1.1发动机的工作原理（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（北理工出版社）

1.1 发动机的工作原理 1.1 发动机的工作原理 大多数的汽车用的都是四冲程发动机。冲程指的是活塞由一端向另一端的运动，例如活塞从上端运动到下端就是一个冲程。当活塞从下端又回到上端则是另外一个冲程。在四冲程发动机里，一个工作循环是由四个冲程所组成的。 任务1:汽油发动机工作原理 内燃机必须首先吸入空气一燃油混合气，然后将之压缩，进而点燃它，最后排出废气。这些都是在活塞的四个冲程中完成的(图1-1)。 循环的第一个过程叫做进气行程(图1-1 (a))。在活塞由上止点(TDC)向下移动的过程中，进气门打开以便汽化的空气一燃油混合物能由大气压入汽缸。 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 在活塞移动过程中，汽缸内形成一定的真空度(低压)。因为气体都是由高压向低压运动，所以空气和燃料的混合物就由进气门被压入汽缸。在活塞到达下止点(BDC)后，进气门关闭，进气行程结束。在活塞到达下止点之后关闭进气门可以增加进气量。即使活塞运动到了其行程的末端不能再产生真空，但由于混合气比纯空气重，所以还是有多余的混合气进入汽缸。另外，在活塞到达BDC后，气流的惯性也可以帮助增加进气。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 当活塞开始返回TDC时，压缩行程就开始了(图1-1(b))。这时，进、排气门均关闭，将空气一燃油混合气困在燃烧室内。随着活塞向TDC移动，混合气被压缩。当混合气分子被紧紧压在一起时，它们开始生热。活塞到达TDC时，混合气被充分压缩并高度可燃。压缩混合气是为了方便点火和燃烧剧烈。点火系统恰好在曲轴转过TDC约100的时刻跳火来产生最大的发动机功率。这确保了活塞在刚要向下移动、汽缸容积显著增大之前峰值压力能够作用在活塞上。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 当电火花将压缩的混合气点燃时，燃烧迅速引起气体体积急剧膨胀，就开始了做功行程(图1-1(c))。膨胀的气体产生一个作用于活塞的压力推动活塞向下运动。只有做功行程中活塞的向下运动才能使发动机输出功率。在做功行程进、排气门都保持关闭。 当做功行程结束且活塞到达BDC时，排气行程开始(图1-1(d))。在活塞到达BDC前，排气门就预先打开。活塞由BDC移至TDC，废气在活塞的推动下经排气门排入汽车排气系统。活塞达到TDC时，进气门开启，在曲轴转过TDC几度后排气门关闭。在一定的曲轴转角内进、排气门同时开启的现象叫做气门重叠。气门重叠利用空气的流动性使进气更充分，排气更干净。在活塞开始进气行程时，又开始下一个工作循环。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 任务2:柴油发动机工作原理 柴油发动机和汽油发动机有许多相似的部件，但柴油发动机没有火花塞和点火线圈组成的 点火系统。柴油发动机用燃烧室内压缩空气的热量来点燃混合气，而不是点火系统发出的电火花。喷油器将燃料直接喷入燃烧室。活塞完成其压缩行程时，燃油将在高压下被雾化并从喷油器喷出。压缩空气产生的热量足以点燃被喷入汽缸的燃油，这就开始了做功行程(图1-2)。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 既然柴油机是依靠将进气加热到一定的温度来点燃燃油的，那么可以利用进气预热的方法来解决发动机的冷启动，一些厂商利用电热塞来完成这项工作。进气预热的其他方法包括在进气系统中采用加热电网。除了点火方式不同之外，柴油机和汽油机还有其他的不同(表1-1)。 柴油发动机的燃烧室设计是根据不同燃烧特性来设计的，一般有三种常用的燃烧室设计: ①直喷式燃烧室。直喷式燃烧室位于活塞内，燃油被直接喷入燃烧室中央，由于燃烧室的形状，会产生涡流效应。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 ②预燃室燃烧室。预燃室燃烧室是一个更小的，与主燃烧室相连的第二个燃烧室。燃料被喷入预燃室，在那里开始燃烧，然后传播到主燃室。因为燃料不是直接喷入活塞顶部，因此也称这类柴油喷射为间接喷射。 ③涡流室式燃烧室。涡流室式燃烧室的设计是为了在压缩空气时能够产生涡流。当燃料被喷入空气涡流中时，可以实现更高效的燃烧。 柴油发动机也分为两冲程和四冲程的，但是和汽油发动机一样，当前的汽车采用的都是四冲程柴油发动机。 上一页 下一页 返回 1.1 发动机的工作原理 相关知识: 发动机通常可按照循环数、汽缸数、汽缸的布置形式以及气门机构进行分类。发动机的其他描述还包括凸轮轴数、燃油与点火系统的种类。发动机的大小用发动机排量来区别。 一个汽缸不足以满足现代汽车的动力要求。大多数汽车的发动机都是4缸、5缸、6缸、8缸、10缸或12缸。厂商要采用多少汽缸是由发动机的工作量决定的。一般来讲，发动机的汽缸数越多，它的动力输出就越多，并且缸数越多，一个720度的工作循环所产生的功率脉冲就越多，这样发动机的运行就较平稳。 上一页 下一页 返回 1.1