第1章 发动机总体构造

第1章 发动机总体构造

第1节 往复活塞式内燃机的基本结构 和工作原理内燃机：直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工质的热机。 一、发动机的分类 1、按使用燃料不同分：汽油机、柴油机、醇类、气体类、 电动、混合动力等。 2、按完成一个工作循环所需行程数分：四行程发动机和二 行程发动机。 3、按冷却方式分：水冷式、风冷式。 4、按配气机构的布置形式分：顶置气门式、侧置气门式 5、按气缸排列形式分：直列式、V型、对置式。 6、按气缸数分：单缸、多缸。

二、基本结构

三、基本名词术语 1、上止点——活塞离曲轴回转中心最远处。活塞最高位置。(TDC——Top Dead Center): 2、下止点——活塞离曲轴回转中心最近处。活塞最低位置。(LDC—— Lower Dead Center) 3、活塞行程S——上、下两止点之间的距离(mm)。 4、曲柄半径R——曲柄销中心到曲轴回转中心的距离。

5、气缸工作容积(Vh):活塞从上止点到下止点所让出的空间容 积(L)。 πD 2 SVh =

6、发动机排量(V ):发动机所有气缸工作容积之和。 VL = i Vh 7、燃烧室容积(V ):活塞在上止点时，活塞上方的空间容积。 V 8、气缸总容积(V ):活塞在下止点时，活塞上方的容积。 = V + V V V +V V ε= = = 1+ 9、压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值， V V V 10、发动机的工作循环：在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热 能转化为机械能的一系列连续过程(进气、压缩、作功、排气) 11、二行程发动机 12、四行程发动机Lc a

4 × 10

6

( L)

a

c

h

a c

c

h

h c

c

四、四行程汽油机工作原理 (1)进气行程 活塞：上止点 下止点 进气门：开启 排气门：关闭 进气终了状态： (2)压缩行程 活塞：下止点 上止点 进气门：关闭 排气门：关闭 压缩终了状态： (3)作功行程 活塞：上止点 下止点 进气门：关闭 排气门：关闭 (4)排气行程 活塞：下止点 上止点 进气门：关闭 排气门：开启

四行程汽油机与柴油机的区别 (1)燃料性质不同； (2)着火方式不同； (3)压缩比不一样。 汽油机优点：转速高、质量小、工作时噪声小、起动容 易、制造和维修费用低。 缺点：燃料消耗率高，经济性差。 柴油机优点：燃料消耗比汽油机低30%左右，经济性好。 缺点：转速低、质量大、制造和维修费用高。

五、二行程汽油机的工作原理 1、第一行程 活塞：下止点 上止点 活塞上方：换气、压缩 活塞下方：进气 2、第二行程 活塞：上止点 下止点 活塞上方：作功、换气 活塞下方：预压缩 六、二行程发动机的特点

第2节 发动机总体构造一、发动机组成 1、两大机构 (1)曲柄连杆机构 组

成：气缸体与曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。 功用：将燃料燃烧所产生的热能由活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 (2)配气机构 组成：进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮。 功用：适时开关进、排气门。 2、五(四)大系统 (1)燃料供给系 1)汽油机燃料供给系组成 a、化油器式 b、喷射式 汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、压力调节器、喷油器、空滤器等。 2)柴油机燃料系组成 油箱、喷油泵、喷油器、燃油滤清器、空滤器、进排气岐管、消声器等。 (2)润滑系 组成：机油泵、限压阀、集滤器、机油滤清器、限压阀、油底壳。 功用：将润滑油输送到各工作表面起到润滑作用。 (3)冷却系 1水冷式 2风冷式 (4)点火系 (5)起动系

二、国产内燃机编号规则 ex:EQ6100-1 6缸，四冲程，缸径100mm,水 冷，第一种变形产品12V135Z 12缸，V型， 四冲程，缸径135mm,水冷，增压

第3节 发动机主要性能指标和特性 一、发动机主要性能指标 1、发动机性能指标分类 (1)指示指标 (2)有效指标 2、动力性指标 (1)有效功率Pe——发动机在单位时间内对外输出的有效功。 kW M n Pe = e (2)有效扭矩Me——发动机对外输出的转矩。 9550 (3)平均有效压力 p = 30 × P × π × 10e 3 e

Vh × i × n

3、经济性指标 (1)有效燃油消耗率 (2)有效热效率ge = Gt × 10 3 Pe

4、强化指标 (1)升功率——单位发动机排量输出的有效功。 (2)强化系数——平均有效压力与活塞平均速度的乘积。 5、紧凑性指标 (1)比容积——发动机外廓体积与其标定功率的比值。 (2)比质量——发动机的干质量与其标定功率的比值。 6、环境指标 7、可靠性指标 8、耐久性指标 9、标定功率 (1)15min功率 (2)1h功率 (3)12h功率 (4)持续功率

二、发动机特性 1、发动机负荷特性 发动机负荷特性——发动机转速不变时，其经济性指标 (和等)随负荷变化的关系。 (1)汽油机负荷特性 1定义：汽油机的负荷特性又称为节流特性，因为汽油 机的负荷调节是量的调节。 2分析 曲线 n一定，增加——增加 曲线 n一定，增加——逐渐减小 (2)柴油机负荷特性 1定义： 2曲线分析

2、发动机速度特性 定义：节气门位置不变时，发动机性能指标(等)随转速变化的关系。 (1)汽油机速度特性 ①汽油机速度特性 ②发动机的外特性 部分速度特性 ③外特性曲线分析 ④部分速度特性分析 ⑤汽油机的工作范围 大功率时的转速与最大扭矩时的转速之间 ⑥转矩储备系数 ⑦发动机的标定工况 ⑧使用外特性 (2)柴油机速度特性 ①柴油机速度特性

②柴油机外特性 柴油机部分速度特性 ③外特性曲线分析 ④柱塞式喷油泵的速度特性及校正

三、柴油机调速特性 调速特性——在调速器起作用时，柴油机的性能 指标 M 、P 、g 、G随转速或负荷变化的关系。 在调速器起作用时，柴油机的性能指标 M 、P 、g 、G 随转速变化的关系，称为速度特性形式的调速特 性。 在调速器起作用时，柴油机的性能指标 M 、P 、g 、G 随负荷变化的关系，称为负荷特性形式的调速特 性。e e e T e e e T e e e T

(一)全程式调速器的速度特性 1、速度特性形式的调速特性

当外界阻力矩为时(即标定扭矩),柴油机扭矩与阻力矩平衡于a点(标定工况 点),柴油机稳定在转速(标定转速),此时飞球离心力的轴向分力与弹簧 力平衡，使供油量稳定在最大供油量位置。 当外界阻力矩从减到时，柴油机转速增加，离心力增大，其轴向分力克服弹簧力， 带动油量调节拉杆减小供油量，柴油机扭矩下降至b点，与外界阻力矩相平衡， 重新稳定在下工作。 当外界负荷全部卸掉，曲轴转速迅速上升，离心力使供油拉杆减小供油量到最小 位置，即柴油机空转(c点),转速为。 图中线即为速度特性形式的调速特性。 总结：装用全速调速器后，当外界负荷由零变到最大或由最大变到零时，柴油机 发出的转矩能随之作急剧的变化，转速却变化很小，从根本上改变了转矩特 性，保证了柴油机在任一选定的转速下稳定运转。 2、负荷特性形式的调速特性

(二)两极式调速器的调速特性 在最低转速范围及最高转速范围两者之间的中间转速，调 速器不起作用，所以曲线按速度特性曲线变化。图中 1~4表示不同手柄位置(从最高工作转速至最低怠速转 速)时的调速特性曲线(实线部分)和速度特性曲线 (虚线部分)。 (三)调速器的工作指标 1、调速率 调速率可通过柴油机突变负荷试验确定，试验时先让 柴油机在标定工况下运转，然后突卸全部 负荷，测定突变前后的转速而得。根据测定条件不同，调 速率可分为稳定调速率和瞬时调速率 两种。

(1)稳定调速率δ2 =n3 n1 × 100% n

(2)瞬时调速率：由于突变负荷引起转速变化瞬时幅度的状况。δ2 =n2 n1 × 100% n

2、不灵敏度ε=n2 n1 n

ex:柴油机转速为2000r/min时，调速器可能对转速1970r/min到 2030r/min范围内的变动都不起作用，这样两个起作用的极限转 速之差对柴油机平均平衡转速之比称为调速器的不灵敏度。 引起不灵敏度的原因：调速系统中存在摩擦力。 一般规定在标定转速时不超过1.2%~2%,最低转速时不超过 10%~13%。

四、发动机的万有特性 (一)万有特性 在一张图

上用多参数的特性曲线全面表示发动机的性能。 为横坐标，为纵坐标，在图上画出许多等油耗曲线和等功率曲线。 曲线分析： (1)由图可看出发动机在任何转速与负荷运行时的经济性。 (2)最内层的等油耗曲线经济性最好。 (3)如果等油耗曲线横坐标方向较大，则表示发动机在转速 变化较大而负荷变化较 小的情况下工作时，经济性较好。 (4)如果等油耗曲线纵坐标方向较大，则表示发动机在负荷 变化较大而转速变化较 小的情况下工作时，经济性较好。

(二)万有特性的制取 (三)万有特性的比较分析 1、汽油机与柴油机的比较 2、电喷汽油机与化油器发动机比较 3、增压发动机与非增压的比较 (四)万有特性的应用 1、由万有特性图可查发动机在任何点工作时的性能指标； 2、分析发动机的使用经济性； 3、试验研究； 4、评价发动机排污情况。 5、确定各档位、各种坡度、不同车速下的经济性和动力性。

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