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第1章  汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)總論 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.能正確描述發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、作用和發(fā)動(dòng)機(jī)的常用術(shù)語(yǔ)定義； 2.能簡(jiǎn)單敘述發(fā)動(dòng)機(jī)基本工作原理； 3.能夠正確描述發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造。 什么是發(fā)動(dòng)機(jī)？ 發(fā)動(dòng)機(jī)（Engine）是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括如發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等）、外燃機(jī)（斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽機(jī)等）、電動(dòng)機(jī)等。如發(fā)動(dòng)機(jī)通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。發(fā)動(dòng)機(jī)既適用于動(dòng)力發(fā)生裝置，也可指包括動(dòng)力裝置的整個(gè)機(jī)器（如：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)）。發(fā)動(dòng)機(jī)最早誕生在英國(guó)，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的概念也源于英語(yǔ)，它的本義是指那種“產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械裝置”。 一、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 (2) 按照冷卻方式分類(lèi) (3) 按照氣缸數(shù)目分類(lèi) (4) 按照氣缸排列方式分類(lèi) 什么是L型發(fā)動(dòng)機(jī)呢？ 又稱(chēng)“直列”(LineEngine)發(fā)動(dòng)機(jī)，是指汽缸是按直線排列的，它所有的汽缸均按同一角度并排成一個(gè)平面。“直列”一般用L代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)動(dòng)機(jī)代號(hào)。 思考L3、L4、L5、L6代表的含義？ L3：表示直列3缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 L4：表示直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 L5：表示直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 L6：表示直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 L4型發(fā)動(dòng)機(jī)工作示意圖 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)做功過(guò)程 直列發(fā)動(dòng)機(jī)做工過(guò)程圖 請(qǐng)思考直列發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性好，體積小穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛。 缺點(diǎn)：當(dāng)排氣量和汽缸數(shù)增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度將大大增加。 直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，一般廣泛運(yùn)用于2.2升排量以下的發(fā)動(dòng)機(jī)中。 直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，目前的佼佼者就是著名的BMW，BMW直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)凝聚了當(dāng)今量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的頂尖技術(shù)，堪稱(chēng)直列6缸的巔峰之作。 V型發(fā)動(dòng)機(jī) 將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定的夾角布置在一起，使兩組汽缸形成兩個(gè)有一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形，故稱(chēng)V型發(fā)動(dòng)機(jī)。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)的工作示意圖 V型發(fā)動(dòng)機(jī)的高度和長(zhǎng)度尺寸小，在汽車(chē)上布置起來(lái)較為方便。尤其是現(xiàn)代汽車(chē)比較重視空氣動(dòng)力學(xué)，要求汽車(chē)的迎風(fēng)面越小越好，也就是要求發(fā)動(dòng)機(jī)蓋越低越好。 常見(jiàn)的V型發(fā)動(dòng)機(jī)有V6、V8、V10、V12。還有V3、V5以及V16。 顧名思義，V代表發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸成V型排列，一般是60度，這樣可以抵消運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的震動(dòng)，更加穩(wěn)定。也有75度和72度的。雷諾賽車(chē)甚至用了超過(guò)90度的廣角V10引擎。 思考V型發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定（針對(duì)V6、V8、V12）、節(jié)省空間、有利于降低車(chē)身的風(fēng)阻系數(shù)。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于保養(yǎng)和維修，并且造價(jià)較高。同時(shí)，V3、V5包括V10都由于其結(jié)構(gòu)或排量的原因，并不非常穩(wěn)定，尤其是作為F1發(fā)動(dòng)機(jī)的V10 3L引擎，更是需要投入大量的精力和經(jīng)費(fèi)用于保證其穩(wěn)定性。 代表車(chē)型：奧迪的A6、法拉利360、保時(shí)捷carrear GT、奔馳S600。分別使用V6，V8，V10，V12發(fā)動(dòng)機(jī)。而V3主要是出現(xiàn)在一些摩托車(chē)上，V5據(jù)說(shuō)在上一代大眾高爾夫上有使用。而V16則在一些豪華的老爺車(chē)上可以找到。 什么是H型發(fā)動(dòng)機(jī)？ H型發(fā)動(dòng)機(jī)及水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，這也是V型發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，只不過(guò)V的夾角變成了180度了，一般為4缸或6缸。 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：低重心，產(chǎn)生的橫向震動(dòng)容易被支架吸收、平順性好，有效將全車(chē)較重的發(fā)動(dòng)機(jī)重心降低，更容易達(dá)到整體平衡.低振動(dòng)：活塞運(yùn)動(dòng)的平衡良好（180度左右抵消）。相比直列式，在曲軸方面所需的平衡重減少，有助轉(zhuǎn)速提升。它能保持650轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)的工作。同樣相比其它發(fā)動(dòng)機(jī)行駛油耗最低。 缺點(diǎn)：造價(jià)高，發(fā)動(dòng)機(jī)太寬，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)成本高。 目前世界上只有“保時(shí)捷”和“斯巴魯”兩家汽車(chē)制造商生產(chǎn)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的工作示意圖 W發(fā)動(dòng)機(jī) W型發(fā)動(dòng)機(jī)，W型發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)大眾專(zhuān)屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。將V型發(fā)動(dòng)機(jī)的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯(cuò)開(kāi)（如帕薩特W8的小角度為15度），就成了W型發(fā)動(dòng)機(jī)�；蛘哒f(shuō)W型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排列形式是由兩個(gè)小V形組成一個(gè)大V形。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)W型發(fā)動(dòng)機(jī)還應(yīng)屬V型發(fā)動(dòng)機(jī)的變種。 大眾系列 W型發(fā)動(dòng)機(jī)的特性？ 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)更緊湊，可以容納更多的汽缸數(shù)，有更大的排量。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性也不好。 由于專(zhuān)利的原因，這種發(fā)動(dòng)機(jī)只在大眾和奧迪，布加迪等少量車(chē)上可以見(jiàn)到，在歐版大眾高爾夫、歐版大眾帕薩特以及奧迪A8上，分別裝備著W6，W8和W12發(fā)動(dòng)機(jī)。 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)全稱(chēng)為三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。 它是一種特殊的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子活塞為一個(gè)凸弧邊三角形，當(dāng)轉(zhuǎn)子在近似橢圓的外旋輪線缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，弧邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)與缸壁保持接觸，從而使轉(zhuǎn)子弧面同缸壁之間形成三個(gè)相互分隔的工作室。這三個(gè)工作室的容積大小隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而周期性變化，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，各個(gè)工作室都能完成一次四個(gè)沖程的過(guò)程，這四個(gè)沖程同活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)沖程相對(duì)應(yīng)，從而形成完整的工作循環(huán)。 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：升功率高，適合高轉(zhuǎn)速，括體積較小、重量輕、低重心、震動(dòng)小等。 缺點(diǎn)：費(fèi)油，污染環(huán)境，還有機(jī)器的壽命比較短。 目前只有馬自達(dá)公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用在汽車(chē)之上，其典型的就是馬自達(dá)RX-7 RX-8等車(chē)型 潛艇使用的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) (5) 按照所用燃料分類(lèi) (6) 按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類(lèi) （7）：按照是否電噴分類(lèi) （8）：按照噴油位置的分類(lèi)  （9）：按氣門(mén)的多少分： 二、發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語(yǔ) 1.發(fā)動(dòng)機(jī)能量和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)： 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程是周期性地將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程。 經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣，每進(jìn)行一次稱(chēng)為一個(gè)工作循環(huán)。 曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。 曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)二次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。 單缸發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 1.上止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文縮寫(xiě)詞TDC表示。 2.下止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文縮寫(xiě)詞BDC表示。 3.活塞行程（S） 上、下止點(diǎn)間的距離。 4.曲柄半徑（R） 與連桿下端（即連桿大頭）相連的曲柄銷(xiāo)中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離（mm）。　 顯然，S=2R。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞移動(dòng)兩個(gè)行程。 5.氣缸工作容積(Vh) 活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間容積(L)。　Vh =πD 2s/4×106　　　 式中 D——氣缸直徑，mm。 S——活塞行程，mm。 V——氣缸工作容積，L。  6.燃燒室容積(Vc ) 活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(L)。 7.發(fā)動(dòng)機(jī)排量(VL)： 發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和（L）。設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)為i， 則　 VL = Vh i　　　　 8.氣缸總?cè)莘e(Va) 活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱(chēng)為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即 Va= Vh +Vc 9.壓縮比（ε） 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，即 ε=Va/Vc=1+Vh/Vc 三、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 1.四沖程汽油機(jī)工作原理 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理 四沖程汽油機(jī)工作原理 1.進(jìn)氣行程 活塞由曲軸帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉。活塞上腔容積增大，在真空吸力的作用下，經(jīng)過(guò)濾清的空氣與汽油形成混合氣，經(jīng)進(jìn)氣門(mén)被吸入氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，停止進(jìn)氣，進(jìn)氣行程結(jié)束。 2.壓縮行程 活塞在曲軸的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉，活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。氣體壓力和溫度同時(shí)升高，混合氣進(jìn)一步混合，形成可燃混合氣。此時(shí)，氣缸內(nèi)壓力為600~1500kPa，溫度600~800K ，遠(yuǎn)高于汽油的點(diǎn)燃溫度， 很容易點(diǎn)燃。 但汽油機(jī)的壓縮比過(guò)高會(huì)引起爆燃和表面點(diǎn)火等不 正常的燃燒現(xiàn)象，一般在6~9之間，現(xiàn)代轎車(chē)汽油機(jī) 的在9~11之間。 3.作功行程 壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。 四沖程汽油機(jī)工作原理 4.排氣行程 在作功行程終了時(shí)，排氣門(mén)被打開(kāi)，活塞在曲軸的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門(mén)排出氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，排氣門(mén)關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。 小 結(jié) 1.發(fā)動(dòng)機(jī)自行運(yùn)轉(zhuǎn)之前需要外力完成進(jìn)氣和壓縮兩個(gè)沖程，通常用人力、電動(dòng)機(jī)等帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.在四個(gè)沖程中只有作功沖程是活塞帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其他三個(gè)沖程都是曲軸帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng) 。 3.在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)各開(kāi)啟一次。 一個(gè)工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)720°（2圈）；活塞上、下運(yùn)動(dòng)四次（4個(gè)行程）。 小 結(jié) 4.發(fā)動(dòng)機(jī)著火的基本條件是 油：有油，混合氣濃度合適。 電：能產(chǎn)生足夠的火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。 氣：氣缸有足夠壓力。 點(diǎn)火正時(shí)：壓縮沖程上止點(diǎn)前點(diǎn)火。 配氣正時(shí)：定時(shí)將進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)關(guān)。 四沖程柴油機(jī)工作原理 四沖程柴油機(jī)工作原理 1.進(jìn)氣行程 曲軸帶動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟， 排氣門(mén)關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸增大，形成真空 度，在真空吸力作用下，新鮮空氣被吸入氣缸。 2.壓縮行程 曲軸帶動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟， 排氣門(mén)關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸減小，空氣被壓 縮，壓力、溫度升高。 四沖程柴油機(jī)工作原理 3.作功行程 壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器噴入氣缸內(nèi) 的高壓空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣，柴油 自行著火燃燒，氣缸內(nèi)壓力、溫度急劇升高，推動(dòng)活塞由 上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功。 4.排氣行程 在作功終了時(shí)，排氣門(mén)被打開(kāi)，曲軸帶動(dòng)活塞由下止 點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作 用下，自排氣門(mén)排出氣缸。 不同點(diǎn)7uj紅軟基地

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