【文章內(nèi)容簡介】 出，排氣門打開。 重點分析： 要求學(xué)生 理解掌握 四沖程 汽油機各個沖 程的工作特點 圖 210： 四沖程 汽油機示功圖 進(jìn)氣行程 二、汽油機的工作原理 1．進(jìn)氣行程 （如圖 210 示功圖 ra 段曲線 ） 由進(jìn)氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉 進(jìn)氣提前角：進(jìn)氣門打開時刻與活塞位于上止點之間的曲軸轉(zhuǎn)角（為了獲得較多的充氣量，活塞到達(dá)上止點前就開始開啟） 進(jìn)氣晚關(guān)角：活塞到達(dá)下止點時刻與進(jìn)氣門關(guān)閉時刻之間的曲軸轉(zhuǎn)角。（利用空氣流動的慣性及氣體的動量，使更多的空氣充入氣缸。） 進(jìn)氣終了時刻：氣缸壓縮壓力 p=~大氣壓；氣缸溫度T=370~400K。 圖 211： 四沖程 汽油機示功圖 壓縮行程 2．壓縮行程 （如圖 211 示功圖 ac 段曲線 ） 由進(jìn)氣門關(guān)閉到活塞移到上止點（成為壓縮上止點）為止。 進(jìn)排氣門都關(guān)閉。 活塞上行，氣缸內(nèi)氣體被壓縮，缸內(nèi)壓力溫度都升高： p=~；T=600~700K。 圖 212： 四沖程 汽油機 3．作功行程（燃燒及膨脹行程） （如圖 212 示功圖 czb 段曲線 ） Page 17/290 示功圖 作功行程 在壓縮上止點前 10~15 186。CA，火花塞跳火，點燃可燃混合氣，形成火焰中心。 高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊滦?，對外作功?p=3~5MPa； T=2200~2700K。 右圖 213： 四沖程 汽油機示功圖 排氣行程 4．排氣行程 （如圖 213 示功圖 br 段曲線 ） 從排氣門開啟到排氣門關(guān)閉的時刻 排氣提前角：在活塞到達(dá)下止點之前與下止點之間的曲軸轉(zhuǎn)角。 排氣晚關(guān)角：在上止點與排氣門關(guān)閉這一時期曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。 在活塞到達(dá)下止點之前 30~80 186。CA，膨脹行程還沒有結(jié)束的時刻就將排氣門打開。（原因：氣門有一定的開啟時間，利用壓差 ,使排氣徹底，利用氣流的慣性多排出一部分廢氣，減少殘余廢氣） 氣門重疊角：在排氣門關(guān)閉之前，進(jìn)氣門就已打開，進(jìn)排氣門同時 開啟時期所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角 要求學(xué)生 理解繪制 四沖程 汽油機示功圖 圖 214： 四沖程 汽油機示功圖 ra 段：進(jìn)氣行程 ac 段：壓縮行程 czb 段：作功行程 br 段：排氣行程 5．汽油機示功圖 （如圖 214） 重點分析： 要求學(xué)生 理解掌握 四沖程柴油 機各個沖程的工作特點 三、柴油機的工作原理 1．進(jìn)氣行程 在柴油機進(jìn)氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈空氣。由于柴油機進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，殘余廢氣的溫度較低，因此進(jìn)氣行程結(jié)束時氣缸內(nèi)氣體的壓Page 18/290 力較高，約為 ~。 2．壓縮行程 因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力可高達(dá) 3~5 Mpa，溫度可高達(dá) 750~1000K。 3．作功行程 在壓縮行程結(jié)束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈細(xì)霧狀。細(xì)微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合起。由于氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)做功。 在做功行程中，燃燒 氣體的最大壓力可達(dá) 6~9 Mpa，最高溫度可達(dá)1800~2200K。做功結(jié)束時壓力約為 ~ Mpa，溫度約為 1000~1200K。 4．排氣行程 排氣行程與汽油機類似，排氣終了時氣缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為~，溫度為 700~900K。 要求學(xué)生 理解繪制 四沖程柴油 機示功圖 圖 215： 四沖程 汽油機示功圖 ra 段：進(jìn)氣行程 ac 段：壓縮行程 czb 段：作功行程 br 段：排氣行程 5．柴油機示功圖 （如圖 215） 簡要介紹： 要求學(xué)生 理解 二沖程發(fā)動 機的特點及工作 過程 圖 216：二沖程發(fā)動機喚起機構(gòu) 四、二沖程發(fā)動機工作原理 1．特點 二沖程發(fā)動機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉(zhuǎn)一圈的時間內(nèi)完成的。經(jīng)過兩個沖程完成一個工作循環(huán)，包括進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個過程；沒有專門的配氣機構(gòu)。 2．換氣機構(gòu)（如圖 216） 沒有進(jìn)排氣門，換氣是通過三個孔（進(jìn)氣孔、排氣孔、掃氣孔）來實現(xiàn) 3．工作過程 以采用曲軸箱掃氣的單缸二沖程汽油機為例： 上行沖程： 活塞上移，三個孔均關(guān)，開始壓縮氣體，同時，活塞上移使曲軸箱出現(xiàn)真空，上行到進(jìn)氣孔打開時，新鮮混 合氣進(jìn)入曲軸箱。 下行沖程： 活塞接近下止點時，電火花產(chǎn)生點燃可燃混合氣，使其溫度、壓力上升，推動活塞下行作功，行致排氣口打開，廢氣排出。另外，進(jìn)氣口關(guān)閉，下行活塞使其壓縮，受壓氣體經(jīng)掃氣口進(jìn)入氣缸，完成換氣過程。 Page 19/290 要求學(xué)生 了解 二沖程發(fā)動機 示功圖 圖 217：二 沖程 汽油機示功圖 a：排氣孔關(guān)閉 ac：壓縮過程 czb：作功過程 b：排氣孔打開 bf：先期排氣階段 f：掃氣孔開啟 fdh：掃氣過程 h：掃氣孔關(guān)閉 ha：額外排氣階段 4．二沖程發(fā)動機示功圖 （如 圖 217） 要求學(xué)生 理解 二沖程與四沖程發(fā)動機工作原理上的區(qū)別 歸納小結(jié)： 概括基本內(nèi)容，歸納重點內(nèi)容，布置下一講的主要教學(xué)內(nèi)容 5．二沖程與四沖程發(fā)動機的比較 （ 1）曲軸每轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)，做功一次。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速相同時，二沖程發(fā)動機單位時間的做功次數(shù)是四沖程發(fā)動機的兩倍。由于曲軸每轉(zhuǎn)一周做功一次，因此曲軸旋轉(zhuǎn)角速度比較均勻。 （ 2）二沖程發(fā)動機換氣過程時間短，僅為四沖程發(fā)動機的 1/3左右。另外，進(jìn)排氣過程幾乎同時進(jìn)行，利用新氣掃除廢氣，新氣可能流失，廢氣也不易清除干凈。 （ 3）曲軸箱換氣方式二沖程發(fā)動機 因為沒有進(jìn)排氣門，結(jié)構(gòu)大大簡化。 （ 4）綜上所述，二沖程優(yōu)缺點可概括如下： 優(yōu)點：功率大、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、配氣機構(gòu)簡單 缺點：作功沖程多、機件受熱程度增加、經(jīng)濟性差、燃油消耗率高、潤滑條件差 Page 20/290 汽車工程系教案 200 /200 學(xué)年 第 學(xué)期 課程名稱：汽車構(gòu)造（一） 授課教師： 班級： 第 04 講 題目： 第二章 發(fā)動機工作原理與總體構(gòu)造 第 04 講 發(fā)動機性能指標(biāo) 第 周 星期 本講教學(xué)目標(biāo)： 知識點 ： 動力性指標(biāo)和 經(jīng)濟性指標(biāo) 速度特性和負(fù)荷 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱 能力點 ： 熟練掌握發(fā)動機各性能指標(biāo) 了解發(fā)動機速度特性和負(fù)荷 了解內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)定 本講主要內(nèi)容： 發(fā)動機速度特性和負(fù)荷 發(fā)動機動力性指標(biāo)和經(jīng)濟性指標(biāo) 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)定 本講教學(xué)要求及適合專業(yè)： 汽車檢測與維修專業(yè)（ 2 課時） 汽車維修與營銷專業(yè)（ 2 課時） 汽車電子技術(shù)專業(yè) （ 2 課時） 汽車制造與維修專業(yè)（ 2 課時） 重點講解 動力性指標(biāo)和 經(jīng)濟性指標(biāo) 、 速度特性和負(fù)荷 簡介 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱 教學(xué)重點： 主要性能指標(biāo) 速度特性和負(fù)荷 教學(xué)難 點： 速度特性和負(fù)荷 教學(xué)方法及手段： 重點介紹、簡要介紹、歸納小結(jié)、多媒體 作業(yè)或課外閱讀資料： 同步學(xué)習(xí)《汽車構(gòu)造課程建設(shè)》中的《汽車發(fā)動機網(wǎng)絡(luò)教程》 具體書面作業(yè)從《汽車發(fā)動機網(wǎng)絡(luò)教程》獲取，由教師根據(jù)不同專業(yè)要求布置 Page 21/290 本講教學(xué)內(nèi)容： 重點介紹： 一、主要性能指標(biāo) 發(fā)動機的性能指標(biāo)是用來衡量發(fā)動機性能好壞的標(biāo)準(zhǔn) 要求學(xué)生 理解掌握 發(fā)動機動力性指標(biāo)的概念 1．動力性指標(biāo) 概念：指內(nèi)燃機對外作功能力的指標(biāo) （ 1）有效轉(zhuǎn)矩 Te 曲軸傳給汽車傳動系的轉(zhuǎn)動力矩。單位： N m （ 2）有效功率 Pe 發(fā)動機曲軸的輸出功率 Pe = Te（ 2πn / 60） 103 （ KW） 式中： Te — 有效扭矩，單位為 N m n — 曲軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min 標(biāo)定功率： 并不是該內(nèi)燃機所能發(fā)出的最大功率，而是內(nèi)燃機出廠時根據(jù)使用目的而調(diào)整的。由于使用目的的不同，同一種內(nèi)燃機的標(biāo)定功率可以不同： 十五分鐘功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn) 15 分鐘的最大有效功率 一小時功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn) 1 小時的最大有效功率 十二小時功率：內(nèi)燃機允許連續(xù)運轉(zhuǎn) 12 小時的最大有效功率 持續(xù)功率：內(nèi)燃機允許長期連續(xù)工作 的最大有效功率 （ 3）曲軸轉(zhuǎn)速 指曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用 n 表示，單位為 r/min。 在標(biāo)定功率時的轉(zhuǎn)速為標(biāo)定轉(zhuǎn)速 要求學(xué)生 理解掌握 發(fā)動機經(jīng)濟性指標(biāo)的概念 2． 經(jīng)濟性指標(biāo) 概念：是指內(nèi)燃機的生產(chǎn)成本、運轉(zhuǎn)中的消耗以及修理費用等各項指標(biāo)。通常用燃油消耗率來評價內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能 （ 1）有效燃油消耗率 be 發(fā)動機每發(fā)出一千瓦有效功率在一小時內(nèi)所消耗的燃油量 be =（ B / Pe） 103 （ g/KW h） 式中： B — 每小時的燃油消耗量， kg/h Pe— 有效功率， kW 要求學(xué)生 了解 發(fā)動機環(huán)保 性指標(biāo) 要求學(xué)生 了解 發(fā)動機強化指標(biāo) 3．環(huán)保性能指標(biāo) （ 1）有害排放物 對汽油機，主要是廢氣中的 CO 和 HC 的量 對柴油機，主要是廢氣中的 NOx和顆粒的排放量 （ 2）發(fā)動機的噪聲 是汽車噪聲的主要來源，約占城市噪聲的 75% 4．強化指標(biāo) （ 1）平均有效壓力 是作用在活塞頂上的一個假想的、不變的壓力，在這個壓力推動下，活塞由上止點移動到下止點所做的功。 （ 2）活塞平均速度 在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下，曲軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的兩個形成活塞速度的平均值 （ 3）升功率 Page 22/290 每升發(fā)動機工作容積所發(fā)出的有效功率 重點介紹： 二、發(fā) 動機的特性 發(fā)動機特性的概念：內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)隨工況而變化的關(guān)系稱為內(nèi)燃機特性。若這種關(guān)系以曲線的形式表示，稱為內(nèi)燃機特性曲線。 要求學(xué)生 理解掌握 發(fā)動機速度特性 圖 218：奧迪 100 轎車發(fā)動機外特性 1．速度特性 概念：指發(fā)動機的主要性能指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩 Te 、有效功率 Pe、燃油消耗率 be 隨其轉(zhuǎn)速變化而變化的關(guān)系。包括發(fā)動機外特性和發(fā)動機部分特性 （ 1）發(fā)動機外特性 （如圖 218） 指節(jié)氣門全開時的速度特性。發(fā)動機的外特性表示了發(fā)動機所具有最高動力性能 （ 2）發(fā)動機部分特性 指在節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性 要求學(xué)生 理解掌握 發(fā)動機負(fù)荷 圖 219：發(fā)動機負(fù)荷 工況 a：負(fù)荷為 0 工況 b：負(fù)荷（ 20/45） 100% 工況 c：負(fù)荷（ 32/45） 100% 工況 d：負(fù)荷（ 45/45） 100%（發(fā)動機全負(fù)荷） Ⅰ — 外特性 Ⅱ — 部分特性 Ⅲ — 部分特性 2．發(fā)動機負(fù)荷 （如圖 219） 概念：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所發(fā)出的最大有效功率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示 負(fù)荷與功率是兩個不同的概念（負(fù)荷：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下實際發(fā)出的功率與可能的最 大功率之比 簡要介紹： 要求學(xué)生 了解 內(nèi)燃機三、 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)定 1．國標(biāo)規(guī)定內(nèi)容 Page 23/290 產(chǎn)品名稱和型號編制國標(biāo)規(guī)定有關(guān)內(nèi)容 要求學(xué)生 理解掌握 內(nèi)燃機常用型號含義 歸納小結(jié)： 概括基本內(nèi)容，歸納重點內(nèi)容，布置下一講的主要教學(xué)內(nèi)容 GB72591 對內(nèi)燃機的名稱和型號編制方法頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)： 內(nèi)燃機名稱按其所采用的主要燃料命名，例如：柴油機、汽油機、煤氣機 內(nèi)燃機型號應(yīng)反映內(nèi)燃機的主要結(jié)構(gòu)特征及性能，包括以下內(nèi)容： 首部： 產(chǎn)品特征代號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需經(jīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 化歸口單位核準(zhǔn)、備案。 中部： 由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。 后部： 結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，分別按上表規(guī)定。 尾部： 區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。 2．示例 （ 1）柴油機 12V135ZG： 12缸、 V型、四沖程、缸 135 徑 mm、水冷增壓、工程機械用 6E430SDzZCz： 6 缸、二沖程、缸徑 430mm、水冷、可倒轉(zhuǎn)、船用主機、右機基本型 （