发动机原理.docx

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发动机原理

1，主要靠曲轴连杆机构以及飞轮的惯性推动，以及其他气缸活塞做功

2，如果是二冲程发动机，活塞一次往复为一个工作周期。

活塞做功行程排气后开始吸气，直到活塞开始上升压缩关闭进气道。

四冲程发动机活塞往复两次才是一个周期，吸气在活塞做功后上升排气的末期到活塞第二次下降到下止点。

3，同第一个问题，靠飞轮惯性。

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四冲程汽油机

往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油（gasoline）或柴油（diesel）。

由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。

一.四冲程汽油机工作原理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、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。

（1）吸气冲程（intakestroke）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，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，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。

由于进气系统存在阻力，进气终点（图中a点）汽缸内气体压力小于大气压力0p，即pa=（0.80～0.90）0p。

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340～400K。

（2）压缩冲程（compressionstroke）压缩冲程时，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pc可达800～2000kPa，温度达600～750K。

在示功图上，压缩行程为曲线a～c。

（3）做功冲程（powerstroke）当活塞接近上止点时，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pZ达3000～6000kPa，温度TZ达2200～2800K。

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b点时，其压力降至300～500kPa，温度降至1200～1500K。

在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。

在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。

（4）排气冲程（exhauststroke）排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。

排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。

由于排气系统的阻力作用，排气终点r点的压力稍高于大气压力，即pr=（1.05～1.20）p0。

排气终点温度Tr=900～1100K。

活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。

四冲程柴油机

二.四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。

由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.

（1）进气冲程

汽车发动机进入汽缸的工质是纯空气。

由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=（0.85～0.95）p0，比汽油机高。

进气终点温度Ta=300～340K，比汽油机低。

（2）压缩冲程由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高（一般为ε=16～22）。

压缩终点的压力为3000～5000kPa，压缩终点的温度为750～1000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）。

（3）做功冲程当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。

汽缸内气体的压力急速上升，最高达5000～9000kPa，最高温度达1800～2000K。

由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。

（4）排气冲程柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。

一般Tr=700～900K。

对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。

这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。

为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。

采用多缸发动机可以弥补上述不足。

现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

发动机工作原理（不爱好技术的就不要进来了）

第一节 发动机的分类和基本构造  1. 分类  车用内燃机（internal combustion engine），根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。

前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式内燃机（reciprocating engine）和旋转活塞式内燃机两种。

往复活塞式内燃机在汽车上应用最为广泛,是本课研究的重点。

汽车（automobile）发动机（主要指车用往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类方法可以把汽车发动机分成不同的类型，下面是其分类情况。

（1） 按照所用燃料分类  内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机（gasoline engine）和柴油机（diesel engine）（图1-1）。

使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。

汽油机与柴油机比较各有特点；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。

（2） 按照行程（stroke）分类  内燃机按照完成一个工作循环（operating cycle）所需的行程数可分为四行程内燃机（four - stroke cycle engine）和二行程内燃机（two - stroke cycle engine） （图1-2 ）。

把曲轴转两圈（720°），活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈（360°），活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。

汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

  （3） 按照冷却方式分类  内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机　（liquid - cooled engine）　和风冷发动机（air - cooled engine）（图1-3）。

水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液（coolant）作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片（fins）之间的空气作为冷却介质进行冷却的。

水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。

  （4） 按照气缸（cylinder）数目分类  内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机（single - cylinder engine）和多缸发动机（multi - cylinder engine ）（图1-4）。

仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。

 如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。

现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

  （5） 按照气缸排列方式分类  内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式（图1-5）。

单列式发动机（inline engine）的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°（一般为90°）称为V型发动机（V-type engine），若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机（opposed engine）。

  （6） 按照进气系统是否采用增压方式分类  内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机[naturary aspirated engine（non - supercharged engine）]和强制进气（增压式）发动机（supercharged engine ）（图1-6）。

汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。

  2. 基本构造  发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。

无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。

要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。

（1） 曲柄连杆机构 （图1-7）  曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。

而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

（2） 配气机构（图1-8）  配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入。

  气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。

配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

  （3） 燃料供给系统（fuel suppling system）（图1-9）  汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

  4） 润滑系统（lubricating system）（图1-10）  润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

  （5） 冷却系统（cooling system）（图1-11）  冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

  （7） 点火系统（igniting system）（图1-12）  在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

  （8） 起动系统（starting system）（图1-13）  

  要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。

发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。

  汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成,即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

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第二节 发动机常用术语  如图1-14所示:

  活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点TDC（Top Dead Center）。

  活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点BDC（Bottom Dead Center）。

  活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。

一般用Ｓ表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180°  曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。

通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即 S =2R 。

  活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。

一般用Vh表示：

  式中：

D－气缸直径，单位mm；  S－活塞行程，单位mm；  活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。

一般用Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即Va＝Vc＋Vh。

  多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。

一般用VL表示：

  式中：

Vh－气缸工作容积；  i － 气缸数目。

  压缩比（compression ratio）是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。

一般用ε表示。

  式中：

Va － 气缸总容积；  Vh － 气缸工作容积；  Vc － 燃烧室容积；  通常汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。

  每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。

汽车电子技术

汽车电子控制技术，其实就是汽车电子技术，主要专业的学汽车电控方面，汽车电路，诊断，检修，还有更高层次的电路设计，很不错的一个专业。

编辑本段基本信息

　　专业名称：

汽车电子技术

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编辑本段核心能力

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