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汽车发动机课程第1页/共43页第2页/共43页 第一章 发动机基本知识 将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的发动机称为热机，热机分为外燃机和内燃机两种。内燃机将液体燃料或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧产生热能，热能再转变为机械能。内燃机具有热效率高，体积小起动性能好等优点，因而广泛用于现代汽车及其他交通工具中。汽车上应用最广泛的是往复活塞式内燃机。第3页/共43页一、基本术语1、发动机的类型汽车发动机除按所使用的燃料分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、多种燃料发动机外，还可按照不同的方法分类。第4页/共43页（1）按发动机着火方式为点燃式（汽油机）和压燃式（柴油机）（2按冷却方式分为水冷式和风冷式发动机。水冷发动机冷却均匀、工作可靠、冷却效果好，被广泛用于车用发动机（3）按发动机冲程分为四冲程和二冲程发动机。（4）按燃料供给方式分为化油器式和喷射式汽油发动机和直喷式柴油发动机第5页/共43页 (5)按发动机进气状态分为增压发动机和非增压发动机。汽油机常采用非增压式，柴油机常采用增压式。（6）按发动机汽缸数及布置形式的不同分为单缸、多缸发动机，直列式、对置式V形式斜置式卧式、星形发动机等。现代车用发动机采用多缸发动机。第6页/共43页2、发动机的基本术语（1）工作循环：发动机的工作过程是一个周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。发动机每一次将热能转变为机械能，都必须经过进气、压缩、作功、排气四个连续的过程。每进行一次这样的工作过程叫做一个工作循环。（2）上止点：活塞顶部离曲轴中心的最远处，即活塞最高位置。（3）下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置。第7页/共43页（4）活塞行程：上、下止点间的距离，。（5）曲轴半径：曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离。（6）汽缸工作容积：活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为汽缸工作容积或汽缸排量。（7）燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室，它的容积叫燃烧室容积。（8）汽缸总容积：活塞在下止点时汽缸的容积。它等于汽缸工作容积和燃烧室容积之和。第8页/共43页（9）压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积比值。它表示活塞由下止点移动到上止点时，汽缸内气体被压缩程度。压缩比越大，则压缩终了时汽缸内的压力和温度就越高。 目前，一般汽油机的压缩比约为6~10，柴油机的压缩比约为15~22.（10）发动机的工作容积：一台发动机各汽缸工作容积的总和，称为发动机工作容积或发动机排量。第9页/共43页二、四冲程发动机的工作原理（柴油机） 1、进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气门关闭，进气门开启。由于活塞下行，汽缸内容积逐渐增大，形成一定的真空度，于是空气便经过进气门被吸入汽缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气停止。第10页/共43页 2、压缩行程 进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，汽缸内容积逐渐减小，由于进排气门均关闭，汽缸内气体被压缩，活塞到达上止点时，压缩结束。在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵提高压力后（10MPa以上），再通过喷油器将柴油以细小的油雾喷人汽缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，柴油机混合气的行程不同于汽油机，它是在汽缸内形成可燃混合气的。第11页/共43页 3、作功行程 在压缩行程末，在高温高压的作用下，可燃混合气迅速燃烧，使气体温度、压力进一步迅速升高并膨胀，从而推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转作功，活塞到达下止点时作功结束。第12页/共43页 4、排气行程 在作功行程结束时，排气门打开，曲轴通过连杆推动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下，排出汽缸。活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。 排气行程结束排气门关闭，同时进气门开启，又开始了下一个工作循环。 也就是说四行程发动机每完成一个工作循环需要经过进气、压缩、作功和排气四个过程。对应活塞上下四个行程，相应的曲轴旋转两圈。第13页/共43页动态演示 第14页/共43页第15页/共43页第16页/共43页第17页/共43页四行程柴油机工作原理 与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。第18页/共43页四行程柴油机各行程示意图新鲜空气开始喷油排气行程作功行程压缩行程进气行程第19页/共43页?分析和比较汽油机、柴油机的工作异同首先分别看一下汽油机和柴油机的图示喷油器 火花塞 第20页/共43页汽油机、柴油机的工作相同点： 每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周;只有作功行程产生动力。 汽油机、柴油机的工作不同点： 汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气