汽车构造第一章教案(上交)..doc

第 二 次课 摘 要 授课题目（章、节） 第一章 发 动 机 的 基 本 知 识 教学主要内容及重点难点： 主要内容：四冲程发动机的工作原理、发动机的总体机构、发动机的主要性能指标与特性、 内燃机名称及型号编制规则 重点难点：发动机的主要性能指标与特性 内 容 一、概述 （一）定义 1.发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。发动机是汽车最主要的总成之一，是汽车的动力来源。 2.热力发动机是将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的机器 （二）分类： 1.发动机分为内燃机和外燃机。（交通工具中用内燃机） 2.车用发动机分为活塞式内燃机和燃气轮机。（交通工具中用往复活塞式） 3.车用内燃机根据其燃料不同分为汽油机和柴油机。 （三）特点 内燃机汽车发动机的作用是将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转、燃料在气缸中燃烧，从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。 二、四冲程发动机的工作原理 发动机结构基本术语 1．上止点；活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点； 2．下止点活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置，称为下止点。 3．活塞行程上、下止点间的距离称为活塞行程，用s表示。 S=2R（R曲柄半径） 即曲轴每转一周，活塞完成两个行程。 4.燃烧室容积，活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用VC表示。 5.气缸工作容积活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh(L)表示。 式中 D——气缸直径，mm ； s——活塞行程，mm ； 6.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示，即： Va=Vc+Vh 7.发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示。 VL= Vhi 式中：i——发动机的气缸数。 8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。 ε=Va/ Vc=1＋Vh/ Vc ε表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。 汽油机一般为6-9(有的轿车可达9-11)，柴油机一般为16-22。 （二）四冲程汽油机的工作原理 四冲程发动机每完成一个工作循环需要经过进气、压缩、膨胀（做功）和排气四 个行程，对应活塞上下往复运动四次，相应的曲轴旋转了720度。 具体曲柄活塞运动状况如下图：注：示功图中曲线所围成的面积表示发动 机整个工作循环中气体在单个气缸内所做的功。 1.进气行程 进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，产生真空度，气缸内压力降到进气压力以下，在真空吸力作用下，通过化油器或汽油喷射装置雾化的汽油，与空气混合形成可燃混合气，由进气道和进气门吸入气缸内。进气过程一直延续到活塞过了下止点进气门关闭为止。接着上行的活塞开始压缩气体。 2.压缩行程 进排气门全部关闭，压缩缸内可燃混合气，混合气温度升高，压力上升。活塞临近上止点前，可燃混合气压力上升到0．6～1．5MPa左右，温度可达600～700k。 3.做功行程 在压缩行程接近上止点时，装在气缸盖上方的火花塞发出电火花，点燃所压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后放出大量的热量，缸内燃气压力和温度迅速上升，最高燃烧压力可达3～6MPa，最高燃烧温度可达2 200℃～2 500℃。高温高压燃气推动活塞快速向下止点移动，通过曲柄连杆机构对外作功。作功行程开始时，进、排气门均关闭。 排气冲程 可燃混合气体燃烧后生成的废气，必须从气缸中排出，以便进行下一个进气行程。 作功行程接近终了时，进气门关闭，排气门开启，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，曲轴由540度旋转到720度。废气再自身残余压力和活塞的推力作用下从气缸中排出，进入大气中。活塞到上止点附近时，排气冲程结束。由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可能将废气彻底排除干净，剩余部分废气称残余废气。 汽油机的工作过程 进气阀开关 排气阀开关 活塞运动 曲轴运动 冲程作用 能量的转化 气 冲程 开 关 向下 半周 吸入汽油和空气的混合物 —— 压缩 冲程 关 关 向上 半周 燃料混合物被压缩，温度升高，压强增大 机械能→内能 做功 冲程 关 关 向下 半周 燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴对外做功 内能→机械能 排气 冲程 关 开 向上 半周 排除废气 —— 说明 一个工作循环中，有两次内能与机械能的转化：压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能 T e表示，单位为N·m。有效扭矩是作用在活塞顶部的气