汽车原理与结构-发动机工作原理.ppt

上次课内容回顾： 一、汽车基本组成 ●发动机 ●底盘 ●车身 ●电气及辅助 二、现代汽车布局形式 ●发动机前置后轮驱动 （FR） ●发动机前置前轮驱动 （FF） ●发动机后置后轮驱动 （RR） ●发动机中置后轮驱动 （MR) ●发动机前置全轮驱动 (4WD、nWD） 三、汽车行驶原理 总阻力、驱动力、附着力的概念及其关系 ● Ft＝Fη＝Mt/r ● ΣF = Ff＋Fw＋Fi＋Fj ● Fη＝Gη ● Fη ≥ Ft ≥ ΣF 第三章 汽车发动机 发动机是汽车的动力源。 目前商品化汽车中除少数电动汽车外，汽车 发动机都属于热能动力装置（热机）。本章节 将着重介绍热机中的往复活塞式内燃机。 动力发展历史上的曾出现过外燃机、内燃机、 涡轮机等。 §3.1 汽车发动机概述 一、热机简介 1、外燃机 外燃机包括蒸汽机、气轮机、热气机等，其工质 为中间物质（如空气、水等）。燃料燃烧所产生的 燃烧物不用于直接作功，而是驱动中间物质间接作功。 该类发动机普遍结构复杂、体积庞大、工作准备 时间长、效率低。 最早用于工业的蒸汽机工作效率仅达到0.3％，到 20世纪七十年代，蒸汽机的最高效率约15～30％。 2、内燃机 内燃机以燃料燃烧所产生的燃烧物作为工质直 接作功，是现代汽车动力的主要形式。 该类发动机具有外燃机难以比拟的优越性。 ●结构紧凑 ●体积小 ●工作便利 ●效率高 因此，内燃机 及其广泛地被用于 汽车动力。 内燃机分类 ●活塞运动方式:往复式、旋转式 ●所用燃料:汽油、柴油、气体、混合燃料等 ●冷却方式:水冷式、风冷式 ●燃烧室状态:增压式、非增压式 现代中小型汽油机普遍采用计算机控制电喷 式燃油供给，取代传统化油器。 3、内燃发动机发展趋势 汽车发动机的发展应适应于现代交通的需 求，即高效、安全、舒适、环保等。 汽车工业市场竞争加剧的环境下，道路交通 密度的增加，发动机技术体现了如下特点： ●燃烧效率、机械效率、输出功率提高 ●运行速度增加、工作噪声减小 ●输出平稳性、工作可靠性提高 ●废气排放减少 内燃发动机新技术 20世纪末至21世纪初，随着计算机技术的普 及，世界汽车列强加大了对发动机的开发力度， 设计与工艺水平都获得积极的发展。 如： ●椭圆气缸内燃机（提高燃烧效率） ●增压内燃机（提高输出功率） ●混合燃料发动机（减少排放污染） 目前乃至将来一个时期应用最广的水冷式、 四冲程往复活塞式发动机仍然是常规发动机的发 展主流。 §3.2 发动机原理与基本术语 一、内燃机基本原理 发动机的核心部件是气缸，即内燃机的燃烧 工作腔；燃烧后的物质直接驱动活塞，同过曲柄 滑块机构完成运动和动力的传递与输出。 （如图所示） 二、四冲程发动机 内燃机工作是由进气、 压缩、作功、排气四个阶段 组成，但一台能实用的发动 机，应配备各种辅助设备， 技术函盖机械、热力、电子、 化工等方面。发动机实际结 构要复杂得多。 三、基本术语 1、工作循环（四冲程） 内燃机工作是由进气、压缩、作功、排气四个 阶段组成的封闭工作过程，这些过程反复地进行使 内燃机得以持续工作。 2、活塞上下止点 按活塞顶面距曲轴回转中心距离来定义：远点 为上止点，近点为下止点。（如图） 3、活塞行程S 上下止点间的距离S。本结构中，活塞旋转一周， 活塞运动距离为S＝2×R（曲柄半径）。 4、气缸工作容积Vs 上下止点间所包容的气缸体积。 Vs＝πD2S/4×106（L） D——气缸内径（mm）；S——活塞行程（mm） 5、内燃机排量VL 内燃机所有气缸工作容积的总和。 VL＝i Vs i——内燃机缸数 一般内燃机气缸数有2、4、5、6、8等 6、燃烧室容积VC 活塞位于上止点时顶面与缸体下面所围成的空间。 7、气缸总容积Va 气缸总容积与气缸燃烧室容积之和。 Va＝ Vs ＋ VC 8、气缸压缩比ε 气缸总容积与气缸燃烧室容积之比。 ε＝ Va /VC＝1＋ Vs /VC 压缩比是内燃机的一个重要参数。 压缩比越大，燃烧爆炸前燃烧室内压力越大，温度 越高，同等条件下内燃机所能输出的功率将大。 一般发动机气缸压缩比取6：1～11.6：1，目前增 压内燃机可达到1：13左右。 9、负荷率ξ 内燃机在某一转速下发出的有效功率与该转速 下能发出的最大功率之比。