第二章   内燃机的基本工作原理及总体构造 本章主要内容： 1、有关汽车发动机的名词术语 2、四冲程内燃机的工作原理 3、二冲程内燃机的工作原理 4、汽车发动机的总体构造  第一节  四冲程发动机的工作原理 一、内燃机的基本名词术语 1、上止点（下止点） 定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近)处。即活塞的最高（低）位置。 2、活塞冲程S 定义：活塞上、下止点之间的距离。 若曲柄半径为R，则：S＝2R  3、气缸工作容积（气缸排量）Vs 定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 定义式： Vs=（ π/4 ）D2S 常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。 4、发动机排量（发动机工作容积）VL 定义：发动机各气缸工作容积的总和。 定义式：VL＝ Vs*i          i:发动机气缸数。 5、燃烧室容积Vc 定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。  6、气缸总容积Va 定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。 定义式：Va＝Vs＋Vc 7、压缩比εc 定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。 定义式：εc＝Va/ Vc 物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。 柴油机εc：14～22 汽油机εc：6～9（轿车有的达到9～11）   二、单缸四冲程汽油机的工作原理 1、进气冲程 活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门打开，排气门关闭 曲轴：旋转从  0℃A~180℃A 进气终了压力：pde＝0.075～0.09  Mpa  进气终了温度：Tde＝370～400  K  2、压缩冲程 活塞：从下止点移动到上止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从180℃A～360℃A 压缩终了压力：pco＝0.8～2.0   Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～700  K     爆燃：由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。 后果：轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。 现象：发生爆燃时，有尖锐的金属敲击声传出。 表面点火：由燃烧室内炽热表面（如排气门头、火花塞电极、积碳）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。 后果：发动机的性能下降，零部件寿命降低。 现象：发生表面点火时，有沉闷的敲击声传出。  3、做功冲程 活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360℃A～540℃A 最高压力：pmax＝3.0～6.5   Mpa 最高温度：Tmax＝2200～2800  K 膨胀终了压力：pex＝0.3～0.6  Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1200～1500  K  4、排气冲程 活塞：从下止点移动到上止点 气门：进气门关闭，排气门开启 曲轴：旋转从540℃A～720℃A 排气终了气体压力（残余废气压力）：            p`r＝0.105～0.115 Mpa 排气终了气体温度（残余废气温度）：           T`r＝900～1100  K 二、单缸四冲程柴油机的工作原理 1、进气冲程 与汽油机主要区别：进入气缸的是纯空气。 进气终了压力：pde＝0.08～0.09Mpa 进气终了温度：Tde＝340～380K  2、压缩冲程 与汽油机的主要区别： 压缩比高于汽油机；在压缩过程快要结束的时候，喷油器向气缸内喷入柴油。当油与空气混合后在高压下达到其自燃点就开始着火燃烧。 压缩终了压力：pco＝3.0～5.0 Mpa 压缩终了温度：Tco＝750～1000K  3、做功冲程 柴油机由于是边喷油、边混合、边燃烧，所以，所以最开始虽然活塞有所下行，但气缸内的压力基本不变。 最高压力：pmax＝4.5～9Mpa 最高温度：Tmax＝1800～2500K 膨胀终了压力：pex＝0.2～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1000～1200K   4、排气冲程 排气终了气体压力：p`r＝0.105～0.12Mpa 排气终了气体温度：T`r＝700～900K  四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较 （p：Mpa   ；T：K） 三、四冲程汽油机、柴油机特点比较 1、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。    汽油机：be=270～325    g/(kw.h)    柴油机: be=214～285    g/(kw.h) 2、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。 3、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。 4、柴油机转速低于汽油机 原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。             2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油机。     5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。 6、柴油机启动困难，汽油机易启动。         第二节  二冲程内燃机的工作原理 二冲程内燃机： 一、结构介绍 1、????????? 换气机构（气孔、气阀） 2、????????? 曲轴箱扫气、扫气泵扫气 3、??????? 活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气 4、????????? 活塞裙部较长，有缺口等  二、二冲程汽油机的工作原理 （一）结构介绍 （二）工作原理 1、第一冲程 活塞：从下止点到上止点 活塞上方：换气；三孔关闭后，压缩可燃混合气 活塞下方：新鲜混合气由进气口进入曲轴箱 曲轴：旋转从0℃A～180℃A 2、第二冲程 活塞：从上止点到下止点 活塞上方：可燃混合气燃烧膨胀做功；排气口露出后排气；扫气口露出后开始扫气。 活塞下方：进气口被下移地活塞关闭后新鲜混合气被下移的活塞预压缩，扫气口露出后，被预压缩的新鲜气体经过扫气口进入活塞上方的气缸内。 曲轴：旋转从180℃A～360℃A 示功图：  三、二冲程柴油机的工作原理 （一）结构介绍        1、有排气阀，无排气口。        2、进气口设置在气缸上部，进气口和扫气口为同一气口。        3、通过扫气泵扫气。         （二）工作原理 第一冲程：活塞从下止点到上止点。 最开始，通过扫气泵换气；当进气口被关闭后，对进入到气缸内的空气进行压缩；快到上止点时喷油器喷油入燃烧室，油气混合自燃起来。 第二冲程：活塞从上止点到下止点。 气缸内的燃气燃烧膨胀做功；活塞下移排气阀打开排气；露出扫气孔后开始利用扫气泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。 四、二冲程汽油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较） （一）优点： 1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的功率理论上是四冲程发动机的2倍。 2、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以发动机运转比较平稳。 3、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。 4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。 所以摩托车上多用。 （二）缺点： 1、废气不易排除干净。 2、换气时减少了有效工作行程。 3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪费，经济性下降。 4、同时造成环境污染。  第三节   发动机主要性能指标与特性 一、主要性能指标 （一）动力性指标 1、有效转矩Ttq（N.
第二章 陈家瑞汽车构造课件 内燃机的基本工作原理和总体构造.ppt