第1章发动机

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排气行程： 排气行程：
废气
• 曲轴继续旋转，活塞从下止点向
上止点移动。 • 进气门关闭，排气门打开。 • 因为废气压力高于大气压力，并 在活塞的推动下，使废气排出。 • 排气门在活塞到达下止点前打开， 排气门在活塞到达下止点前打开， 上止点后关闭， 上止点后关闭，以便排除更多的 废气。 废气。
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六缸四冲程内燃机
• 作功间隔角： φ＝ 720º/ 6＝120º ＝ ＝ 曲轴每转过120º就有一个缸作功。 • 工作顺序为 1－5－3－6－2－4。 － － － － －
曲 轴 转 角 第 一 缸 0° 60°120°180°240°300°360°420°480°540°600°660°720° 作 功 排 气 进 气 作 功 压 缩 进 气 进 压 缩 排 气 作 功 压 缩 排 气 气 压 作 功 进 气 排 气 作 功 进 缩 排 压 气 压 缩 作 功 气 缩 进 气 排 气 排 气 进 气 作 功 压 缩
以上三者互相配合，完成工作循环，实现能量转换。 以上三者互相配合，完成工作循环，实现能量转换。
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4、润滑系统 、 机油泵、机油滤清器、油压表、 机油泵、机油滤清器、油压表、油道 等，将机油送到各摩擦表面，以 减少磨损与摩擦阻力，并可冷却、密封、防锈。 5、冷却系统 、 水泵、风扇、水散热器、 水泵、风扇、水散热器、调温器 等，将热量散发到大气，保持适宜的 温度。
活塞 运动方向 向下止点 向上止点 向下止点 向上止点
曲轴 旋转角度
曲轴 旋转动力 飞轮惯性力 飞轮惯性力 气体压力 飞轮惯性力
1 2 3 4
0°～180° 180°～360° 360°～540° 540°～720°
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四冲程柴油机示功图
气缸内气体压力随容积变化的规律
P
z'
z
c-z'-z-b 作功行程
柴油机 汽油机 燃气机
内燃机
燃料直接在发动 机内部燃烧。 机内部燃烧。
内燃机的优点： 内燃机的优点：
（1）热效率高，最高可达46%。 （2）功率范围广，1～35000kW；适应性好，适应不同用途 需要。 （3）结构紧凑，重量轻，尺寸小。 （4）使用操作方便，起动快。 （5）运转安全。
对拖拉机汽车发动机的要求： 对拖拉机汽车发动机的要求：
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二、内燃机的基本性能指标
反映内燃机的动力性与经济性。
（一）平均指示压力与指示功率
气缸内的气体压力是变化的，用平均值 表示。 1、平均指示压力 Pi 、 示功图表示气体在一个工作循环所作的 功。 b-c’-c-z-b 围成的面积代表指示功 Wi ( 即 实测作功减去压缩与进、排气损失功）。 气体在单位气缸工作容积所作的指示功， 即为平均指示压力Pi ： Pi = Wi / Vh (Pa) 当指示功用一个等值的矩形面积代替时，矩形的高为 Pi ，宽为 Vh。 相当于一个不变的气体压力 Pi 推动活塞一个行程所作的功。 2、指示功率 Ni 、 气体在单位时间内所作的指示功 Ni ＝ Wi / 作功时间 (kW)。 。
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（二）平均有效压力与有效功率
克服了机械损失的指标 1、平均有效压力 Pe 、 是假想的作用于活塞上的平均压力，表示单位气缸工作容积所发出的有 效功。 2、有效功率 Ne 、 曲轴向外输出的净功率 (kW)，实测值。 一台内燃机的功率，可以有不同的标定方法，称为 标定功率 标定功率。 从机器使用寿命考虑，大功率运转的时间不宜过长，如果降低使用功率， 则允许长时间运转。 （1）15min 功率 允许连续运转15min 的最大有效功率。满足短时间超 负荷、加速。 （2）1h 功率 允许连续运转1h 的最大有效功率。是一种储备功率，满 足短时间加负荷。 （3）12h 功率 允许连续运转12h 的最大有效功率。满足连续运转一个 班时间。 （4）持续功率 允许长时间连续运转。 持续功率
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三、内燃机的一般结构和基本术语 （一）内燃机的一般结构
气缸顶部由气 缸盖密封。 通过进、排气 门换气。 活塞作往复直 线运动，通过连杆， 变成曲轴的旋转运 动。 活塞往复一次， 曲轴旋转一圈。 气缸盖 排气门 进气门 喷油器或火花塞 气缸 活塞 连杆
曲轴 飞轮
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排气门 气缸盖
进气门 喷油器或火花塞
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燃烧室容积 Vc ： 活塞位于上止点 时，活塞顶与气 缸盖之间的空间 容积。 压缩比ε： 气缸总容积与燃 烧室容积之比值
ε＝Va / Vc
柴油机ε=14～20 汽油机ε= 6～11
第二节 内燃机的工作过程
一、单缸四冲程柴油机的工作过程
进气
压缩
作功
排气
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进气行程： 进气行程：
空气 • 曲轴旋转，活塞由上止点向下 止点移动。 • 排气门关闭，进气门打开。 • 气缸容积增大，气体压力减小， 当压力低于大气压时，吸入新பைடு நூலகம்鲜空气。 • 进气门在活塞到达上止点前打 开，并且延迟到下止点以后关 以便吸入更多的新鲜空气。 闭，以便吸入更多的新鲜空气。
这两个系统为内燃机提供正常工作的条件。 这两个系统为内燃机提供正常工作的条件。
6、起动系统 、 借助外力使内燃机运转起来。 利用电起动的有：电起动机、蓄电池、传动装置、起动按钮 等。 电起动机、 电起动机 蓄电池、传动装置、 利用辅助发动机起动的有：起动发动机、传动机构、操纵机构 等。 起动发动机、 起动发动机 传动机构、 便于起动的装置：减压机构、预热设备 减压机构、 减压机构 预热设备。 7、汽油机点火系统 、 用以点燃混合气。
四缸四冲程内燃机
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四缸四冲程内燃机
• 作功间隔角：φ＝ 720º/ 4＝180º ＝ ＝ 曲轴每转过180º就有一个缸作功。 • 工作顺序常采用 1－3－4－2（或 － － － 1－2－4－3）。 － － －
工 作 顺 序 曲 轴 转 角 0～180° 180°～360° 360°～540° 540°～720° 作 排 进 压 1－3－4－2 － － － 各 缸 工 作 过 程 1－2－4－3 － － － 各 缸 工 作 过 程
火花塞
压缩
化油器 空气 汽油
可燃混合气 进入曲轴箱
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第二行程： 第二行程：
作功 • 作功： 作功： 活塞在燃烧气体膨胀压力 作用下，向下止点移动而 作功。 • 排气： 排气： 活塞使排气口打开时，废 气在压力作用下排出，作 功结束。 • 换气： 换气： 活塞使换气口打开，曲轴 箱内的混合气进入气缸， 同时驱赶废气。 • 如此反复循环工作。
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压缩行程： 压缩行程：
• 曲轴继续旋转，活塞由下止点 向上止点移动。 • 进、排气门都关闭。 • 气缸容积减小，气体受到压缩， 压力和温度不断升高。 • 在压缩行程结束前，开始向气 在压缩行程结束前， 缸内喷入柴油。 缸内喷入柴油。
柴油
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柴油
作功行程： 作功行程：
• 进、排气门都关闭。 • 燃料燃烧放出热能，使气缸内的 气体压力和温度急剧升高， • 高温高压的气体迅速膨胀，推动 活塞从上止点向下止点移动作功， 并通过连杆使曲轴作旋转运动。 • 热能转变为机械能。 热能转变为机械能。
一 缸 二 缸 三 缸 四 缸 一 缸 二 缸 三 缸 四 缸 功 气 气 缩 排 进 压 作 气 气 缩 功 压 作 排 进 缩 功 气 气 进 压 作 排 气 缩 功 气 作 排 进 压 功 气 气 缩 压 作 排 进 缩 功 气 气 排 进 压 作 气 气 缩 功 进 压 作 排 气 缩 功 气
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曲轴继续旋转，开始下一循环的进气过程。 进气、压缩、作功、 工作循环。每 每完成 进气、压缩、作功、排气 四个行程为一个工作循环 工作循环 完成一个工作循环，活塞往复四次，曲轴旋转两圈（720°）。 单缸四冲程柴油机的工作过程
气门位置 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开
行程 顺序
行程 名称 进气 压缩 作功 排气
汽油
化油器
空气 可燃混合气
燃油喷射式汽油机
化油器式汽油机
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三、单缸二冲程汽油机的工作过程
• 两个行程完成一个 工作循环。 • 没有进、排气门。 • 在气缸壁上有进气 口、换气口、排气 口，利用活塞运动 来开、闭。 • 曲轴箱是密封的。
换气口
排气口
进气口
曲轴箱
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第一行程： 第一行程：
• 活塞由下止点向上止点移动， 曲轴箱空间增大，压力减小。 • 可燃混合气进入曲轴箱： 可燃混合气进入曲轴箱： 活塞使进气口开启，可燃混合 气被吸入曲轴箱。 • 压缩： 压缩： 活塞关闭换气口和排气口，气 缸内的混合气受到压缩。 • 活塞接近上止点时，火花塞发 出电火花点燃混合气。
第一章 拖拉机、汽车的发动机
• 概述 • 内燃机的工作过程 • 内燃机的结构组成和性能指标
拖拉机、 拖拉机、汽车的发动机
发动机
发动机
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第一节
一、发动机及其种类
概述
风力发动机 发动机
把某种形式的 能转变为机械 能的机器。 能的机器。
水力发动机 外燃机 热力发动机
把燃料燃烧所产生的 热能转变为机械能。 热能转变为机械能。
（1）具有良好的动力性和经济性。 （2）噪声和振动小，排气污染轻。 （3）零件具有高的耐磨性和使用可靠性。 （4）具有较高的互换程度，并有良好的修复性能。 （5）结构简单，使用、维护、拆装简便。
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二、内燃机的分类
（1）按燃料不同分：柴油机、汽油机、煤油机、煤气机等 ）按燃料不同分： （2）按行程数分：四冲程式、二冲程式 ）按行程数分： （3）按燃料着火方式分：压燃式、点燃式 ）按燃料着火方式分： （4）按用途分：固定式、移动式 ）按用途分： （5）按进气方式分：增压式、非增压式 ）按进气方式分： （6）按冷却方式分：水冷、风冷 ）按冷却方式分： （7）按气缸数分：单缸、多缸 ）按气缸数分： （8）按气缸排列形式分：直列式、卧式、V型 ）按气缸排列形式分：