《汽车认识》模块三汽车发动机认知第一节发动机认识

1、,汽车认识,主讲教师： 电 话： Q Q:,汽车工程学院,汽车发动机认知,|模块三|,汽车发动机认知,| 模块三 |,一、内容概述,汽车发动机是为汽车提供动力的发动机，是汽车的心脏，影响汽车的动力性、经济性和环保性。本章主要介绍发动机的分类，主要性能参数及工作原理，并对发动机的曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系及冷却系的组成、作用进行初步认识，重点要掌握各发动机总体构造，各主要系统组成及功用。,二、学习目标,1.了解发动机分类、性能参数及工作原理； 2认识曲柄连杆、配气机构； 3. 认识燃料供给系统结构与原理； 4. 认识润滑与冷却系统结构与原理。,发动机的认识,| 1 |,发动机是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等）、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置成为热力发动机，简称热机，内燃机是热机的一种。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如汽油发动机、航空发动机）。,一、内燃机的分类,汽车发动机是为汽车提供动力的发动机，是汽车的心脏，影响汽车的动力性、经济性和环保性。根据动力来

2、源不同，汽车发动机可分为柴油发动机、汽油发动机、电动汽车电动机以及混合动力等。 常见的汽油机和柴油机都属于往复活塞式内燃机，是将燃料的化学能转化为活塞运动的机械能并对外输出动力。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。,发动机的认识,| 1 |,一、内燃机的分类,除了使用汽油和柴油之外，使用其他新能源的汽车被称为新能源汽车，包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、燃气汽车、生物乙醇/生物柴油汽车和氢发动汽车等。 汽车发动机分类： 1按进气系统的工作方式可分为自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压四个类型。 2按活塞运动方式可分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式发动机两种。 3按气缸排列型式分直列发动机，V型发动机、W型发动机和水平对置发动机等。 4按气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。现代汽车多采用三缸，四缸、六缸、八缸发动机。,发动机的认识,| 1 |,一、内燃机的分类,5按冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于现代车用发动机。 6按冲程数可分为四冲

3、程内燃机和二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。 7按燃油供应方式分类：化油器发动机和电喷发动机以及缸内直喷发动机。,二、发动机的主要性能参数指标,发动机技术数据是指表述发动机基本构造的参数，如缸数、发动机冷却方式、气门数、缸径、行程、发动机排量、发动机功率、发动机转矩、最大功率和最大转矩、压缩比等。这些参数，决定了发动机的基本尺寸和基本性能，下面就一些重要参数进行讲解。,发动机的认识,| 1 |,1上止点、下至点 就发动机某个气缸而言，当活塞的行程到达最低点，此时的位置点便称为下止点，整个气缸包括燃烧室所形成的容积便是最大行程容积。当活塞反向运动，到达最高点位置时，这个位置点便称为上止点，所形成的容积为整个活塞运动行程是最小行程容积，如图3-1所示。,二、发动机的主要性能参数指标,图3-1 上、下止点示意图,发动机的认识,| 1 |,2压缩比 压缩比就是这最大行程容积与最小容积的比值。反映了发动机混合气体被压缩的程度，用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积（即燃烧室容积）之比来表示，如图3-2所示。 常见的汽油发动机压缩比表示方法为9.0：1、9.5：1或10.5：1等。汽油

4、发动机压缩比一般是811，柴油发动机压缩比一般是1823。,二、发动机的主要性能参数指标,图3-2 压缩比中容积示意,发动机的认识,| 1 |,3缸径与排量 缸径、行程：缸径是气缸的直径。行程是活塞运动行程上止点和下止点的距离。发动机工作时活塞在汽缸中往复运动，从汽缸的一端到另一端的距离叫做一个行程。也叫冲程，如图3-3所示。,二、发动机的主要性能参数指标,图3-3 活塞行程示意图,发动机的认识,| 1 |,3缸径与排量 活塞从气缸的上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，由于汽车发动机通常都有若干个气缸，所以发动机的排量就是所有气缸排量之和。常用L表示，有时也用立方厘米表示，简称CC。如某发动机标有L4 1.8，1.8就代表发动机排量为1.8升，也可以说发动机的排量是1 800CC。 在排气量不变的前提下，“小缸径长行程”的设计会使峰值扭矩出现的转速较低，适于中低转速发动机，起步加速时的动力输出强劲。 反之，“大缸径短行程”设计的发动机，因为活塞的每个行程较短，因此更适于高转速的发动机，更高的极限转速是它的专长，而想要起步加速快的话，就只能靠提高发动机的转速来实现了。,二、发

5、动机的主要性能参数指标,发动机的认识,| 1 |,4气缸数（单位：个） 汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12、16缸。对于普通家用轿车来说，还是以3、4、6缸居多。其实在一定程度上，发动机气缸数越多，也代表着这台车的级别越高。由于缸数与发动机排量是相对应的，所以它也与油耗和动力性是成正比的。 5最大功率（kW） 最大功率是指一台发动机所能实现的最大动力输出，随着发动机转速的增加，发动机的功率也相应提高。到达一定转速后，功率就不会再增加了，而会成下降趋势，所以最大功率的标注会同时标注相应的发动机转速。 功率直接表示发动机的动力大小，是发动机曲轴转速与转矩的乘积，单位为kW（千瓦）。有些进口车以PS（马力）为单位给出汽车的功率。换算公式为英制马力hp=扭力(kg-m)引擎转速(rpm)/727 ,公制马力PS =扭力(kgm)引擎转速(rpm)/716。,二、发动机的主要性能参数指标,发动机的认识,| 1 |,发动机的功率随转速变化而变化。发动机功率有最大值，但它是某个转速下的，因此给出发动机最大功率时，一定要给出它所对应的转速。如某发动机的最大功率是210kW/5 400r

6、pm，是指发动机在每分钟5 400转时，有最大功率210kW。 6.最大扭矩（NM） 扭矩是指发动机运转时从曲轴端输出的平均力矩，扭矩的大小也和发动机转速有直接关系。发动机有最大转矩，也是在某一转速下的。同样，在给出发动机最大转矩时也一定要给出对应的转速。如某发动机的最大转矩是440Nm/3600rpm，是指发动机在每分钟3600转时，有最大转矩440NM。扭矩越大，发动机输出的“劲”越大，曲轴转速的变化也越快，汽车的爬坡能力、加速性也越好，但是扭矩随发动机转速的变化而不同，转速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某个转速区间内才会产生最大扭矩，这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间，如图3-4所示。,二、发动机的主要性能参数指标,发动机的认识,| 1 |,二、发动机的主要性能参数指标,图3-4 发动机功率、扭矩曲线图,发动机的认识,| 1 |,四冲程汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、

7、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。 1进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力逐渐降低，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气，如图3-5所示。由于进气系统存在阻力，进气终点时，汽缸内气体压力小于大气压力P0 ，即,三、汽油发动机工作原理,发动机的认识,| 1 |,Pa= (0.800.90）P0，进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K。,三、汽油发动机工作原理,图3-5 进气行程,发动机的认识,| 1 |,2压缩冲程 进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力可达800

8、2 000kPa，温度达600750K，如图3-6所示。,三、汽油发动机工作原理,图3-6 压缩行程,发动机的认识,| 1 |,3.做功行程 做功行程中，进、排气门仍旧关闭，当活塞接近压缩上止点时，装在气缸体上的火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，高温、高压燃气推动活塞从上止点迅速向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，如图3-7所示。 活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力达3 0006 000kPa，温度达2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达下至点点时，其压力降至300500kPa，温度降至1 2001 500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180。,三、汽油发动机工作原理,发动机的认识,| 1 |,4排气行程 排气过程中，排气门开启，进气门关闭。活塞由下止点向上止点运动，将废气排出气缸，以便进行下一工作循环，如图3-8所示。,三、汽油发动机

9、工作原理,图3-7 做功行程,发动机的认识,| 1 |,汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳。 汽油机的缺点是热效率低于柴油机，油耗较高，点火系统比柴油机复杂，可靠性和维修的方便性也不如柴油机。,三、汽油发动机工作原理,图3-8 排气行程,发动机的认识,| 1 |,与柴油发动机相比，汽油机具有噪声低，运转平顺、冬季易于启动、发动机有效转速范围大（1000-7000rpm）、响应速度快等特点。 汽车柴油发动机的工作也是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，如图3-9所示。,四、柴油发动机工作原理,发动机的认识,| 1 |,四、柴油发动机工作原理,图3-9 柴油机工作循环,发动机的认识,| 1 |,汽油发动机和柴油发动机因为所用燃料不同，在工作原理及具体结构上有一些差别，如下表3-1所示。柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的，柴油高压喷入燃烧室，压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式。这种工作方式，决定了柴油与空气的混合是不均匀的，不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况。油料在高温缺氧时，易炭化形成炭烟。柴油车负荷的调节是通过改变喷油量来控制的。柴油车混合气始终处于比较稀的状态下，也就是说，柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气。这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物(NOx)，而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)则不容易形成。因此，柴油车排放特点是颗粒物和氮氧化物(NOx)排放量多而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放量少。,五、汽油发动机与柴油发动机差别,发动机的认识,| 1 |,汽油机使用铸铁、铝合金

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