汽油发动机的工作原理
苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷
《MATLAB工程应用》
（分散A卷开卷设计）
出卷人宋秦中出卷人所在学院电子信息工程学院使用班级12电子1,12电子2 班级12应用电子技术2 学号127303235 姓名严甲文
题号一二三四五六七八九十总分得分
得分评卷人一、设计题（满分100分）
请在以下题目中任选一项完成设计
1.汽车运动控制系统设计；
2.电烤箱温度控制系统设计
3.汽车减震系统建模仿真；
4.汽车自动巡航控制系统的PID控制；
5.汽车怠速系统的模糊PID控制；
6.双闭环直流调速系统的设计与仿真
7.自选测控项目（给出你自选的题目）
本份试题选取项目为：汽油发动机的开环和闭环控制
附评分细则：
评分标准本设计试题得分情况
设计报告内容清楚，格式正确（30%）
程序设计合理（20%）
结果调试正确（30%）
态度与团队合作情况（20%）
第1页，共11页
《MATLAB工程应用》期末考试设计报告
第1章概述
1.1汽油发动机的基本介绍
按燃料供给方式的不同，汽油发动机又可分为化油器式及喷射式（或称电喷式）两大类。化油器常见于老车型的发动机上，在喷射式汽油机中，汽油可在进气口喷射，也可在进气冲程期间直接向气缸内喷射;喷油过程可由计算机程序控制，燃料可更均匀地分配给各个气缸;同时，由于不需要喉管而减少了进气的阻力等，可提高气缸内的平均有效力和热效率。此外，还可以减弱或避免爆震燃烧。
活塞在气缸中上行所能达到的最高位置称为“上止点”，下行所能达到的最低位置称为“下止点”。在许多发动机内，在上止点时，活塞的顶部与气缸体的顶部齐平，燃烧室容积就是活塞上方气缸盖内的空腔容积，但这部分容积会因活塞顶部的形状而稍有改变。因此，压缩比的精确定义应该是，下止点时总的气缸容积与上止点时总的燃烧室容积之比。压缩比是表征发动机性能的一个重要指标。从上止点到下止点之间的直线距离称为冲程。
1.2汽油发动机的工作原理
发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。
四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程（冲程）组成。
进气行程
此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，
第2页，共11页
形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。
压缩行程
活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压力与温度随着升高。
膨胀行程
此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称为作功行程。
排气行程
此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了地，不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。
排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，开始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。
1.3汽油发动机的结构组成
汽油发动机的结构：一般由下列各部分组成：
1、机体：是发动机各部机件的装配基体。它包括气缸盖、气缸体、下曲轴箱（油底壳）。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分。机体的许多部分又分别是其它系统的组成部分。
2、曲柄连杆机构：是发动机借以产生并传递动力的机构，通过它把活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。它包括活塞、活塞销、连杆、带有飞轮的曲轴和气缸体等。
第3页，共11页
3、配气机构：包括进气门、排气门、气门挺杆和凸轮轴及凸轮轴正时齿轮（由曲轴正时齿轮驱动）等。它的作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。
4、燃料供给系统：汽油机燃料供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、空气滤清器、化油器、进气管、排气管、排气消音器等。其作用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸，以备燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
5、冷却系统：主要包括水泵、散热器、凤扇、分水管和气缸体以及气缸盖里的水套。其功用是把高热机件的热量散发到大气中去，以保证发动机正常工作。
6、润滑系统：包括机油泵、限压阀、润滑油道、集滤器、机油滤清器和机油散热器等。其功用是将润滑油供给摩擦件，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。
7、起动系统：包括使发动机的起动机构及其附属装置。
1.4汽油发动机与柴油发动机的主要对比
无论是汽油发动机还是柴油发动机，它们都属于内燃机，都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞作往返运动来将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量，因此两者的工作原理大体是相同的。
作为日常使用的燃料本身，柴油的能量密度最高，比液化天然气高出近1倍，比汽油高出10%以上。与汽油相比，柴油不易挥发，着火点较高，不易因偶然情况被点燃或发生爆炸。由于两者挥发性和燃点的不同，导致使用这两种燃料的发动机有不同的点火方式。汽油发动机的特点：体积小、重量轻、起动性好。
汽油发动机中，油气混合气进入气缸后，在压缩接近终了时由火花塞点燃。因此，汽油发动机需要一套控制何时让火花塞工作的点火系统，此系统必须精确控制火花塞放电的时刻和火花能量的大小，才能保证汽油机的工作正常，汽油机的燃料供给系和点火系是汽油机上发生故障比例较高的部位。此外，由于汽油的燃点较低，汽油机的压缩比就不能太高，以免油气自燃，因此其热效率和经济性较柴油机为差。
汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜；起动性好，最大功率时的转速高；工作中振动及噪声小，因此，在载客汽车，特别是轿车中，汽油机得到了广泛的
第4页，共11页
应用，特别是在我们国家生产的绝大多数轿车，都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。
传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好
柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。
由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。
但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。
由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。
小型高速柴油发动机的新发展：排放已经达到欧洲III号的标准
传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机（转速较低），噪声、振动较高，炭烟与颗粒（PM）排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。
第2章程序设计
2.1汽油发动机的工作原理建模
发动机的数学模型是整个电控系统计算机仿真的核心和基础.本文选用的是Crossley和Cook提出的四缸四冲程火花点火发动机模型,并对其中的一些细节进行了必要的修改.例如,增加了燃油蒸发与油膜子模型,改进了空气和燃油混合气的进气和压缩冲程等.改进后的模型主要是从工质流动和能量转换的角度对发动机运行进行分析和模拟.不仅适用于稳态,也适用于瞬态.所建的发动机数学模型仿真结构如图1所示
第5页，共11页
图1发动机模型结构图
该模型主要包括气路及油路模块、压缩冲程模块、检测定时模块、燃烧和动力输出4个子系统模块,其中气路及油路模块又有3个子系统:节气门模型,进气管动态特性模型,燃油蒸发与油膜模型.各模块的具体建模可参考文献[3]和文献[4],在此简单介绍一下所添加或改进模块中的油膜模型和进气、压缩模型以及检测定时模块. 2.2汽油发动机控制模块建模
对于四缸四冲程汽油机,由理想气体状态方程、质量守恒方程、能量守恒方程以及速度密度方程可以得到下述动态模型[1,2]
m?ap=n120Vsρ p?=-rTiVm?ap(n,pi)+rTiVm?aT(α,pi)=-n120VsV m?at(α,pi)=-n120VsV(sipi-yi)+rTiV m?at(α,pi)(2) m?(α,pi)=m?at1β1(α)β2(p)i+m?at0(3) β1(α)=1-cos(α-α0)(4) β2(pi)=pr2k-prk+1k,pr≥2k+1kk-1kk′2k+1k+1k-1, pr<2k+1kk-1(5) 式中,pi为进气歧管压力;Ti为进气歧管温度;V为进气歧管容积;Vs为发动机排量; 第6页，共11页 入气缸的空气流量;si,yi为拟合常数;α0为常数;α为节气门开度;k为 比;k=2k/(k-1);r为普适气体常数;ρ为空气密度;pr为进气管压缩比,pr=pi/pa,pa 为环境压力。 上述模型为非线性模型,结构比较复杂,无法满足汽油机控制实时性的要求,为了简化模型,进行了两个假设:(1)假设m?at1,m?at0为常数,由式(3)知m?at与β=β 1(α)β2(pi)为线性关系。下文进行的试验中对此假设进行了验证。(2)假设式(2) 图2进气模块结构图 第7页，共11页 图3油门阀模块结构图 图4进气支管模块结构图第8页，共11页 图5压缩模块结构图 图6膨胀模块结构图 图7排气模块结构图 第3章调试测试 我们使用的时间控制器，这是适合的单片机实现。积分方程我因此必须与离散时间近似实现。作为典型的工业控制器，执行与发动机的曲轴的旋转同步。控制器被嵌入在一个触发子系统是由上述值定时信号触发。 第9页，共11页 第 10页，共11页 “控制器” 子系统的说明详细的施工。值得注意的是它的采样时间参数集的离散时间积分器的块使用（内部）。这表明，块继承其采样时间，在这种情况下，执行每次触发子系统。组件使这一个触发子系统的关键是“触发”块底部。任何子系统都可以转化为一个子系统通过拖动的块复制到触发子系统图仿真软件的连接库。 运行结果显示 图8发动机速度 图9油门阀和负载输入 第4章总结 本次项目设计我们组选的是对汽油发动机的开环和闭环的控制的分析，首先我们从汽油发动机的基本介绍开始，分析了汽油发动机的工作原理，对汽油发动机的工作过程进行了了解，四冲程汽油发动机的工作过程从进气行程到压缩行程进而转到燃烧做功行程，最后是排气行程。我们对每个行程都进行了建模，更深层次的了解了汽油发动机的工作原理。 在本次设计我们从选题到完成设计，我们经历了两周的时间，在宋老师的讲解与指导下，我们从懵懂到理解。这次设计不仅让我学到了宝贵的知识，也让我懂得了团队合作，也增进了与老师的合作！ 我们能顺利完成本次设计，多谢宋老师的指导及讲解与团队的团结合作！ 第11页，共11页 解析四冲程汽油发动机工作原理 内容简介：从事汽车发动机的维修作业，必须要深入理解发动机的工作原理。但对于发动 机工作原理的理解不能仅限于进气、压缩、排气、点火四个冲程，而应该去结合实际应用，体会工作原理对实际分析、解决问题的指导意义 详解二冲程汽油机的结构工作原理及润滑方法 对于从事汽车维修工作的人来说，发动机的工作原理非常重要。看到此可能有人会有意见了，只搞懂发动机的工作原理是修不了车的。但是，在发动机维修中，有一些重要的技能是基于对发动机工作原理的深刻理解和灵活运用。就好象一句哲理，如果你只是读读背背，你可能感觉它就是一条言论，现实作用意义不大，但是当你的生活实践能和这句哲理结合起来，融会贯通后，你才会体会到这句哲理的强大意义和内涵。 汽车发动机采用内燃机，燃油，包括汽油、柴油等与空气形成的混合气在发动机内燃烧作功，理论上需要四个过程：进气、压缩、作功和排气： 进气－就是燃油和空气的混合气先进入发动机； 压缩－就是对进气发动机的混合气进行压缩，一旦压缩，可燃混合气的压力和温度就会升高； 作功－就是点燃已经高温高压的混合气，混合气燃烧膨胀，对外输出动力，这个过程称为作功； 排气－已经燃烧后的气体要排出发动机，为次进气作准备； 为了保证发动机能正常工作，需要很多机构部件良好的配合，这涉及到发动机的两大机构和五大系统，对于初次看到本文的读者而言，现在理解这几个机构和系统还不合时宜。因为读者想搞懂发动机是如何工作的。但是读者还是必须要认知几个部件的，好在本站创作了一张最简单的图，请看： 在这里你要认知几个最基本的部件：气缸、气门、活塞、连杆和曲轴 来张主体图－可以看到活塞、连杆、曲轴及气门等部件 四行程发动机工作原理 四行程汽油机经过进气、压缩、作功和排气行程完成一个工作循环。 (1) 进气行程 活塞从上止点向下止点运动，排气门关闭，进气门打开。可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。 (2) 压缩行程 曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。 (3) 作功行程 作功行程，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。 (4) 排气行程当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。在每一个工作循环中，活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈 汽油喷射系统 电控汽油喷射系统是利用各种传感器检测发动机的各种状态，经电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气。 电子控制喷油系统是通过空气流量计、歧管绝对压力传感器或节气门位置传感器来检测发动机进气量，电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。 电控汽油喷射系统由进气系统、燃油系统、点火系统和控制系统四部分组成。 进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气歧管进入气缸。 目录 1前言………………………………………………………………………．.…………………….１ 2结构参数计 算...............................................................．.． (1) ２.1已知条件 (1) 2.2发动机结构形式 (1) 2.３发动机主要结构参数……..………………..…………………….……．…………… １3热力学计算 (2) ３.1多变指数的选择………………………………．..……………………………………２ 3.２压力升高比的选择……………………………………………………………………２ 3．3绘制Ｐ~V图 (3) 3.4 P～V图的调整…………………………………..．……………………………………４４动力学计算……………………………………………………..………………………………．4 5运动学计算 (6) 5．1活塞位移 (6) ５.2活塞速度...........................．.. (6) 5.3活塞加速度 (7) 6连杆的设计..............................................................................． (7) 6.1连杆主要尺寸设计..................．......................................................．. (8) ６．1.1连杆长度的确定................．.........................................．. (8) 6．1.2连杆小头尺寸的确定..........................................................．. (8) ６.1.3连杆大头尺寸的确..................．.......．. (8) 6.2连杆强度的计算 (9) 6.2.1连杆小头强度的计算...................．． (9) ６.２.2连杆大头的强度计算................．． (12) ７小结................................................．.........................................．．.. (1) ４ 8参考文献 (15) 任务三认识四冲程汽油发动机工作过程 一、教材分析： 本节内容在项目六认识汽车的总体结构章节中占有重要地位，主要阐述了汽油发动机的工作过程以及四个行程的工作过程和特点。学生清晰理解发动机的工作原理将为今后进行发动机故障诊断和拆修打下基础。因此，本节课的成败直接影响后续课程的学习。 二、教学目标： 使学生掌握四冲程汽油机的工作过程即工作原理，并在工作原理掌握的基础上，能够分析四冲程汽油发动机工作过程中，各组成部分的工作状态和它们之间的相互工作关系，提高学生在学习专业课过程中分析问题的能力。 三、教学重点和难点： 教学重点：四冲程汽油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程。 教学难点：四冲程汽油发动机各个工作行程的工作特点。 四、教学方法：讲授法、讨论法、视频演示法 五、教学工具：教材、黑板、粉笔、PPT 六、课时安排：1课时 七、教学过程： [导入] 展示一张四冲程汽油机结构图，通过提问的方式让学生们回答各个部件的名称。 [设计意图] 通过小组抢答的方式回忆上节课所学知识内 容，即考查学生对于基本知识结构的掌握程度，也 为这节新内容做好铺垫，同时使学生有学习的成就 感，可以有效的激发学生探究的欲望，产生对新课 学习的兴趣。 [讲授新课] 一、观看视频 带着问题观看四冲程汽油发动机工作过程，问 题如下： （1）每个进程过程中的活塞运动方向？ （2）每个进程过程中的进、排气门开、闭状态？ （3）每个进程过程中曲轴转过的角度？ 二、小组讨论，回答问题 （1）进气行程 ①活塞运动方向：由上向下运动 ②气门状态：进气门开、排气门关 ③曲轴转角：0°—180° 引导学生通过观察进气行程工作示意图回答问题，把黑板上的 工作特性表格填写完整。 【教师提问】混合气为何会被吸入气缸？ 引导学生回答：活塞由上止点向下止点移动，活塞上方额气缸容积 增大，从而气缸内的压力降低到大气压一下，造成真空吸力，此 时气缸内气体压力为0.075—0.09MPa。 （2）压缩行程 ①活塞运动方向：由下向上运动 ②气门状态：进气门关、排气门关 ③曲轴转角：180°—360° 引导学生通过观察压缩行程工作示意图回答问题，把黑 板上的工作特性表格填写完整。 ①【教师提问】为什么要将可燃混合气压缩？ 引导学生回答：为了使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧， 以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃 烧前将可燃混合气压缩，使密度增大，压力增大，温度升高， 此时气缸内气体压力为0.6—1.2MPa。 ②【教师提问】回忆压缩比概念？ 引导学生回答：压缩比=气缸总容积/燃烧室容积=压缩前容积/压缩后容积 压缩比越大，混合气压力、温度越高，燃烧速度增快→使发动机功率增大，经济性也越好。 ▲注意：压缩比过大，会产生爆燃和表面点火等不正常燃烧现象（汽油机6-10， 汽油机的工作原理-汽油机工作时 四冲程汽油机工作原理 四冲程汽油机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。 进气行程(intake stroke) 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力， 进气终点(图中 a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (～) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K。 压缩行程(compression stroke) 压缩行程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达800～2 000kPa，温度达600～750K。在示功图上，压缩行程为曲线a～c。 做功行程(power stroke) 当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000～6 000kPa，温度TZ达2 200～2 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出 摘要：不管农用、商用，小型汽油机都占有举足轻重的地位。虽然小型汽油机功率不大，但是小型汽油机有着诸多的优点，越来越受广大民众的喜爱。 关键词：170汽油机原理使用概述 引言 在科技日业发展的今天，汽油机大量普及。由于与柴油机相比，在功率相同的情况下，汽油机有尺寸小、质量轻等优点；而且转矩柔和，加速快，启动时比较稳定，运行时发出的噪声小、成本较低等特点，因此汽油机用途很广泛，在汽车、赛车、农业机械、园林修建机械方面都有其身影。 1. 170汽油机工作基本原理 1.1进气冲程：进气冲程是四冲程汽油机最初的步骤，这是由活塞的运动引导完成的。活塞从最高点往最低点运动，由于压力，空气经过过滤器与化油器出来的雾状油粒混合在一起，然后全部进入气缸。 1.2压缩冲程：压缩冲程紧接着进气冲程，进气阀和排气阀全部关闭，活塞从最低点向最高点运动，将没有完全气化的汽油进行压缩，使其进一步气化。 1.3膨胀冲程：空气与气化汽油的混合气体经过点火得到燃烧，燃烧使得气缸内的压力急剧升高，并且伴随着大量热量的释放，由于高温高压气体的迅速膨胀，推动了活塞快速的往最低点运动，减少了活塞运动的时间，缩短了一个循环的时间，提高了发动机的效率。 1.4排气冲程：不管是二冲程汽油机还是四冲程汽油机，都会有排气冲程，排气冲程是为了排除燃烧后的废气、降低气缸内的温度和压力[1]，排气冲程是为下一次循环做准备，经过这一冲程可以降低对发动机不利的因素，提高了发动机的稳定性。 2.汽油机工作使用注意要点 2.1启动前的注意事项 发动机启动前必须做好以下工作，这样不仅安全可靠还可以使你启动发动机事半功倍。准备如下： 第一步，观测环境。使用汽油机的周围是否堆放有易燃、易爆和其它危险品，工作环境空气流通是否畅通，距离火源是否有10米以上。 第二步，试转曲轴。关闭点火电源，轻提启动盘拉索，即让曲轴旋转1-2圈，检查气缸能否有压缩。如果没有压缩，说明缸体漏气，可能是进排气门等处有问题；如果曲轴转不动，检查是否有杂物卡箱，或诊断活塞及活塞环与缸壁抱死，更或是排气消声器管道被机油堵塞等等，要一一检查排除或送修理厂检查修理。 第三步，检查外观。检查汽油机的零件是否齐全，有无脱落和松动。检查气缸体是否完好。 第四步，检查机油。检查机油是否在标定范围内，机油浓度是否过浓。 第五步，检查电路。检查连接火花塞的高压线路绝缘体是否变脏、是否有破损痕迹。如果有脏物应当清理，如果有破损痕迹则应该更换相关零配件。 第六步，检查油路是否畅通。因为金属的油箱很容易生锈，铁锈混在油里很容易堵塞化油器细小而曲折的油道和油孔。如果有堵塞，应该清理干净或更换化油器等精密零件再启动汽油机。 第七步，检查燃油。检查油箱汽油油面是否达到滤网及以上。 第八步，检查渗漏。检查是否有漏油现象，包括汽油和机油。 2.2汽油机的起动 第一步，打开油箱开关，使汽油机能够正常供油。 第二步，拧松化油器底部的放油螺钉，直到有油流出为止才又紧固放油螺钉。 发动机原理复习题 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT 第一章发动机的性能 一、选择 1.柴油机比汽油机经济性好的主要原因是（） A．柴油机转速低 B．柴油机机械效率高 C．柴油机压缩比大，热效率高 D．柴油机功率大 2.一般同等结构汽油机和柴油机标定工况相比，最高燃烧压力Pz和排气温度T是（） A．Pz柴油机大于汽油机，T柴油机大于汽油机 B．Pz柴油机大于汽油机，T柴油机小于汽油机 C．Pz柴油机小于汽油机，T柴油机小于汽油机 D．Pz柴油机小于汽油机，T柴油机大于汽油机 3.当发动机油门位置固定，转速增加时（） A．平均机械损失压力增加，机械效率减小 B．平均机械损失压力减小，机械效率增加 C．平均机械损失压力减小，机械效率减小 D．平均机械损失压力增加，机械效率增加 4.平均指示压力的意义是（） A．表示缸内变化压力的平均值 B．表示示功图面积的大小 C．表示发动机工作循环中单位气缸工作容积的指示功 D．表示单位时间的指示功 5.一般汽油机和柴油机标定工况，压缩终了压力Pc和温度Tc是（） A．柴油机Pc大于汽油机，Tc柴油机小于汽油机 B．柴油机Pc大于汽油机，Tc柴油机大于汽油机????? C．柴油机Pc小于汽油机，Tc柴油机大于汽油机? D．柴油机Pc小于汽油机，Tc柴油机小于汽油机 6.一般汽油机和柴油机标定工况相比膨胀终了压力Pb和温度Tb是（） A．柴油机Pb小于汽油机，Tb柴油机大于汽油机 B．柴油机Pb小于汽油机，Tb柴油机小于汽油机 C．柴油机Pb大于汽油机，Tb柴油机小于汽油机 D．柴油机Pb大于汽油机，Tb柴油机大于汽油机 7.关于四行程发动机的压缩行程，以下说法中正确的是（） A．进、排气门均关闭，活塞由上止点向下止点移动 B．进、排气门均关闭，活塞由下止点向上止点移动 C．进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动 D．进气门关闭，排气门开启，活塞由下止点向上止点移动 8.非增压柴油机平均有效压力比汽油机低的原因是（） A．柴油机转速低 B．柴油机压缩比高 C．柴油机充气效率低 D．受冒烟限制，平均过量空气系数大 9.从示功图中可以看出（） A．最高燃烧压力B．最高燃烧温度C．转速D．排气温度 10.当发动机油门位置固定，转速增加时（） A．平均机械损失压力增加，机械效率减小 B．平均机械损失压力减小，机械效率增加 C．平均机械损失压力减小，机械效率减小 D．平均机械损失压力增加，机械效率增加 11.平均指示压力的意义是（） 一、通用汽油发动机的基本原理及结构 1、通用汽油发动机是以汽油作为燃料通过燃烧将化学能转化为机械能的动力源；以它作为动力匹配的一系列终端产品称为通用机械，如：汽油发电机组系列、汽油机水泵系列、草坪机系列、微耕机系列、电焊机系列等终端产品。 2、我公司生产单缸四冲程汽油发动机及内燃机匹配的一系列终端产品为主。 3、单缸四冲程汽油发动机主要由能量转换系统、点火系统、供油系统、速度控制系统、配气系统等主要系统组成。 二、主要系统的工作性能、系统零部件及常见故障简介（零部件名称、装配位置见《零部件目录》图册）。 1、能量转换系统：主要由缸头、活塞、活塞环、连杆、曲轴组成。 常见故障有：缺机油造成――活塞、连杆拉缸；曲轴、连杆抱死；连杆断裂。 使用时间过长磨损活塞环后造成：冒黑烟（烧机油）。 2、点火系统：主要由点火器、火花塞组成、飞轮磁钢。 常见的故障有：点火器、火花塞坏造成――发动机不能启动。 点火系统维修时应注意：点火器与飞轮间隙０.４±０.１mm。 3、供油系统：主要由化油器、化油器隔板、化油器纸垫、空滤器、油箱、油管组成。 常见故障有：无燃油造成――发动机不能启动； 供油不足、纸垫漏气、空滤器堵塞造成――转速不稳定且功率下降。 4、调速系统：主要由调速齿轮、摆杆、节气门复位弹簧、调速拉簧、拉杆、化油器节气门（同化油器一体）、油门支架组成。 常见的故障有：复位弹簧、调速拉簧的位置、弹力发生变化造成――转速不稳定且功率下降。 摆杆、调速齿轮间歇发生变化造成――高速飞车。 5.配气系统：主要由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、进排气门组成。 配气系统维修时应注意a.凸轮轴与曲轴上小点对正。b.调整摇臂与气门摇臂的间隙应注意：进气门０.０８-０.１mm，排气门０.１２-０.１５mm。 三、通用汽油发动机常见故障的处理 汽油发动机工作原理 我们以单缸汽油发动机为例，讲解一下汽油机的工作原理。 气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。 活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。 活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL表示。 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。 进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。 压缩行程 为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。 压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示： 压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。 作功行程 在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。 排气行程 发动机发动机－－点火系工作原理点火系工作原理 发动机中促使火花塞按时产生电火花的装置称之为点火系。 汽油机内的可燃混合气是靠火花塞产生的电火花点燃的。为了产生电火花，需要供给高压电。从蓄电池或发电机来的低压电流经过点火线圈，电压骤然升高到1万V 左右，再经过分电器将高压电分配给每个气缸的火花塞。此时在火花之间的隙缝产生电火花，按照发动机气缸的工作按时将各缸的可燃混合气点燃。 汽车点火系和一般家用电器的连接不同，由于汽车的电器设备的电压较低(6V、12、24V)， 人体接触没有危险， 所以只采用单根导线连接。即用一根导线将电源的一极与电器设备的一极相连电源的另一极用搭铁线与车架或车身相连。相当于一般电路的接地线，汽车行业称之为搭铁。 汽车的点火系主要由蓄电池、发电机、点火开关、点火线圈、电容器、分电器(断电器和配电器)、火花塞以及高压线和附加电阻等组成。 点火线圈由初级线圈(低压部分)和次级线圈(高部分)组成。与初级线圈相连的是点火开关、断电器和电容器。与次级线圈相连的有配电器、高压线和火花塞。接通点火开关，低压电流从蓄电池流向点火线圈的初级线圈，它的周围产生的磁场因受到点火线圈中铁芯的作用而增强，由于断电器的作用，切断了初级低压电路，初级电流突然下降到零，铁芯中的磁通量也很快消失，与此同时在次级线圈中则感应出高压电流通过火花塞的两极产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。 当某个气缸的活塞到达压缩冲程终了时，分电器内的分火头刚好转到与这个气缸火花塞接通的侧电极上，此时断电器的触点也刚好打开，次级电路在感应出的高压电通过分火头、侧电极和高压线流向火花塞，产生电火花。 在发动机正常工作的条件下，由发电机向蓄电池和点火系供电；如果耗电量大，则由蓄电池和发电机共同供电；在发动机起动时，发电机无法发电，则由蓄电池供电。当汽车消耗掉大量电流后，发电机将发出的电向蓄电池补充，使它恢复原有的电量，以应坟发电机不发电时的一切电力消耗。 蓄电池类似一个能源转换装置。在充电时，将电能转换为化学能贮存起来。用电时，又将贮存的化学能转变为电能。汽车上的用电大发动机的起动机，在起动时要消耗几百安培的电流酸性蓄电池由于在短期内能输出大电流所以它非常适用于起动。 汽油发动机的工作原理 现在让我们了解下发动机是怎样工作的吧。 首先我们就以单缸为例，介绍下四冲程汽油发动机的工作原理。 我们已经知道，发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。 现在，我们分析一下这个过程： 一个工作循环包括有四个活塞行程（所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程）：进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。 进气行程 在这个过程中，发动机的进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而使气缸内的压力将到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时，气缸内的气体压力约为0.075－0.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。 压缩行程 为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa，温度可达600-700K。 在这个行程中有个很重要的概念，就是压缩比。所谓压缩比，就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。一般轿车的压缩比在8-10之间，不过现在最新上市的Polo就达到了10.5。 暴燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。暴燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁是就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重暴燃是甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。 除了暴燃，过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题：表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称作炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机负荷增加，降低寿命。 膨胀行程（作功行程） 在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中，气缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3-0.5MPa，温度则为1300-1600K。 排气行程 当膨胀行程（作功行程）接近终了时，排球门开启，考废气的压力进行自由排气，活塞 发动机工作原理（中英文对照） 发动机工作原理 大多数汽车的发动机是内燃机，往复四冲程汽油机，但是也有使用其它类型的发动机，包括柴油机，转子发动机，二冲程发动机和分程燃烧发动机。 往复的意思就是上下运动或前后运动，在往复发动机中，气缸中活塞的上下运动产生发动机的动力，这种类型几乎所有的发动机都是依赖气缸体即发动机缸体，缸体是铸铁或铸铝制的，它包括发动机气缸和冷却液循环用的水套。缸体的顶部是气缸盖，它组成了燃烧室，缸体底部是油底壳。 气缸内活塞的直线运动产生动力，然而，必须将直线运动转化成旋转运动，使汽车车轮转动，活塞销将活塞连接在连杆顶部，连杆底部与曲轴连接，使汽车车轮转动，活塞销将活塞连杆顶部，连杆底部与曲轴连接，连杆将活塞的往复运动传递给曲轴，曲轴将其转化为旋转运动，连杆是用连杆曲轴安装在曲轴上的，用类似的轴承即主轴承将曲轴固定在缸体内。 气缸的直径称为发动机的内径，排量和压缩比是两个常用的发动机参数，排量是指发动机的大小，压缩比是气缸总容积与燃烧室压缩容积之比。 术语: 冲程是用来说明活塞在气缸内的运动，也就是活塞行程的距离根据发动机类型的需要二冲程或四冲程来完成一个工作循环四冲程发动机也叫做奥托发动机，为了纪念德国工程师奥托，他是在1876年第一个应用该原理的，在四冲程发动机中，要求气缸活塞四冲程来完成一个完整的工作循环，每个冲程根据其行为命名分别为: 进气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程。 1、进气冲程 当活塞下移时，雾化后的可燃混合气通过打开的进气门进入气缸，为了达到最大的进气量，进气门在活塞到达上止点前10°打开，使进、排气门有20°打开重叠角，进气门一直打开到活塞到达下止点充分进入混合气之后50°左右。 2、压缩冲程 活塞开始向上移动时，进气门关闭，混合气在燃烧室中压缩，根据不同因素包括压缩比，节气门开度，发动机转速压力上升到约1兆帕，接近冲程顶部时，火花塞产生的电火花击穿点火间隙点燃可燃混合气。 3、做功冲程 燃烧膨胀的气体产生的压力上升到3.5个兆帕时，推动活塞下移，接近气缸底时，排气门打开。 4、排气冲程 随着排气门开启约下止点前50°，活塞回升，使气缸内压力下降在排气冲程，减少对活塞回压，派出废气，为下一个进气冲程做准备，通常情况下，进气门在排气冲程完成前打开。 只要发动机保持运转，每个气缸内四个冲程循环连续不断地重复下去。 两冲程发动机也同样通过四行程来完成，一个工作循环但是进气冲程，压缩冲程合为一个冲程，做功冲程形成另一个冲程，术语两行程循环和两行程就是所谓的术语双循环但实际上并不太准确。 在所用的汽车发动机中，所有的活塞都是固定在一个曲轴上的，气缸中发动机越多，每转为发动机的做功冲程产生越多的动力，这就意味着八缸发动机运转的越平顺，因为发动机在做功冲程中运转时间和旋转角度紧密。 多气缸发动机有三种排列形式，任其一种 苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷 《MATLAB工程应用》 （分散A卷开卷设计） 出卷人宋秦中出卷人所在学院电子信息工程学院使用班级12电子1,12电子2 班级12应用电子技术2 学号127303235 姓名严甲文 题号一二三四五六七八九十总分得分 得分评卷人一、设计题（满分100分） 请在以下题目中任选一项完成设计 1.汽车运动控制系统设计； 2.电烤箱温度控制系统设计 3.汽车减震系统建模仿真； 4.汽车自动巡航控制系统的PID控制； 5.汽车怠速系统的模糊PID控制； 6.双闭环直流调速系统的设计与仿真 7.自选测控项目（给出你自选的题目） 本份试题选取项目为：汽油发动机的开环和闭环控制 附评分细则： 评分标准本设计试题得分情况 设计报告内容清楚，格式正确（30%） 程序设计合理（20%） 结果调试正确（30%） 态度与团队合作情况（20%） 第1页，共11页 《MATLAB工程应用》期末考试设计报告 第1章概述 1.1汽油发动机的基本介绍 按燃料供给方式的不同，汽油发动机又可分为化油器式及喷射式（或称电喷式）两大类。化油器常见于老车型的发动机上，在喷射式汽油机中，汽油可在进气口喷射，也可在进气冲程期间直接向气缸内喷射;喷油过程可由计算机程序控制，燃料可更均匀地分配给各个气缸;同时，由于不需要喉管而减少了进气的阻力等，可提高气缸内的平均有效力和热效率。此外，还可以减弱或避免爆震燃烧。 活塞在气缸中上行所能达到的最高位置称为“上止点”，下行所能达到的最低位置称为“下止点”。在许多发动机内，在上止点时，活塞的顶部与气缸体的顶部齐平，燃烧室容积就是活塞上方气缸盖内的空腔容积，但这部分容积会因活塞顶部的形状而稍有改变。因此，压缩比的精确定义应该是，下止点时总的气缸容积与上止点时总的燃烧室容积之比。压缩比是表征发动机性能的一个重要指标。从上止点到下止点之间的直线距离称为冲程。 1.2汽油发动机的工作原理 发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。 四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程（冲程）组成。 进气行程 此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降， 第2页，共11页解析四冲程汽油发动机工作原理
四行程发动机工作原理
1.4L四行程汽油机连杆组设计DOC
发动机工作原理教案
汽油机的工作原理汽油机工作时
170汽油机工作原理及使用简修概述
发动机原理复习题
汽油发电机工作原理及常见故障处理
汽油发动机工作原理
汽油发动机点火系统工作原理
汽油发动机的工作原理
发动机工作原理中英文对照解释
汽油发动机的工作原理