柴油机构造讲义1讲解

汽车发动机构造讲义,2,第一章 汽车发动机的总体构造和工作原理（目录）,1.1 内燃机的分类,1.2 内燃机的基本结构及术语,1.3 四冲程发动机工作原理,1.4 二冲程发动机工作原理,1.5 发动机的总体构造,1.6 发动机的性能指标,1.7 内燃机型号编制规则,3,第一章 汽车发动机的总体构造和工作原理,1.1 内燃机的分类 *内燃机：汽油机、柴油机、煤气机、燃气轮机 *外燃机：蒸汽机和气轮机 常用的往复活塞式内燃机分类方法如下： 1、按燃料分类 有柴油机、汽油机、煤气（包括各种代用燃料）机等。 2、按一个工作循环的行程数分类 有四冲程内燃机、二冲程内燃机。 3、按燃料着火方式分类 有压燃式内燃机、点燃式内燃机。,4,4、按冷却方式分类 有水冷式内燃机、风冷式内燃机。 5、按进气方式分类 有自然吸气式内燃机、增压式内燃机。 6、按气缸数目分类 有单缸内燃机、多缸内燃机。,5,7、按气缸排列分类 有直列式内燃机、V型内燃机、卧式内燃机、对置气缸内燃机等。 图1-1 气缸排列形式,6,8、按转速或活塞平均速度分类 有高速内燃机；中速内燃机；低速内燃机 9、按用途分类 有农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、铁路机车用、船用及发电用等内燃机。,7,1.2 内燃机的基本结构及术语,一、基本结构,8,二、基本术语 1、上止点、下止点及活塞行程 2、气缸工作容积 上、下止点所包容的气缸容积称为气缸工作容积，用Vs表示。 式中 D气缸直径（mm）； S活塞行程（mm）。,9,3、内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，用VL表示。 式中i气缸数； Vs气缸工作容积（L）。,10,4、燃烧室容积 活塞位于上止点时的气缸容积称为燃烧室容积，也称压缩容积。用VC表示。 5、气缸总容积 气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸总容积，用Va表示。 Va = Vs + Vc,11,6、压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。 7、工况 内燃机在某一时刻的运行状况简称为工况。以该时刻内燃机输出的有效功率或转矩及其相应的曲轴转速表示。,12,1.3 四冲程发动机工作原理,1.3.1 四冲程汽油机工作原理,13,14,1.3.2 四冲程柴油机工作原理,15,1.4 二冲程发动机作原理,1.4.1 二冲程汽油机工作原理 a）压缩；b）进气（可燃混合气）；c）燃烧；d）排气,16,图1-7 二冲程内燃机的示功图,17,1.4.2 二冲程柴油机工作原理,18,1.4.3 汽油机与柴油机、 四冲程与二冲程内燃机的比较,1、四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较 两者主要相同点： 1）每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180°曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。 2）四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。,19,两者主要不同之处： 1）汽油机的可燃混合气在缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很短。 2）汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃。所以又称汽油机为点燃式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机,20,2、二冲程与四冲程发动机比较,1）曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍。由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。,21,2）二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的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。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。 3）曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。,22,1.5 发动机的总体构造,发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统和有害排放物控制装置组成。如果是汽油机，还包括点火系统。若为增压发动机，还应有增压系统。,23,24,25,26,27,28,1.6 发动机的性能指标,一、动力性指标 动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。 1、有效转矩 发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作Te，单位为N·m，有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。,29,2、有效功率 发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作Pe，单位为kW。 式中：Te有效转矩，N·m； n曲轴转速，r/min。,30,3、发动机转速 发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用n表示，单位为r/min。 在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。,31,4、平均有效压力 单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作Pme，单位为Mpa。显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。,32,二、经济性指标,1、有效热效率 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作e。 2、有效燃油消耗率 发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作be，单位为g/(kW·h)。be可按下式计算： 式中：B发动机在单位时间内的耗油量，kg/h，可由试验测定；Pe发动机的有效功率，kW。,33,三、强化指标,强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。 1、升功率 发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。 2、强化系数 平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。,34,四、紧凑性指标,1、比容积 发动机外廊体积与其标定功率的比值称为比容积。 2、比质量 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。 比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。,35,五、环境指标,环境指标主要指发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。当前，排放性和噪声水平已成为发动机的重要性能指标。 在排放性方面，目前主要限制一氧化碳（CO）、各种碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）及除水以外的任何液体或固体微粒的排放量。,36,六、可靠性指标,可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等。,37,七、耐久性指标,耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。通常用发动机的大修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶里程数来衡量。 大修里程的长短与发动机的结构特点、强化程度、零件的材料及加工精度以及使用条件等诸多因素有密切关系。,38,八、工艺性指标,工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和维修费用。,39,九、发动机速度特性,发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，利用特性曲线可以简单而又方便地评价发动机性能。 发动机的有效功率Pe、有效转矩Te和有效燃油消耗率be, 随发动机转速n的变化关系称为发动机速度特性（图1-14）。 节气门全开时测得的速度特性称为外特性、节气门部分开启时测得的速度特性称为部分速度特性。,40,1外特性；2、3、4节气门开度分别为75、50、25的部分速度特性,41,工况a 负荷为零（称为发动机空转工况）； 工况b 负荷 工况c 负荷 工况d 负荷（即发动机全负荷）。,42,1.7 内燃机型号编制规则,1）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机、汽车机、煤气机、沼气机、双（多种）燃料发动机等。 2）内燃机型号由阿位伯数字、汉语拼音字母和GB 1883中关于气缸布置所规定的象形字符号组成。,43,3）内燃机型号由四部分组成,44,气缸布置形式符号,45,结构特征符号,46,用途特征符号,47,型号示例,YZ6102Q六缸直列、四冲程、缸径102mm、水冷、汽车用（YZ为扬州柴油机厂代号）； 10V120FQ10缸V型气缸排列、四冲程、缸径120mm、风冷、汽车用； 12VE230ZCZ12缸、V型、二冲程、缸径230mm、水冷、增压、船用主机、左机基本型。 2、汽油机 1E65F单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型； 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（EQ为第二汽车制造厂代号）； BJ492QA四缸、直列、四冲程、缸径92mm、水冷、汽车用，区分符号A表示变型产品（BJ为北京汽车制造厂代号）。,