1、 制作：展朝勇长安大学工程机械构造课教学课件第一章 发动机工作原理及总体构造.第一篇 发动机构造第一章 工作原理及总体构造第一节 概 述第二节 发动机工作原理第三节 发动机的总体构造第四节 发动机主要性能指标.第一章 发动机工作原理及总体构造一、热机v指将燃料的燃烧热能转化为机械能的原动机。指将燃料的燃烧热能转化为机械能的原动机。v可分为外燃机与内燃机，后者应用最广泛。可分为外燃机与内燃机，后者应用最广泛。第一节 概 述内燃机的优点： 机械效率高（柴油机最大为机械效率高（柴油机最大为4646）；）； 功率范围广（小于功率范围广（小于0.5kW0.5kW几千几千kWkW）；）； 结构紧凑；结构紧
2、凑； 易起动（易起动（3 36s6s），且使用、操作方便。），且使用、操作方便。.二、内燃机的分类 1)按活塞的运动方式不同分v活塞活塞往复式：往复式：v三角转子式：三角转子式：三角转子发动机工作.2)按工作循环过程分四行程二行程. v单缸机；单缸机；v多缸机。多缸机。3)按气缸数分.4)按气缸排列分v直列立式发动机；直列立式发动机；vV V型发动机；型发动机；v对置卧式发动机。对置卧式发动机。.5）按进气方式分(1)(1)自然吸气式；自然吸气式；(2)(2)增压式增压式; ;空气通过滤清器进入缸内空气通过废气涡轮增压器进入气缸内.(1)(1)压燃式压燃式( (如柴油机如柴油机) )：6）按燃
3、料着火方式分(2)(2)点燃式点燃式( (如汽油机如汽油机) )：.7）按冷却方式分（2 2）水冷式：）水冷式：（1 1）风冷式：）风冷式：.一、单缸柴油机 1、基本组成第二节 发动机工作原理 单缸机曲轴.1 1）上止点、下止点：）上止点、下止点：燃烧室容积燃烧室容积V Vc c2 2）活塞行程：）活塞行程：v上下止点间的距离上下止点间的距离S S。3 3）三个容积：）三个容积：气缸总容积：气缸总容积：V Va a气缸工作容积：气缸工作容积：V Vh h2、名词及术语.V Vh h=(=(4)4)D D2 2S S1010-6-6 （升）（升） DD气缸内径气缸内径(mm)(mm) S S活塞
4、行程活塞行程(mm)(mm)V Va a = V = Vh h + V + Vc c 2、名词及术语.4 4）发动机排量）发动机排量V VH H ：a.a.指气缸总容积与燃烧室容积之比。指气缸总容积与燃烧室容积之比。b.b.用以表征缸内气体被压缩的程度。用以表征缸内气体被压缩的程度。c.c.汽油机汽油机为为6.56.59.5 9.5 ；柴油机；柴油机为为11.511.522 22 。V VH H = i = i( (缸数缸数) )V Vh h （升）（升）2、名词及术语名词和术语5 5）压缩比）压缩比 ： =V=Va a/V/Vc c=1+V=1+Vh h/V/Vc c .3、单缸四行程柴油机
5、工作过程.3、单缸四行程柴油机工作过程.3、单缸四行程柴油机工作过程.3、单缸四行程柴油机工作过程.状态状态行程行程活塞活塞运动运动曲轴曲轴旋转旋转进气门进气门排气门排气门缸内状况缸内状况缸内压力缸内压力（Mpa）缸内温度缸内温度(C ) 进气行程进气行程上下180开关吸入新气。终了：0.09(进气阻力损失造成)终：4070(高温机体及废气加热造成)压缩行程压缩行程上下180关关压迫新气。终了缸内喷油。终了：35终了：500750做功行程做功行程上下180关关混合器压燃、膨胀、对外做功。始：612终：0.30.4始：15002000终：800900排气行程排气行程上下180关开排出废气。终了：
6、0.1050.125(排气系统阻力造成)终：300700（排气门附近）单缸四行程柴油机工作过程表.4、示功图1）作用v用来表示发动机一个工用来表示发动机一个工作循环中对外实际做功的作循环中对外实际做功的大小。大小。2）做法v利用发动机试验台在发利用发动机试验台在发动机运转中做出。动机运转中做出。四行程柴油机.二、四行程汽油机1、基本组成2、汽油与柴油的简单比较.3、简单化油器1）组成.2）工作过程（1 1）进气门开、活塞）进气门开、活塞下行，在下行，在(P(Po oP Pg g) )下，下，空气流过喉管，且喉管空气流过喉管，且喉管处处v vh h，气压，气压P Pg gP Po o ，且有且有
7、P Po oP Ph hP Pg g；（2 2）在）在(P(Po oP Ph h) )下，下，汽油经量孔计量，经汽油经量孔计量，经喷管喷出；喷管喷出；（3 3）在混合室、进气）在混合室、进气管及缸内，汽油与空气管及缸内，汽油与空气形成可燃混合气。形成可燃混合气。.3）简单化油器的特性(1)(1)起动与怠速时，节气门开起动与怠速时，节气门开度接近零，因喉管处的真空度接近零，因喉管处的真空度度(P(Po oP Ph h) )几乎为零，缸内吸几乎为零，缸内吸入的几乎是纯空气；入的几乎是纯空气；(2)(2)节气门在一定开度下由小节气门在一定开度下由小开大时，因空气的增加量小于开大时，因空气的增加量小于
8、汽油的增加量，故混合气的浓汽油的增加量，故混合气的浓度度“由稀变浓由稀变浓”，不能满足汽，不能满足汽油机实际工作中节气门不同开油机实际工作中节气门不同开度对混合气浓度变化度对混合气浓度变化“由浓变由浓变稀稀”的要求。的要求。.4、四行程汽油机工作过程1）进气行程v发动机缸内吸入汽发动机缸内吸入汽油可燃混合气。油可燃混合气。2）压缩行程v汽油混合气被压缩。汽油混合气被压缩。（但压缩比（但压缩比较小）较小）.4、四行程汽油机工作过程3）做功行程注：汽、柴油机工汽、柴油机工作过程的区别作过程的区别四行程汽油机4）排气行程v气缸内排出废气。气缸内排出废气。 v汽油混合气被点燃，汽油混合气被点燃，发动机
9、对外做功。发动机对外做功。.三、四行程发动机的工作原理v各缸活塞往复运动四次，曲轴旋转各缸活塞往复运动四次，曲轴旋转720720，发动机经过进气、压缩、做功、排气四个行发动机经过进气、压缩、做功、排气四个行程，完成一次热能至机械能的转换过程（即程，完成一次热能至机械能的转换过程（即一个工作循环），曲轴对外输出一次动力。一个工作循环），曲轴对外输出一次动力。周而复始，发动机则连续工作。周而复始，发动机则连续工作。.四、二行程汽油机组成与工作过程1、组成.四、二行程汽油机组成与工作过程1)1)活塞上行至排气活塞上行至排气口堵后再上行，缸口堵后再上行，缸内混合气被压缩；内混合气被压缩；2)2)活塞上
10、行至进气活塞上行至进气口开，混合气经进口开，混合气经进气道进入曲轴箱；气道进入曲轴箱；2、工作过程.四、二行程汽油机组成与工作过程2、工作过程3)3)活塞接近上止点，活塞接近上止点，火花塞点燃已压缩的火花塞点燃已压缩的可燃混合气，推动活可燃混合气，推动活塞下行并压缩进入曲塞下行并压缩进入曲轴箱内的混合气；轴箱内的混合气；4)4)活塞在对外做功中活塞在对外做功中下行至排气口开，缸下行至排气口开，缸内排出废气；内排出废气；5 5）扫气口开，新混合气入）扫气口开，新混合气入缸并驱赶缸内的残余废气。缸并驱赶缸内的残余废气。二行程汽油机.第三节 发动机的总体构造一、柴油机v曲柄连杆机构及机体组件、配气机
11、构、供给曲柄连杆机构及机体组件、配气机构、供给系统、润滑系统、冷却系统、起动系统组成。系统、润滑系统、冷却系统、起动系统组成。.二、汽油机v除上而外，还增加有一套点火系统。除上而外，还增加有一套点火系统。.第四节 发动机主要性能指标1、有效转矩( Me或Te )：（单位单位NmNm或或kgmkgm）2、有效功率（Pe）：（单位单位HPHP或或kwkw）v发动机单位时间内对外实际做功的大小。发动机单位时间内对外实际做功的大小。v指发动机飞轮端对外输出的实际转矩指发动机飞轮端对外输出的实际转矩。P Pe e = = Men/716.2 (HP) n/716.2 (HP) n n发动机转速，发动机转
12、速，rpm rpm ； Me发动机有效转矩，发动机有效转矩，kgmkgm 3、耗油率（ge， g/HPhg/HPh ）：v发动机单位有效功率发动机单位有效功率1 1小时的耗油量；小时的耗油量；vg ge e=1000G/P=1000G/Pe e ，G G耗油量（耗油量（kg/hkg/h）.2 2）长安星韵）长安星韵( (普普) )：6.4L6.4L（53HP53HP）/100km /100km （V Vmaxmax：115km/h115km/h） 新奥迪新奥迪A6L 2.0TA6L 2.0T：8.2L8.2L（171HP171HP）/100km /100km (V (Vmaxmax：219km
13、/h)219km/h) CA770 CA770：20L20L（220HP220HP）/100km /100km (V (Vmaxmax：160km/h)160km/h)耗油率应用实例：1)61351)6135型型165165（g/HPhg/HPh），），41464146型型210210（g/HPhg/HPh）；）；v故故135135系列柴油机较省油。系列柴油机较省油。v故新奥迪故新奥迪A6LA6L型轿车最省油。型轿车最省油。. 附1：发动机转矩适应性系数v发动机连续运转一定时间内（发动机连续运转一定时间内（1515分分;1h;12h;1h;12h;持续）所能输出的最大有效功率及相应转速。持续）
14、所能输出的最大有效功率及相应转速。附2：标定功率v指发动机最大转矩与额定工况下的转矩之比，指发动机最大转矩与额定工况下的转矩之比，即：即：K=TK=Tmaxmax/T/TH H。其中其中：K K柴柴 =1.05=1.051.151.15； K K汽汽=1.15=1.151.41.4。1 1）6135K-16135K-1（1h1h功率功率）：）：132HP/1500rpm132HP/1500rpm；2 2）6135Q-26135Q-2（1515分功率分功率）：）：220HP/2200rpm220HP/2200rpm。.4、国产发动机的标号首部：用数字表示发动机缸数。首部：用数字表示发动机缸数。中
15、部：中部：前：用汉语拼音字母前：用汉语拼音字母表示特征符号。表示特征符号。后：用数字表示缸径（单位为后：用数字表示缸径（单位为mmmm取整。）取整。）尾部：尾部：前：前：V、E为为V型缸、二行程发型缸、二行程发动机，否则为四行程发动机。动机，否则为四行程发动机。后：用数字表示发动后：用数字表示发动机变形符号。机变形符号。.应用实例：1E56F1E56F（单缸（单缸2 2行程风冷式汽油机缸径行程风冷式汽油机缸径56mm56mm）；）； 6130G-2 6130G-2 （工程机械用柴油机）；（工程机械用柴油机）； 12V135-1012V135-10（通用柴油机）；（通用柴油机）；4135C-6 4135C-6 （船用柴油机）；（船用柴油机）； 6135AZK-86135AZK-8（上柴专用柴油机）；（上柴专用柴油机）；CA6102CA6102（汽油机：（汽油机：CA141CA141载重车用）；载重车用）；EQ6100-1EQ6100-1（汽油机：（汽油机：EQ140-1EQ140-1载重车用）。载重车用）。活塞行程为活塞行程为150mm150mm，没有则为，没有则为140mm140mm；采用复合型燃烧室。采用复合型燃烧室。为增压型柴油机；为增压型柴油机；.第一章完第一章完链接到第二章链接到第二章.
