲线。,(2) 外特性 节气门全开时的速度特性叫发动机的外特性；节气门不全开的任意位置所得到的速度特性都称为部分特性。发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。,200 350 480,20
19、,32,50,Pe,n,i,ii,iii,四、发动机的主要性能指标与特性,五、发动机编号规则,为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准(GB72582)内燃机产品名称和型号编制规则中对内燃机的名称和型号作了统一规定。,(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
20、，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,五、发动机编号规则,(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,六、发动机的总体构造,两大机构 六大系统,曲柄连杆机构 配气机构,发动机由两大机构和五大系统组成,燃油供给系统 进排气系统 润滑系统 冷却系统 起动系统 点火系统 (汽油机),复习思考题,1. 名词解释: 上止点 下止点 活塞行程 压缩比 排量 有效功率 6100Q 工作循环 有效耗油率 1E65F 速度特性 2. 汽车发动机通常由哪些机构与系统组成? 它们各有什么功用? 3. CA-488汽油机, 活塞行程为92mm, 压缩比为8.1, 试计算工作容积、燃烧室容积和发动机排量。（单位为升）,复习思考题,4. 汽油机和柴油机在可燃混合气和着火方式上有何不同？它们的压缩比为何不一样？ 5. 试比较二冲程与四冲程内燃机的相同点和不同点？二冲程汽油机和二冲程柴油机分别用于什么场合？,