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第1章發(fā)動機基本結構與工作原理收藏

第1章 發(fā)動機基本結構與工作原理

內容提要

1.四沖程汽油機基本結構與工作原理

2.四沖程柴油機基本結構與工作原理

3.二沖程汽油機基本結構與工作原理

4.發(fā)動機的分類

5.發(fā)動機的主要性能指標

發(fā)動機：將其它形式的能量轉化為機械能的機器。

內燃機：將燃料在氣缸內部燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉化為機械能的動力機械。有活塞式和旋轉式兩大類。本書所提汽車發(fā)動機，如無特殊說明，都是指往復活塞式內燃機。

內燃機特點：單機功率范圍大（0.6-16860kW）、熱效率高（汽油機略高于0.3，柴油機達0.4左右）、體積小、質量輕、操作簡單，便于移動和起動性能好等優(yōu)點。被廣泛應用于汽車、火車、工程機械、拖拉機、發(fā)電機、船舶、坦克、排灌機械和眾多其它機械的動力。

圖1-2 四沖程汽油機基本結構簡圖

1-氣缸 2-活塞 3-連桿 4-曲軸 5-氣缸蓋 6-進氣門 7-進氣道 8-電控噴油器 9-火花塞 10-排氣門 11-排氣道

1.1 四沖程發(fā)動機基本結構及工作原理

1.1.1 四沖程汽油機基本結構及工作原理

1.四沖程汽油機基本結構（圖1-2）

2.四沖程汽油機基本工作原理（圖1-2）

表1-1 四沖程汽油機工作過程

行程名稱	曲軸轉角	活塞行向	進氣門	排氣門
進氣	0o～180o	↓	開	關
壓縮	180o～360o	↑	關	關
作功	360o～540o	↓	關	關
排氣	540o～720o	↑	關	開

3.工作過程分析

（1）四沖程發(fā)動機：活塞在上、下止點間往復移動四個行程（相當于曲軸旋轉了兩周），完成進氣、壓縮、作功、排氣一個工作循環(huán)的發(fā)動機就稱為四沖程發(fā)動機。

四個行程中，只有一個行程作功，造成曲軸轉速不均勻，工作振動大。所以在曲軸后端安裝了一個質量較大的飛輪，作功時飛輪吸收儲存能量，其余三個行程則依靠飛輪慣性維持轉動。

（2）沖程與活塞行程：

沖程：指發(fā)動機的類型；

行程S：指活塞在上、下兩個止點之間距離；

氣缸工作容積V_s：一個活塞在一個行程中所掃過的容積。

式中 V_s——工作容積（m³）；

D——氣缸直徑（mm）；

S——活塞行程（mm）。

發(fā)動機的排量V_st：一臺發(fā)動機所有氣缸工作容積之和。

式中 V_st——發(fā)動機的排量（L）；

i——氣缸數(shù)。

（3）壓縮行程的作用

一是提高進入氣缸內混合氣的壓力和溫度（壓縮終了的氣缸內氣體壓力可達0.6~1.2MPa，溫度達600K~700K），為混合氣迅速著火燃燒創(chuàng)造條件；

二是可以有效提高發(fā)動機的燃燒熱效率η。由熱力學第一定律

當混合氣被壓縮程度提高時，發(fā)動機混合氣燃燒所達到的**高溫度（T₁）升高，而排氣的溫度（T₂）降低，導致熱效率提高。

1860年，法國人Lenoir（勒努瓦）研制成功的世界第**臺內燃機，沒有壓縮行程，熱效率僅4.5%；1876年，德國人奧托（Otto）制造出第**臺四沖程內燃機，采用壓縮行程，雖然壓縮比只有2.5，但熱效率卻提高到12%，有力地證明了科學是第一生產(chǎn)力這個真理。

壓縮比ε：氣缸內氣體被壓縮的程度。

式中 V_a——氣缸總容積（活塞處于下止點時，活塞頂部以上的氣缸容積）；

V_c——氣缸燃燒室容積（活塞處于上止點時，活塞頂部以上的容積）。

現(xiàn)代汽油機壓縮比一般為7～11，如廣州本田雅閣2.4 i-VTEC發(fā)動機壓縮比為9.7，而3.0V6-VTEC發(fā)動機壓縮比則為10。

發(fā)動機壓縮比也不能過高，否則會導致壓縮終了溫度和壓力升高，汽油機產(chǎn)生爆震燃燒（參見4.4），熱負荷、機械負荷、噪音和振動加大，起動困難。

可變壓縮比(SVC)發(fā)動機：能根據(jù)發(fā)動機工作負荷變化，自動調節(jié)壓縮比。負荷減少時，使壓縮比提高；全負荷時，使壓縮比降低?？捎行н_到防止爆震燃燒，增加功率、降低油耗、減少排放的目的。

當氣缸、活塞等磨損，氣門不密封時，將導致發(fā)動機壓縮氣體外泄，熱效率和功率下降。

4.多缸發(fā)動機結構特點

單缸發(fā)動機問題：功率小，轉速不均勻，工作振動大，現(xiàn)代汽車發(fā)動機都是多缸發(fā)動機，用得**多的是4缸、6缸、8缸發(fā)動機。

圖1-3 4缸發(fā)動機曲軸

多缸發(fā)動機結構特點：由多個結構相同的氣缸組成，它們共用一個機體，一根曲軸。曲軸的曲柄布置應該使各缸作功行程均勻分布在720⁰曲軸轉角內。如4缸發(fā)動機曲軸（圖1-3）相鄰工作缸的曲柄夾角為180⁰，曲軸每轉180⁰便有一個氣缸作功。

圖1-4 四沖程發(fā)動機示功圖

5.示功圖

將四沖程發(fā)動機在一個工作循環(huán)里氣缸內氣體壓力隨氣缸工作容積或曲軸轉角變化的關系以座標圖表示，得到圖1-4所示的發(fā)動機示功圖。

由示功圖可以看到發(fā)動機一個工作循環(huán)里工作狀態(tài)的變化，檢查判斷發(fā)動機性能優(yōu)劣。發(fā)動機特征點參數(shù)隨機型、結構等有所不同，一般范圍如表1-2所示。

表1-2 發(fā)動機特征點參數(shù)

	a	c	z	b	r
汽油機	P	0.075～0.09	0.6～1.2	3～5	0.3～0.5	0.105～0.115
T	370～400	600～700	2200～2800	1300～1600	900～1200
柴油機	P	0.08～0.09	3.5～4.5	6～9	0.2～0.4	0.105～0.125
T	300～370	750～1000	2000～2500	1200～1500	800～1000

注：P-氣缸內氣體壓強（MPa）；T-氣缸內氣體溫度（K）

圖1-5 四沖程柴油機基本結構簡圖

1.1.2 四沖程柴油機結構特點與工作原理

結構特點：沒有火花塞，噴油器直接安裝在氣缸頂向氣缸內噴油（圖1-5）。

工作原理：進氣行程進入氣缸的是純空氣，而不是可燃混合氣；在壓縮行程末，噴油器向氣缸噴入高壓柴油，由于氣缸的高溫高壓作用，柴油迅速著火燃燒，使氣體急劇膨脹，推動活塞作功。其著火方式屬于壓燃式，而不是汽油機的點燃式。

燃料：柴油，粘度高，不易揮發(fā)，自燃點低，不會產(chǎn)生爆燃。為了使柴油可靠著火，提高發(fā)動機燃燒熱效率，柴油機的壓縮比汽油機高得多，一般為16～22，所以其**高燃燒壓力也比汽油機高，工作也比汽油機粗暴。

柴油機與汽油機比較（表1-3）：

表1-3 柴油機與汽油機比較

性能	汽油機	柴油機
著火方式	點燃	壓燃
燃油消耗	高	低
熱效率	30%左右	40%左右
工作平穩(wěn)性	柔和	粗暴
發(fā)動機轉速	高（4000～6000 r/min）	低（2500～3000r/min）
升功率	大	小
起動性	易	難
制造維修成本	低	高
比質量	小	大
使用壽命	短	長
排放	CO 、HC大，NO_X、黑煙少	CO 、HC小，NO_X、黑煙多

柴油機的轉速也在不斷提高，奔馳V230轎車柴油機，**高轉速可達6000r/min。

1.2 二沖程發(fā)動機結構特點及工作原理

二沖程發(fā)動機：指活塞在上、下止點間往復移動兩個行程（相當于曲軸旋轉360⁰），完成進氣、壓縮、作功、排氣一個工作循環(huán)的發(fā)動機。

圖1-6 二沖程汽油機基本結構

1-氣缸 2-掃氣孔 3-活塞 4-連桿 5-曲軸箱 6-曲軸 7-進氣孔 8-排氣孔 9-火花塞

1.2.1 二沖程汽油機結構特點與工作原理

1.結構特點(圖1-6)

沒有進、排氣門，代之以進、排氣孔7和8，由活塞圓柱面控制其開閉。另外還有掃氣孔2，掃氣時曲軸箱和氣缸連通。

2.二沖程汽油機工作原理

（1）第一行程（換氣-壓縮行程）：活塞自下止點向上止點移動，到活塞圓柱面將排氣孔8和掃氣孔2都關閉時，開始壓縮上一循環(huán)吸入氣缸內的汽油與空氣混合氣，同時在活塞下面的曲軸箱內形成真空度（曲軸箱是密封的）。當活塞繼續(xù)上行時，進氣孔7打開，新的汽油與空氣可燃混合氣經(jīng)進氣孔7被吸入活塞下方的曲軸箱內。

（2）第二行程（作功-換氣行程）：活塞接近上止點時，火花塞點火，點燃被壓縮的混合氣，高溫、高壓氣體急劇膨脹，推動活塞向下運動，對外作功。當活塞下行關閉進氣孔7到露出排氣孔8時，氣缸開始排氣，同時壓縮活塞下方的可燃混合氣；活塞繼續(xù)下行到露出掃氣孔2時，受到預壓的新鮮混合氣自掃氣孔流入缸內，并掃除廢氣。

為了防止新鮮混合氣大量與廢氣混合并排出氣缸而造成浪費，活塞頂做成特殊形狀，使新鮮混合氣的氣流被引向上部，還可以利用新鮮混合氣來掃除廢氣，使排氣更干凈。

二沖程與四沖程汽油機比較(見表1-4)：

表1-4 二沖程與四沖程汽油機比較

性能	二沖程汽油機	四沖程汽油機
結構	簡單	復雜
比質量	小	大
燃油消耗	高	低
升功率	大	小
制造維修成本	低	高
比質量	小	大
起動性	好	差
使用壽命	短	長
排放	大	小

圖1-7 二沖程柴油機結構

1-活塞 2-進氣孔 3-排氣門 4-泵-噴嘴 5-傳動輪（由柴油機驅動） 6-單向離合器 7-廢氣排出口 8-排氣渦輪葉輪 9-離心式風機 10-排水口 11-增壓空氣冷卻器 12-進水口 13-集流箱

理論上二沖程比四沖程汽油機升功率大一倍，但實際上由于排氣、換氣占去了1/3行程，使作功行程縮短，導致實際單位氣缸工作容積的功率只比四沖程汽油機大50%～60%。由于排氣行程短，廢氣排不盡，部分新鮮可燃混合氣在掃氣時隨廢氣外流，造成燃油消耗率高，經(jīng)濟性差，HC排放增加。同時，由于作功頻繁，機械負荷和熱負荷大，潤滑困難，導致發(fā)動機壽命短。因此，二沖程汽油機在現(xiàn)代汽車上較少采用，而被廣泛應用于摩托車和微型汽車。

1.2.3 二沖程柴油機結構特點與工作原理

1.結構特點

圖1-7所示為美國GM公司生產(chǎn)的710G3B型二沖程柴油機。在氣缸蓋上安裝有排氣門3和泵-噴嘴4，當排氣門打開時，排出的廢氣沖擊排氣渦輪葉輪8使其旋轉，并帶動離心式風機9旋轉，將空氣加壓，增壓空氣經(jīng)冷卻器11，進入集流箱13，再從缸套上的空氣進氣孔2進入氣缸。

2.二沖程柴油機工作原理（圖1-7）

（1）第一行程：活塞自下止點向上止點運動，行程開始時，進氣孔2和排氣門3均開啟，利用從離心式風機9壓來的空氣使氣缸換氣。活塞繼續(xù)向上移動，進氣孔被遮蓋，排氣門也關閉，氣缸內的空氣受到壓縮，壓力和溫度上升。當活塞接近上止點時，高壓燃油從泵-噴嘴4噴入氣缸并著火燃燒，使氣缸內壓力急劇升高。

（2）第二沖程：高溫高壓氣體急劇膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，對外作功?；钊咏轮裹c時，排氣門開啟，排出的廢氣沖擊渦輪葉輪8使其旋轉，并帶動離心式風機9旋轉，將空氣加壓，增壓空氣經(jīng)冷卻器11冷卻后，再從缸套上的空氣進氣孔2進入氣缸，進行換氣。

二沖程柴油機的工作過程與二沖程汽油機工作過程不同的是：進入柴油機氣缸的是純空氣，而不是可燃混合氣，而且空氣進入氣缸前先經(jīng)過增壓，所以二沖程柴油機比二沖程汽油機的經(jīng)濟性好。日本雅馬哈發(fā)動機公司于1999年3月開發(fā)出100km只燃用3升柴油的車用二沖程SD型柴油機。美國GM公司生產(chǎn)的710G3B型二沖程柴油機功率達3060kW，燃油消耗率僅196.4g/kW?h。二沖程柴油機主要應用于內燃機車、低速船用柴油機上。

1.3 內燃機分類及型號

1.3.1 內燃機的分類

內燃機種類繁多，根據(jù)不同特點有不同分類（表1-5）。

表1-5 內燃機的分類

分類方法	類別	含義
按沖程數(shù)分	二沖程內燃機	活塞經(jīng)過兩個行程完成一個工作循環(huán)的內燃機
四沖程內燃機	活塞經(jīng)過四個行程完成一個工作循環(huán)的內燃機
按著火方式分	點燃式內燃機	壓縮氣缸內的可燃混合氣，并用外源點火燃燒的內燃機
壓燃式內燃機	壓縮氣缸內的空氣或可燃混合氣，產(chǎn)生高溫，引起燃料著火的內燃機
按使用燃料種類分	液體燃料內燃機	燃燒液體燃料（汽油、柴油、醇類等）的內燃機
氣體燃料內燃機	燃燒氣體燃料（液化石油氣、天然氣等）的內燃機
多種燃料內燃機	能夠使用著火性能差異較大的兩種或兩種以上燃料的內燃機
按進氣狀態(tài)分	非增壓內燃機	進入氣缸前的空氣或可燃混合氣未經(jīng)壓縮的內燃機。對于四沖程內燃機亦稱自吸式內燃機
增壓內燃機	進入氣缸前的空氣或可燃混合氣先經(jīng)過壓氣機壓縮．藉以增大充量密度的內燃機
按冷卻方式分	水冷式內燃機	用水冷卻氣缸和氣缸蓋等零件的內燃機
風冷式內燃機	用空氣冷卻氣缸和氣缸蓋等零件的內燃機
按氣缸數(shù)及布置分	單缸內燃機	只有一個氣缸的內燃機
多缸內燃機	具有兩個或兩個以上氣缸的內燃機。
立式內燃機	氣缸布置于曲軸上方且氣缸中心線垂直于水平面的內燃機。
臥式內燃機	氣缸中心線平行于水平面的內燃機。
直列式內燃機	具有兩個或兩個以上直立氣缸，并呈一列布置的內燃機。
V形內燃機	具有兩個或兩列氣缸，其中心線夾角呈V形，并共用一根曲軸輸出功率的內燃機（圖1-8a）
對置氣缸式內燃機	兩個或兩列氣缸分別排列在同一曲軸的兩邊呈180⁰夾角的內燃機（見圖1-8b）
斜置式內燃機	氣缸中心線與水平面呈一定角度(不是直角)的內燃機
按用途分類	有汽車用、機車用、拖拉機用、船用、坦克用、摩托車用、發(fā)電用、農用、工程機械用等內燃機。

1.3.2 內燃機型號

根據(jù)國家標準GB725-91規(guī)定，我國內燃機型號由以下四個部分組成：

地方、企業(yè)代號

系列符號

換代標志

首部

結構特征符號

用途特征符號

區(qū)分符號

后部

尾部

沖程符號（E表示二沖程，四沖程不標）

缸徑（以直徑mm整數(shù)表示）

氣缸布置形式

缸數(shù)符號

中部

符號	含義
無符號	多缸直列及單缸
V	V型
P	平臥形

符號	含義
無符號	水冷
F	風冷
N	凝氣冷卻
S	十字頭式
Z	增壓
Z_L	增壓中冷
D_Z	可倒轉

符號	含義
無符號	通用型
T	拖拉機用
M	摩托車用
G	工程機械
Q	車用
J	鐵路機車
D	發(fā)電機組
C	船用主機，右機基本型
C_Z	船用主機，左機基本型
Y	農用運輸車
L	林業(yè)機械

型號示例

4100Q——四缸、直列、四沖程、缸徑100mm、水冷、汽車用。

1E65F——單缸、二沖程、缸徑65mm、風冷、通用型。

12V135ZG——12缸、V型、四沖程、缸徑135mm、水冷、增壓、工程機械用。

1.4 發(fā)動機性能指標

評價一臺發(fā)動機好壞，需要有一批性能指標來衡量。常見的性能指標有動力性能指標、經(jīng)濟性能指標、運轉性能指標和可靠性、耐久性能指標等。

1.4.1 動力性能指標

1.有效轉矩

發(fā)動機曲軸輸出的平均轉矩稱為有效轉矩，以T_e表示，單位為N?m。有效轉矩與外界施加于發(fā)動機曲軸上的阻力矩相平衡，可以用發(fā)動機臺架試驗方法測得。

2. 平均有效壓力

指單位氣缸工作容積所輸出的有效功，以P_me表示，單位為kP_a。平均有效壓力越大，動力性能越好。

3.有效功率

發(fā)動機曲軸輸出的功率稱為有效功率，用P_e表示。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。

（kW）

式中 T_e——有效轉距（N?m）；

n——曲軸轉速（r/min）。

有效功率也可以由下式計算：

（kW）

式中 P_me——平均有效壓力（kP_a）；

V_s——氣缸工作容積（m³）；

n——曲軸轉速（r/min）；

i——氣缸數(shù)；

τ——沖程系數(shù)，二沖程τ＝1，四沖程τ＝2。

發(fā)動機制造廠按國家規(guī)定標定的有效功率，稱為標定功率。標定功率時的發(fā)動機轉速稱標定轉速，發(fā)動機名稱牌上標明的功率就是標定功率。

標定功率是根據(jù)發(fā)動機用途、使用特點以及連續(xù)運轉時間來確定的，各個國家有所不同，我國內燃機功率標定分以下四級（表1-6）：

表1-6 我國內燃機功率標定

分級	含義	應用
15min功率	在標準環(huán)境條件下，內燃機能連續(xù)穩(wěn)定運轉15min時的**大有效功率	汽車等
1h功率	在標準環(huán)境條件下，內燃機能連續(xù)穩(wěn)定運轉1h時的**大有效功率	工程機械、拖拉機等
12h功率	在標準環(huán)境條件下，內燃機能連續(xù)穩(wěn)定運轉12h時的**大有效功率	部分拖拉機和電站等
持續(xù)功率	在標準環(huán)境條件下，內燃機能長期連續(xù)穩(wěn)定運轉的**大有效功率	鐵路機車、船舶和發(fā)電機組等

發(fā)動機還常用升功率P_c比較不同發(fā)動機動力性能，它是指發(fā)動機在標定工況下每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。升功率越大，發(fā)動機動力性能越好。

1.4.2 經(jīng)濟性能指標

1.燃油消耗率

發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率，在1h內所消耗的燃油質量（以g為單位），稱為燃油消耗率，用b_e表示。可按下式計算

g/（kW?h）

式中 B——發(fā)動機每小時消耗的燃油質量（kg/h）；

P_e——發(fā)動機的有效功率（kW）。

2.有效熱效率

燃料中所含的熱量轉變?yōu)橛行ЧΦ谋壤Q為有效熱效率，用 η_e表示。

式中 W_e——發(fā)動機有效功（kJ）；

Q₁——燃料中所含的熱量（kJ）。

當測得發(fā)動機有效功率P_e和每小時消耗的燃油質量B時，則

或

式中 Hu——燃料低熱值（kJ/kg）。

現(xiàn)代汽車汽油機η_e值一般0.30左右，柴油機0.40左右。

1.4.3 運轉性能指標

發(fā)動機的運轉性能指標主要指排放指標、噪聲、起動性能等。

1.排放指標

發(fā)動機的排氣中含有多種對人體有害的物質，主要有一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NO_x）、二氧化硫（SO₂）、醛類和微粒（含碳煙）等。其主要危害見表1-7。

表1-7 發(fā)動機主要有害排放及危害

有害排放	有害物特征	危害
CO	無色、無臭、有毒氣體	使人出現(xiàn)惡心、頭暈、疲勞等缺氧癥狀，嚴重時窒息死亡
NO₂	赤褐色帶刺激性的氣體	傷害心、肝、腎。與光化學反應形成臭氧和醛等
HC	刺激性的氣體	破壞造血機能，造成貧血、神經(jīng)衰弱，降低肺對傳染病的抵抗力。與光化學反應形成臭氧和醛等
光化學煙霧	HC 與NO_x在陽光作用下所形成的煙霧，有刺激性	降低大氣可見度，傷害眼睛、咽喉，影響植物生長
醛類	較強的刺激性臭味	傷害眼睛、上呼吸道、中樞神經(jīng)
微粒	碳煙等	傷害肺組織
SO₂	無色、刺激性氣體	刺激鼻喉，引起咳嗽、胸悶，支氣管炎等

1955年9月中的幾天里，美國洛杉磯的光化學煙霧非常濃烈，兩天之內就有400多名65歲以上的老年人死亡，比平時高出幾倍。此外，還有幾千人受到不同程度的傷害，地里的蔬菜變質，四分之一的森林干枯而死，那一幕幕慘狀至今令人難忘。

目前世界汽車保有量6.6億輛,每年排向大氣中的有害物質高達7億多噸，嚴重污染了大氣，已形成公害。為此，各國都制定了相應的汽車排放標準，如美國加州汽車排放法規(guī)，它是目前世界上**嚴的標準，規(guī)定2004年后生產(chǎn)的汽油轎車排放必須滿足表1-8的低排放要求：

表1-8 美國加州汽車排放法規(guī)（2004年實施的標準）

排放物	NMOG	CO	NO_x	甲醛
要求	g/mile （g/km）	0.075 （0.047）	3.4 （2.11）	0.05 （0.03）	0.0145 （0.009）

注：①用“非甲烷有機氣體”NMOG替代了傳統(tǒng)的碳氫化合物HC，因為排氣中的組合物會隨燃料的改變而改變，而NMOG的不同組成物對環(huán)境的影響不同，給予不同的加權后再疊加。

②表中指標測試耐久性要求為50000mile。

我國排放標準參照歐洲法規(guī)體系，2000年開始執(zhí)行EUⅠ標準，2003年開始執(zhí)行EUⅡ標準。

2.噪聲

噪聲是發(fā)動機工作時發(fā)出的一種聲強和頻率無一定規(guī)律的聲音，主要有燃燒噪聲和機械噪聲。它不僅損害人的聽覺器官，還傷害神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和內分泌系統(tǒng)，容易使人性情煩躁，反應遲鈍，甚至耳聾，誘發(fā)高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。汽車是城市主要噪聲源之一，發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，應該給予控制。我國的噪聲標準中規(guī)定，小型水冷汽油機噪聲不大于110dB（A），轎車的噪聲不大于82dB（A）。

3.起動性能

起動性能是表征發(fā)動機起動難易的指標。發(fā)動機起動性能好，便于汽車起步行駛，同時減少了起動時的功率消耗和發(fā)動機的磨損。

起動性能一般以一定條件下的起動時間長短來衡量。我國標準規(guī)定，不采用特殊的低溫起動措施，汽油機在-10℃、柴油機在-5℃以下的氣溫條件下起動，能在15s以內達到自行運轉。

1.4.4 可靠性與耐久性能指標

可靠性與耐久性也是汽車發(fā)動機使用中的兩個重要指標。

1.可靠性

可靠性是指發(fā)動機在規(guī)定的運轉條件下，具有持續(xù)工作，不至因為故障而影響正常運轉的能力。一般以保證期內的不停車故障數(shù)、停車故障數(shù)、更換主要零件和重要零件數(shù)等具體指標來衡量。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定，我國汽車發(fā)動機應能在標定工況下連續(xù)運行300~1000h。

2.耐久性

耐久性是指發(fā)動機在規(guī)定的運轉條件下，長期工作而不大修的性能。一般以發(fā)動機從開始使用到第一次大修前累計運轉的時間表示。

上述發(fā)動機的動力性能指標、經(jīng)濟性能指標、運轉性能指標和可靠性、耐久性等指標，對不同用途的發(fā)動機要求是不同的。各項指標之間既相互聯(lián)系又相互制約，往往為了降低排氣污染，而不得不犧牲發(fā)動機的動力和經(jīng)濟性能指標。

1.5 汽車發(fā)動機總體組成

在一個機體上安裝一個機構（曲柄連桿機構）和六大系統(tǒng)（換氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)），如表1-9和圖1-9所示。柴油機則為五大系統(tǒng)，沒有點火系統(tǒng)。

表1-9 發(fā)動機總體組成

名稱	功用	主要部件
機體組件	發(fā)動機的骨架，支承著發(fā)動機的所有零部件	機體、氣缸、氣缸蓋、氣缸墊等
曲柄連桿機構	將活塞頂?shù)娜細鈮毫D變?yōu)榍S的轉矩，輸出機械能	活塞、連桿、曲軸、飛輪等
換氣系統(tǒng)	按照發(fā)動機要求，定時開閉進、排氣門，吸入干凈空氣，排除廢氣	空氣濾清器、進排氣管系、配氣機構（氣門組件、凸輪軸、驅動機構）、排氣消音器等
燃料供給系統(tǒng)	按照發(fā)動機要求，定時、定量供給所需要的燃料	汽油機：汽油箱、輸油泵、濾清器、壓力調節(jié)器、各種傳感器、電控噴油器、電控單元等；（舊汽油機采用化油器）柴油機：柴油箱、輸油泵、濾清器、高壓油泵、調速器、噴油器等
點火系統(tǒng)	按規(guī)定的時刻，準時點燃汽油機氣缸內的可燃混合氣	蓄電池、點火開關、點火線圈組件、傳感器、電控裝置、火花塞等
潤滑系統(tǒng)	潤滑、減摩、延長壽命、密封、清潔、冷卻、防銹蝕	油底殼、機油泵、機油濾清器、機油壓力表、機油道等
冷卻系統(tǒng)	保持發(fā)動機在適宜的溫度下工作	冷卻水泵、風扇、節(jié)溫器、散熱器、冷卻水道等
起動系統(tǒng)	起動發(fā)動機	蓄電池、起動開關、起動馬達等

1-凸輪軸 2-搖臂 3 -排氣門 4-火花塞 5-電控噴油器 6-燃油濾清器 7-電動燃油泵 8-燃油箱 9-點火線圈組件 10-燃油壓力調節(jié)閥 11-進氣門 12-水溫傳感器 13-爆振傳感器 14-進氣管 15-進氣溫度傳感器 16-節(jié)氣門 17-節(jié)氣門傳感器 18-空氣濾清器 19-空氣質量計 20-控制單元（ECU） 21-冷卻水套 22-發(fā)動機轉速傳感器 23-點火開關 24-蓄電池 25-起動馬達 26-飛輪 27-油底殼 28-機油 29-曲軸 30-連桿 31-曲軸皮帶輪 32-傳動皮帶 33-氣缸 34-排氣三元催化轉化器 35-氧傳感器 36-活塞 37-凸輪軸皮帶輪

本章小結

1.現(xiàn)代汽車發(fā)動機基本都采用內燃機。內燃機是將燃料在氣缸內燃燒所產(chǎn)生的熱能轉化為機械能的機器，它具有熱效率高、體積小、質量輕、便于移動和起動性好等優(yōu)點。

2.四沖程發(fā)動機是活塞在氣缸內上、下止點間往復移動四個行程，完成進氣、壓縮、作功、排氣一個工作循環(huán)的發(fā)動機。按著火方式分為點燃式和壓燃式。汽油機采用點燃式，柴油機采用壓燃式。

3.衡量汽車發(fā)動機性能的主要指標有動力性能指標（有效轉矩、有效功率、平均有效壓力）、經(jīng)濟性能指標（燃油消耗率、有效熱效率）、運轉性能指標（排放指標、噪聲、起動性能）和可靠性、耐久性能等。發(fā)動機銘牌上標明的功率及相應的轉速，即為標定功率和標定轉速。我國分四級進行功率標定。

4.汽車發(fā)動機總體結構由機體組件、曲柄連桿機構、換氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)（汽油機）和起動系統(tǒng)所組成。

【復習思考題】

1.名詞解釋：發(fā)動機、內燃機、汽油機、柴油機、二沖程內燃機、四沖程內燃機、點燃式內燃機、壓燃式內燃機、非增壓內燃機、增壓內燃機、直列式內燃機、V形內燃機、斜置式內燃機、上止點、下止點、活塞行程、工作容積、燃燒室容積、氣缸總容積、發(fā)動機排量、壓縮比、示功圖、發(fā)動機有效轉矩、發(fā)動機平均有效壓力、有效功率、發(fā)動機標定功率、發(fā)動機標定轉速、升功率、15min功率、1h功率、12 h功率、持續(xù)功率、燃油消耗率、有效熱效率。

2.畫出四沖程汽油機的結構簡圖，并說明其工作原理。

3.畫出四沖程柴油機的結構簡圖，并比較其結構和工作原理與四沖程汽油機的異同點。

4.四沖程內燃機的壓縮行程有什么作用？柴油機與汽油機壓縮比為什么有較大不同？

5.內燃機功率根據(jù)什么原則標定？我國內燃機功率標定分哪四級？

6.發(fā)動機排氣中的CO、HC、NO_x、SO₂、醛類和微粒（含碳煙）對人體各會產(chǎn)生什么危害？

7.汽車發(fā)動機總體結構由哪幾大部分組成？

8.某汽油機有4個氣缸，氣缸直徑87.5mm，活塞行程92mm，壓縮比為8，試計算其氣缸工作容積及發(fā)動機總排量。

9.已知某四缸四沖程汽油機氣缸直徑81.0mm，活塞行程86.4mm，以標定轉速n=5200r/min運轉，功率為72kW，現(xiàn)測得運轉34S共消耗200g燃油，求此時的有效轉矩、升功率、燃油消耗率、有效熱效率？（汽油低熱值Hu=44000kJ/kg）

發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:38:00 |點擊數(shù)（）