发动机结构原理及发展趋势合肥工业大学机械与汽车工程学院程晓章2005.12第1讲概述按燃料：汽、柴、NG、LPG、酒精等按着火方式：压燃式、点燃式按冲程：四、二按冷却：水、风、油按气缸数：单、双、多按转速：低、中、高按增压：非增压、增压按气缸排列：立、卧、直列、V、对置按混合气准备方式：化油器、燃料喷射按气门、凸轮轴布置：顶置、侧置按用途：农用、船用、汽车用、工程机械用、发电用1.2汽车发动机发展简史1824年，法国人发表Carnot循环理论1862年，法国人Rochas第一次提出等容燃烧的四行程循环理论1876年，德国人Otto，制造出第一台四冲程煤气机（3kw，压比2.5，效率10%-20%）（第一次重大突破）1881年，英国人Clerk推出二冲程内燃机1886年，德国人Daimler和Benz制造出装有汽油机的第一辆汽车(三轮车,0.9L,400rpm,0.65kw,单缸二冲程)1893年，德国人Diesel发表四冲程压燃内燃机的工作原理，并在1898年研制出第一台以煤油为燃料的压燃式内燃机（第二次重大突破）1926年，瑞士人Buchi提出废气涡轮增压理论，50年代后，废气涡轮增压开始广泛应用于发动机（第三次重大突破）1967年，德国Bosch公司推出电控汽油喷射系统，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。近20年，以电控单元为核心的发动机管理系统（EMS）（第四次重大突破）我国内燃机发展可分为三个阶段：建国初期（53～78）。我国直到50年代中期，才开始成批生产汽车发动机CA10-6缸5.56L，EQ140-6缸5.42L等。改革开放后15年(78～93)。NJ130C车NJ70-6缸3.5L，红旗轿CA770的8V100-5.6L，上海轿SH760的680Q-2.23L，BJ212的492Q-2.5L等。新的发展时期（94年以后）。引进、消化加自主开发研制等。从意大利引进Sofim8140-4缸2.5L柴油机，从美国引进Cummins6BT5.9X系列-6缸5.8L柴油机，从奥地利引进steyrWD615-6缸9.72L柴油机，自主开发YC6105Q-6.5L柴油机，6110A-6.8L柴油机，D6114Q-8.27L柴油机，以及轿车汽油机，如桑塔纳2000GLi-AFE型1.8L电喷汽油机，桑塔纳2000GSi-AJR型1.8L无分电器电喷汽油机等。近几年，第一辆国产柴油轿车捷达SDI、第一辆国产TDI柴油轿车宝来TDI1.9L、第一辆国产TDI柴油豪华轿车奥迪A6-2.5TDI的问世。奇瑞正在研发的1.9升汽车柴油发动机，江淮推出的柴油MPV等等。据统计，2004年，纳入统计范围的38家我国汽车发动机企业，累计生产发动机428.57万台。预测2005年我国发动机产量将突破500万台。以下是几种典型的汽车发动机：图1-2轿车直列4缸汽油机（日本丰田佳美2AZ-FE型汽油机，4缸2.4L，压缩比9.6。功率117kW/5600r/min，最大转矩220N·m/4000r/min。0～60km/h加速时间9.9s。DOHC每缸4气阀。缸套偏离曲轴10mm，减少侧压力减少磨损。机体缸盖铝合金压铸，水套较狭小因此暖机快。质量112kg。）图1-3轿车直列4缸汽油机（日本本田2L汽油机，功率119kW/6500r/min，最大转矩191N·m/4000r/min。整机结构刚性好，质量轻。采用i-VTEC（intelligent智能控制阀-Variablevalvetimingandliftelectroniccontrol电子控制可变配气定时和升程）。每缸4气阀，双级进气歧管。）图1-4客车V形12缸汽油机（美国通用汽车公司北方之星XV12型汽油机，功率560kW/6000r/min，最大转矩610N·m。机体壁厚7mm，凸轮轴后端驱动。每列6缸达到良好平衡。每缸一只高压喷油器，安装在燃烧室中央，缸内直接对准活塞喷射，降低油耗和冷起动的HC排放。排气催化处理。三级可变配气相位凸轮轴，使发动机在1500r/min时就达到最大转矩的90%。怠速稳定性好，泵损失低。以内部EGR系统取代外部EGR系统使汽油机经济性更好。润滑油换油期5800km。）图1-5桑塔纳2000GSi轿车AJR型汽油机图1-6奥迪A6V型6缸汽油机图1-7卡特皮勒3408型柴油机图1-8燃气轮机1.3基本术语图1-10p—V示功图图1-12四行程汽油机示功图图1-14BJ492Q汽油机外特性图1-15NJ422A汽油机万有特性1.4发动机的基本性能指标动力性能指标（有效功率，有效转矩，转速，平均有效