1、造I汽車(chē)構(gòu)造I（2）清華大學(xué)汽車(chē)工程系趙雨?yáng)|主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體（2學(xué)時(shí)）曲柄連桿機(jī)構(gòu)（ 3學(xué)時(shí)）氣門(mén)機(jī)構(gòu)（ 3學(xué)時(shí)）進(jìn)排氣、增壓系統(tǒng)及排放控制裝置（ 3學(xué)時(shí)）汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)與電源（1學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)汽車(chē)及其動(dòng)力概況汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性?xún)?nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則按活塞運(yùn)動(dòng)方式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)活塞運(yùn)動(dòng)方式往復(fù)活塞式（Reciproca

2、ting engine)旋轉(zhuǎn)活塞式（Rotary engine/Wankel engine ）MAZDA公司轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)用于運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)按燃料種類(lèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)燃料汽油機(jī)（Gasoline engine）柴油機(jī)（Diesel engine)其它燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（Alternative engine)類(lèi)型工作特征備注著火方式混合氣形成方法汽油機(jī)火花點(diǎn)火化油器供油，缸外混合趨于淘汰進(jìn)氣道汽油噴射，缸外混合當(dāng)前主流缸內(nèi)汽油噴射趨向發(fā)展柴油機(jī)壓縮自然缸內(nèi)柴油噴射其它燃料發(fā)動(dòng)機(jī)火花點(diǎn)火缸外混合或缸內(nèi)噴射在結(jié)構(gòu)上與汽油機(jī)不同之處只在于燃料供給系統(tǒng)少量柴油引燃缸外混合或缸內(nèi)噴射有柴油和氣體燃料兩套燃料供給系統(tǒng)汽油機(jī)

3、柴油機(jī)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)BMW汽油、氫雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)沖程二沖程（Twostroke)按行（沖）程四沖程（Fourstroke)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)按掃氣方式分為曲軸箱掃氣式，用于小型汽油機(jī)掃氣泵式，用于大型柴油機(jī)曲軸箱掃氣式掃氣泵式二沖程汽油機(jī)（1）第一沖程活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)；掃 氣 ：下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉；排氣口和掃氣口開(kāi)啟；曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣經(jīng)掃氣口進(jìn)入氣缸，將廢氣經(jīng)排氣口掃出；活塞繼續(xù)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞頭部將掃氣口關(guān)閉，停止掃氣；但排氣口未關(guān)閉，廢氣和部分混合氣繼續(xù)排出；壓 縮 ：活塞將排氣口關(guān)閉，缸內(nèi)可燃混合氣被壓縮，直至上止點(diǎn)。進(jìn)氣：活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前時(shí)，曲軸箱容

4、積隨活塞上移增大，形成真空度，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，混合氣進(jìn)入曲軸箱。二沖程汽油機(jī)（2）第二沖程活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)；燃 燒 ：壓縮過(guò)程終了時(shí)，火花塞點(diǎn)火，可燃混合氣燃燒，燃燒氣體膨脹作功。此時(shí)，進(jìn)氣閥仍開(kāi)啟，混合氣繼續(xù)進(jìn)入曲軸箱。隨著活塞下移，進(jìn)氣閥關(guān)閉。此后向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)使曲軸箱容積變小，其中混合氣被預(yù)壓縮。排 氣 ：活塞打開(kāi)排氣口，廢氣排出，作功過(guò)程結(jié)束；掃 氣 ：繼而活塞又將掃氣口開(kāi)啟，可燃混合氣經(jīng)掃氣口進(jìn)入氣缸，掃除廢氣（掃氣）。直至下一活塞行程掃氣口被關(guān)閉。二沖程汽油機(jī)（3）示功圖二沖程柴油機(jī)（1）第一沖程活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)；掃 氣 ：當(dāng)活塞還處于下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣口和排氣門(mén)均已開(kāi)啟。掃

5、氣泵將純凈的空氣增壓到0.120.14 MPa后，經(jīng)空氣室和進(jìn)氣口送入氣缸，掃除其中的廢氣。廢氣經(jīng)氣缸頂部的排氣門(mén)排出。壓 縮 ：當(dāng)活塞上移將進(jìn)氣口關(guān)閉的同時(shí)，排氣門(mén)也關(guān)閉，進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣開(kāi)始被壓縮。活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)，壓縮過(guò)程結(jié)束。二沖程柴油機(jī)（2）第二沖程活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)；作 功 ：壓縮行程結(jié)束后，高壓柴油經(jīng)噴油器噴入氣缸，并自行著火燃燒。高溫高壓的燃燒氣體推動(dòng)活塞作功。排氣 ：當(dāng)活塞下移2/3行程時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，廢氣經(jīng)排氣門(mén)排出。掃 氣 ：活塞繼續(xù)下移，進(jìn)氣口開(kāi)啟，來(lái)自掃氣泵的空氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸進(jìn)行掃氣。NewSulzerDieselRTA-seriesLow-speedTwo

6、-stroke Diesel Engines1480-48600 kW2000-66120 bhp196-54 rpm四沖程 vs. 二沖程四沖程二沖程工作循環(huán)曲軸每轉(zhuǎn)二圈一個(gè)工作循環(huán)，作功一次 。曲軸每轉(zhuǎn)一圈一個(gè)工作循環(huán)，作功一次。旋轉(zhuǎn)角速度比較均勻換氣時(shí)間進(jìn)、排氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，重疊期小換氣質(zhì)量好。換氣時(shí)間短（1/3），進(jìn)、排氣過(guò)程幾乎同時(shí)進(jìn)行，換氣質(zhì)量差結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有進(jìn)、排氣門(mén)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)進(jìn)、排氣門(mén)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（曲軸箱掃氣式）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)著火按著火方式火花點(diǎn)火（Spark Ignition）壓縮著火（Compression Ignition）火花塞汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)冷卻按冷卻方式水冷風(fēng)冷（Ai

7、r cooling） （Water cooling）護(hù)罩電動(dòng)風(fēng)扇散熱器齒型帶輪缸蓋水套缸體水套水泵水套排氣管節(jié)氣門(mén)熱水管膨脹箱蓋膨脹箱膨脹箱管風(fēng)扇雙速熱敏開(kāi)關(guān)進(jìn)水軟管排氣管出水軟管過(guò)熱蒸氣接暖風(fēng)裝置Santana 2000水冷風(fēng)冷汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)進(jìn)氣方式按進(jìn)氣狀態(tài)非增壓/自然吸氣（Naturally aspiration）增壓（Turbocharging/Supercharging）自然吸氣渦輪增壓汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)氣缸排列按氣缸排列直列（In-line）V型（V-type）對(duì)置（Box engine）W型（W-type）In-lineDouble piston engineH engineV

8、engineOpposed piston engineW engineRadial engineBoxer engine or180 V engineTriangle engine直列V型W型W型W型活塞運(yùn)動(dòng)方式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)歸納燃料種類(lèi)行（沖）程氣缸排列氣缸數(shù)著火方式進(jìn)氣狀態(tài)冷卻方式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)主流汽油機(jī)火花點(diǎn)火柴油機(jī)壓縮著火自然吸氣增 壓水多直V冷缸(3 16)列(3 6)型(6 16)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)汽車(chē)及其動(dòng)力概況汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性?xún)?nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造（1）個(gè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)兩個(gè)五發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)

9、造（2）機(jī)體曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣門(mén)機(jī)構(gòu)供給系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)機(jī)體缸蓋缸體活塞連桿曲軸飛輪曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣門(mén)機(jī)構(gòu)供給系統(tǒng)噴油器油軌油管燃油濾清器油壓調(diào)節(jié)器燃油泵油箱汽油機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)氣歧管節(jié)氣門(mén)組件空氣流量計(jì)空氣濾清器Santana 2000汽油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)ECU節(jié)氣門(mén)位置傳感器雙火花點(diǎn)火線圈帶集成驅(qū)動(dòng)級(jí)水溫傳感器曲軸位置和轉(zhuǎn)速傳感器點(diǎn)火開(kāi)關(guān)蓄電池氧傳感器火花塞點(diǎn)火系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)個(gè)統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造（3）五機(jī)體曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)氣門(mén)機(jī)構(gòu)供給系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)汽車(chē)及其動(dòng)力概況汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)

10、的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能動(dòng)力性指標(biāo)表征發(fā)動(dòng)機(jī)作功能力大小燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率和燃油消耗率特性速度特性負(fù)荷特性環(huán)境性能指標(biāo)指發(fā)動(dòng)機(jī)排放品質(zhì)和噪聲水平強(qiáng)化指標(biāo)指發(fā)動(dòng)機(jī)承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的能力工況負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能動(dòng)力性指標(biāo)（1）動(dòng)力性指標(biāo)有效轉(zhuǎn)矩 Te指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，通常用Te表示，單位為N m。有效轉(zhuǎn)矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過(guò)連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，并克服了摩擦，驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈轉(zhuǎn)矩。10 =式中：Te 有效轉(zhuǎn)矩（ Nm）n 曲軸轉(zhuǎn)速（ r/min）。e eP = T Te n955032

11、n60(kW)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能動(dòng)力性指標(biāo)（2）動(dòng)力性指標(biāo)有效功率 Pe指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專(zhuān)用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能動(dòng)力性指標(biāo)（3）動(dòng)力性指標(biāo)平均有效壓力 pme單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱(chēng)為平均有效壓力，單位MPa。P me 可以看作是一個(gè)假想的、平均不變的壓力作用在活塞頂上，使活塞移動(dòng)一個(gè)沖程所作的功，即每循環(huán)所作的有效功。平均有效壓力越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的作功能力越強(qiáng)。WeVhpme =經(jīng)

12、濟(jì)性指標(biāo)有效熱效率 e燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為有效熱效率。有效熱效率越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（1）有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率ge 是最小值。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有效燃油消耗率 ge燃油消耗率是指單位時(shí)間內(nèi)單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用g e 表示，單位g/kW h.g e =1000G TPe(g / kW h) GT每小時(shí)的燃油消耗量（kg/h）Pe 有效

13、功率（kW）發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能環(huán)境性能環(huán)境性能指標(biāo)排放有害氣體CO、HC、NOx顆粒物PM二氧化碳CO2噪聲世界各國(guó)都有法規(guī)限制排放和噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能強(qiáng)化指標(biāo)強(qiáng)化指標(biāo)升功率 PL發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定工況下，單位發(fā)動(dòng)機(jī)排量輸出的有效功率稱(chēng)為升功率，單位kW/L。升功率越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的作功能力越強(qiáng)，熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷高。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能工況和負(fù)荷工況發(fā)動(dòng)機(jī)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)。以該時(shí)刻內(nèi)燃機(jī)輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。負(fù)荷率內(nèi)燃機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。負(fù)荷率通常簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)荷。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的特性發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性

14、能指標(biāo)（如有效轉(zhuǎn)矩Te，有效功率Pe，有效耗油率等）隨其運(yùn)轉(zhuǎn)工況(負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。速度特性負(fù)荷特性發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性（2）速度特性性能指標(biāo)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。汽油機(jī)功率轉(zhuǎn)矩燃油消耗率矩燃油消耗率功率發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性（3）排氣溫度轉(zhuǎn)柴油機(jī)速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性（4）負(fù)荷特性性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。汽油機(jī)燃油消耗量燃油消耗率排氣溫度燃油消耗量燃油消耗率發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性（5）排氣溫度柴油機(jī)負(fù)荷特性發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能環(huán)境性能指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)動(dòng)力性指標(biāo)強(qiáng)化指標(biāo)特性速度特性負(fù)荷特性工況負(fù)荷汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí)汽車(chē)及其

15、動(dòng)力概況汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則（1）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB72591)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則中對(duì)內(nèi)燃機(jī)的名稱(chēng)和型號(hào)作了統(tǒng)一規(guī)定。EQ12VE230ZCz：第二汽車(chē)制造廠，12缸，V型，二沖程，缸徑230mm，水冷，增壓，船用主機(jī)、左機(jī)基本型內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則（2）型號(hào)示例：汽油機(jī)1E65F：?jiǎn)胃祝_程，缸徑 65mm，風(fēng)冷，通用型；EQ61001： 二汽，六缸，直列，四沖程，缸徑100mm，水冷，區(qū)分符號(hào) 1表示第一種變型產(chǎn)品；BJ492QA：BJ為北京汽車(chē)制造廠代號(hào)，四缸，直列，四沖程，缸徑 92mm，水冷，車(chē)用，區(qū)分符號(hào) A表示變型產(chǎn)品。柴油機(jī)YZ6102Q：YZ為揚(yáng)州柴油機(jī)廠代號(hào)，六缸，直列，四沖程，缸徑 102mm，水冷，車(chē)用；10V120FQ：10缸，V型，四沖程，缸徑 120mm，風(fēng)冷，車(chē)用。復(fù)習(xí)思考題（1）在結(jié)構(gòu)上怎樣描述一個(gè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)？汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)由哪些部分組成？下列名詞的含義是什么？工作循環(huán)，二沖程、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)有何