6.发动机工作原理（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（北理工版）

发动机工作原理 一、四冲程汽油机工作原理 四冲程汽油机在四个活塞行程内完成进气、压缩、做功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。 1. 进气行程 （图2 （a ）） 活塞 3 在曲轴 6 的带动下从上止点向下止点运动，此时排气门 8 关闭，进气门 2 开启。气缸 4 容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。活塞运动到下止点，进气门关闭。 下一页 返回 2. 压缩行程 （图2 （b ）） 进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时，进、排气门均关闭。随着活塞运动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高。压缩终了时，气缸内气体的压力为 0.8～1.5 MPa，温度为 600～750 K。压缩行程的示功图如图 2-3（b） 所示， c 点为压缩行程终点，也是压缩行程上止点。 压缩行程有利于混合气的迅速燃烧并可提高发动机的有效热效率。压缩比 ε 太大，容易发生爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。 上一页 下一页 返回 3. 做功行程 （图2 （c ）） 压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能，燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转做功。 上一页 下一页 返回 4. 排气行程 （图2 （d ）） 排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，燃烧产生的废气在其自身剩余压力和活塞的推动下，经排气门、排气管 9 排出气缸。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。 排气行程终了时，在燃烧室内尚残留少量残余废气。因为排气系统有阻力，所以残余废气的压力比大气压力略高，为 0.105～0.12 MPa，温度为 900～1 100 K。在示功图（见图3（d））上的曲线 br 代表排气行程。 上一页 下一页 返回 二、四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、做功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同。只是由于柴油黏度比汽油大，不易蒸发，自燃温度比汽油低，因此，柴油机在混合气形成方法及着火方式上不同于汽油机。 上一页 下一页 返回 1. 进气行程 （图4 （a ）） 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此，进气行程结束时气缸内气体的压力较高，为 0.085～0.095 Mpa；温度较低，为 310～340 K，大大超过了柴油的自燃温度（约 500 K）。 上一页 下一页 返回 2. 压缩行程 （图4 （b ）） 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达 3～5 MPa，温度可高达750～1 000 K。 3. 做功行程 （图4 （c ）） 在压缩行程结束时，喷油泵 3 将柴油泵入喷油器 1，并通过喷油器喷入燃烧室 4。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此，柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，推动活塞下行做功，并通过连杆带动曲轴旋转对外输出。 上一页 下一页 返回 4. 排气行程 （图4 （d ）） 排气终了时气缸内残余废气的压力为 0.105～0.12 MPa，温度为 700～900 K。 柴油机与汽油机相比，各有特点。柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低 30%左右，故燃油经济性较好，且柴油机没有点火系统的故障。一般载质量在 7 t 以上的载货汽车多用柴油机。但柴油机转速较汽油机低（一般最高转速在 2 500～3 000 r/min）、质量大、制造和维修费用高（因为喷油泵和喷油器加工精度要求较高）。目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服，它的应用范围正在向中、轻型载货汽车扩展。国外有的轿车也采用柴油机，其最高转速可达 5 000 r/min。 上一页 下一页 返回 三、发动机性能指标 评价一台发动机好坏，需要有一批性能指标来衡量。常见的性能指标有动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标、可靠性能指标和耐久性能指标等。 上一页 下一页 返回 （一）动力性能指标 1. 有效转矩 发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩，以 T e 表示，单位为 N·m。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡，可以用发动机台架试验方法测得。 2. 平均有效压力 平均