汽車構造及原理ppt課件

汽車構造及工作原理 底盤 電氣設備 汽車構造及工作原理 發(fā)動機 車身 1 2 3 4 汽車燃料 1 汽車發(fā)動機 汽車發(fā)動機 發(fā)動機是汽車的心臟 為汽車的行走提供動力 簡單講 發(fā)動機就是一個能量轉換機構 即將燃料放在密封汽缸內(nèi)燃燒 氣體膨脹推動活塞作功 使熱能轉變?yōu)闄C械能 這是發(fā)動機最基本原理 雖然發(fā)動機伴隨著汽車走過了100多年的歷史 天才的發(fā)動機設計者們 不斷地將最新科技與發(fā)動機融為一體 把發(fā)動機變成一個復雜的機電一體化產(chǎn)品 使發(fā)動機性能達到近乎完美的程度 但發(fā)動機的工作原理仍然未變 5 發(fā)動機的定義及分類 定義 把某種能源轉化成機械能的裝置分類 返回 1 1發(fā)動機的分類 按冷卻方式 水冷發(fā)動機 風冷發(fā)動機 按汽缸數(shù) 按使用燃料 按沖程數(shù) 四沖程發(fā)動機 二沖程發(fā)動機 汽油發(fā)動機 柴油發(fā)動機 單缸發(fā)動機 多缸發(fā)動機 化油器式發(fā)動機 直接噴射式發(fā)動機 按著火方式 壓燃式發(fā)動機 點燃式發(fā)動機 Typeofcooling Water coolingengine air coolingengine Four strokeengine Two strokeengine Numberofcycles Single cylinderengine Multi cylinderengine Numberofcylinders in lineorstrightengines Arrangementofcylinders V engines Opposedcylinderengine 氣缸排列方式分類 氣缸排列方式分類 H reciprocatingengine rotaryengine theinternalmotion 燃料種類分類 燃料種類分類 二甲醚 CH3 O CH3 CNG compressednaturalgas CH4 LPG liquidpetrolgas 丙 丁烷 煤氣 CO 木炭 煤粉 C 返回 是否采用增壓分類 1 2發(fā)動機常用術語 上止點 TDC topdeadcenter 下止點 BDC bottomdeadcenter 活塞行程 pistonstroke 曲柄半徑 crankthrow 氣缸工作容積 cylinderdisplacement 發(fā)動機工作容積 排量 enginestrokevolume 燃燒室容積 combustionchambervolume 氣缸總容積 cylindervolume 壓縮比 ratioofcompression 1 3四沖程汽油機的工作原理 工作循環(huán) 發(fā)動機將熱能轉化為機械能 必經(jīng)過進氣 壓縮 作功 排氣四個過程 每完成一次這樣的過程稱一個工作循環(huán) 1 進氣行程2 壓縮行程3 作功行程4 排氣行程 進氣行程 示功圖 上止點 下止點 示功圖 表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況 進氣門開啟 活塞 排氣門關閉 溫度370 440K 壓力75 90kPa 壓縮行程 示功圖 上止點 下止點 排氣門關閉 進氣門關閉 溫度600 800K壓力600 1500kPa 活塞 作功行程 作功終了 溫度1500 1700K壓力300 500kPa 排氣門關閉 瞬時最高 溫度2200 2800K壓力3 5MPa 進氣門關閉 活塞 排氣行程 進氣門關閉 排氣門打開 上止點 下止點 溫度900 1200K壓力105 125kPa 殘余廢氣 活塞 四沖程柴油機 進氣過程 壓縮過程 做功沖程 排氣沖程 思考 四沖程汽油機和柴油機的工作循環(huán)有什么不同呢 壓縮比過大的不良后果 1 4二沖程發(fā)動機的工作原理 二沖程柴油機工作原理示意圖 二沖程柴油機工作原理示意圖 思考 二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機相比 有何不同點 理論上它的功率應等于四沖程發(fā)動機的二倍 由于作功頻率較大 二沖程發(fā)動機的運轉比較均勻平穩(wěn) 構造簡單 質(zhì)量較小 易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量較少 1 2 1汽車發(fā)動機4 發(fā)動機構造 汽油機 1 2 1汽車發(fā)動機4 發(fā)動機構造 汽油機 曲柄連桿機構組成 由汽缸體 汽缸蓋 活塞 連桿曲軸和飛輪等機件組成 功能 曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán) 完成能量轉換的主要運動零件 它由機體組 活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成 在作功行程中 活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動 通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動 并從曲軸對外輸出動力 而在進氣 壓縮和排氣行程中 飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動 2 1概述 將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉變?yōu)榛钊鶑瓦\動的機械能 再通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉運動而對外輸出動力 1 機體組2 活塞連桿組3 曲軸飛輪組 一 曲柄連桿機構的功用 二 組成 多缸發(fā)動機的曲柄連桿機構演示 2 2機體組 機體組組成 曲軸箱 氣缸墊 氣缸蓋 氣缸 油道和水道 油底殼 氣缸體 氣缸蓋罩 一 氣缸體 1 氣缸體 氣缸體的上半部有引導活塞作往復運動的圓筒 稱為氣缸 下半部分有供安裝曲軸用的上曲軸箱 有承孔 油道 水道 水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體 稱為氣缸體 曲軸箱 2 根據(jù)氣缸的排列方式 結構簡單 加工容易 但發(fā)動機長度和高度較大 縮短了機體的長度和高度 增加了剛度 減輕了發(fā)動機重量 形狀復雜 加工困難 高度小 總體布置方便 二 油底殼 1 概念 貯存機油并封閉曲軸箱 又稱為下曲軸箱 2 使用特點 油底殼底部還裝有放油螺塞 通常放油螺塞上裝有永久磁鐵 以吸附潤滑油中的金屬屑 減少發(fā)動機的磨損3 材料 薄鋼板沖壓 三 氣缸蓋 氣缸墊和氣缸蓋罩 功用 密封氣缸的上部 與活塞 氣缸等共同構成燃燒室 氣缸蓋上有冷卻水套 燃燒室 進排氣門道 氣門導管孔和進排氣門座 火花塞孔 汽油機 或噴油器座孔 材料 灰鑄鐵或合金鑄鐵 鋁合金 分類 整體式 汽油機因缸徑較小 缸蓋負荷較輕 一般采用整體式氣缸蓋分開式 功率較大 缸徑較大的柴油機多采用分開式氣缸蓋 即一缸 二缸或三缸一蓋 優(yōu)點 制造和維修方便 減小變形對密封的影響 1 氣缸蓋 氣缸墊 功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封 防止漏氣 漏水和漏油 氣缸蓋 氣缸蓋罩 襯墊 安裝火花塞 2 氣缸蓋罩和氣缸墊 4 氣缸墊1 作用 保證缸體與缸蓋間的密封 防止漏水 漏氣 竄油 2 構造 1 金屬 石棉墊 2 金屬骨架 石棉墊 3 純金屬墊安裝注意 金屬皮的金屬 石棉墊 缸口金屬卷邊一面應朝向易修整接觸面或硬平面 因卷邊一面會對與其接觸的平面造成壓痕變形 2 3活塞連桿組 氣環(huán) 油環(huán) 活塞銷 活塞 連桿 連桿螺栓 連桿軸瓦 連桿蓋 2 4曲軸飛輪組 一 曲軸飛輪組的組成 起動爪 正時齒輪 主軸瓦 皮帶輪 扭轉減振器 飛輪 曲軸 二 曲軸 1 功用 把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵?還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助裝置 2 工作條件 受氣體壓力 慣性力 慣性力矩 承受交變載荷的沖擊 組成 由氣門 氣門彈簧 凸輪軸 挺桿 凸輪軸傳動機構等組件等組成 功能 配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程定時開啟和關閉進氣門和排氣門 使可燃混合氣或空氣進入氣缸 并使廢氣從氣缸內(nèi)排出 實現(xiàn)換氣過程 三 類型 1 按氣門的布置 氣門頂置式 氣門側置式2 按凸輪軸的布置位置 下置式 中置式 上置式3 按曲軸與凸輪軸的傳動方式 齒輪傳動 鏈條傳動 齒帶傳動4 按每氣缸氣門數(shù)目 二氣門式 四氣門式等 3 1配氣機構的總布置 一 配氣機構的組成與工作情況 氣門驅(qū)動組 氣門驅(qū)動組是從正時齒輪開始至推動氣門動作的所有零件 其功用是定時驅(qū)動氣門使其開閉 氣門組 其功用主要是維持氣門的關閉 一 氣門傳動組 功用 定時驅(qū)動氣門開閉 并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙 凸輪軸 挺柱 推桿 搖臂 凸輪軸正時齒輪 搖臂軸 3 3氣門傳動組與氣門組 可變進氣配氣凸輪軸設計一定 發(fā)動機的配氣定時便確定 轉速高時 進氣氣流流速高 慣性能量大 希望進氣門早些打開 晚些關閉轉速低時 進氣流速低 慣性能量小 如果進氣門過早開啟 由于此時活塞正在上行排氣 容易把新鮮氣體擠出汽缸 希望進氣門晚些開啟 組成 化油器式由汽油箱 汽油泵 汽油濾清器等組成 電控燃油噴射式由空氣供給系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成 功能 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求 配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣 供入氣缸從氣缸內(nèi)排出到大氣中去 柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸 在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒 最后將燃燒后的廢氣排出 一 汽油機燃料供給系的任務 將空氣與霧化后的汽油充分混合后 形成可燃混合氣 提供給發(fā)動機并對可燃混合氣的供給量及其濃度進行有效的控制 使發(fā)動機在各種工況下都能連續(xù) 穩(wěn)定運轉 4 1汽油機供給系統(tǒng)的組成及燃料 二 化油器式汽油機燃料供給系的組成 燃油供給裝置 汽油油箱 汽油泵 汽油濾清器 油管 空氣供給裝置 空氣濾清器 可燃混合氣形成裝置 化油器 廢氣排出裝置 排氣管道 排氣消音器 三元催化轉換器 油箱 汽油濾清器 汽油泵 化油器 混合 空氣濾清器 排氣管 排氣消聲器 在氣缸內(nèi)燃燒 油箱 油管 汽油泵 汽油濾清器 化油器 空氣濾清器 桑塔納轎車汽油供給系示意圖 1 物理特性 粘度小 流動性好 自潤性差 2 使用性能指標 蒸發(fā)性 能被蒸發(fā)的性能 熱值 1kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量 抗爆性 在燃燒中 避免產(chǎn)生爆燃的能力 辛烷值越高 抗爆性越強 3 牌號 牌號越高 抗爆性越強 三 汽油的使用性能 4 2簡單化油器及可燃混合氣的形成 一 可燃混合氣成分的表示方法 將實際吸入發(fā)動機中的空氣的質(zhì)量與燃料的質(zhì)量比值稱為空燃比 用符號R表示 多為歐美國家采用 1 空燃比 2 過量空氣系數(shù) 理論上完全燃燒1kg燃料時所需要的空氣質(zhì)量 燃燒1kg燃料實際供給的空氣量 1為標準混合氣 1為濃混合氣 1為稀混合氣 喉管 產(chǎn)生真空度 吸出噴管中的燃油 主噴嘴 讓汽油噴入空氣中形成可燃混合氣 節(jié)氣門 控制混合氣流量的開關 關閉時留有通氣間隙 針閥 控制汽油進入化油器浮子室的開關 量孔 控制汽油精確的出油量 轉速一定時 節(jié)氣門開度越大 喉部真空度越大 油量越多 功率越大 節(jié)氣門開度一定時 轉速越高 功率也越大 二 簡單化油器的結構及其工作過程 1 簡單化油器的結構 三 簡單化油器特性 簡單化油器特性曲線 混合氣濃度隨喉管處的真空度增大而升高 混合氣濃度趨于穩(wěn)定 發(fā)動機各工況對可燃混合氣成分的要求 冷起動極濃混合氣 怠速和小負荷 中等負荷隨節(jié)氣門的開大 混合氣由濃變稀 加速額外供油 大負荷功率混合氣 少而濃的混合氣 怠速 發(fā)動機在對外無功率輸出的情況下以最低轉速運轉 此時混合氣燃燒釋放的功 只用以克服發(fā)動機內(nèi)部的阻力 一 汽油噴射的基本概念 汽油噴射是用噴油器將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到氣缸或進氣歧管中 與進入的空氣混合而形成可燃混合氣 二 汽油噴射優(yōu)點 1 提高了發(fā)動機的充氣效率 2 可采用較高的壓縮比 3 可使發(fā)動機燃用稀薄的可燃混合氣 4 冷起動性和加速性能較好 5 使發(fā)動機在任何工況下都處于最佳工作狀態(tài) 6 使各缸可燃混合氣分配更加均勻 7 可節(jié)省燃油并減少廢氣中的有害成分 三 基本組成 3 電子控制系統(tǒng) 電控單元 接受來自各個傳感器傳來的信號 并完成對這些信息的處理和發(fā)出指令控制執(zhí)行器的動作 組成 各種傳感器 把各種反映發(fā)動機工況和汽車運行狀況的參數(shù) 非電量參數(shù) 轉變?yōu)殡娦盘?電壓或電流 提供給電控單元 使電控單元正確地控制發(fā)動機運轉或汽車運行 執(zhí)行器 用來完成電控單元發(fā)出的各種指令 是電控單元指令的執(zhí)行者 1 電子控制系統(tǒng)的基本組成 反饋信號 傳感器 控制基礎 ECU 控制核心 執(zhí)行器 控制對象 ECU 反饋傳感器 修正傳感器 執(zhí)行器 基本傳感器 基本參數(shù) 執(zhí)行參數(shù) 反饋參數(shù) 修正參數(shù) 基本傳感器 組成 由機油泵 集濾器 限壓閥 油道 機油濾清器等組成 功能 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油 以實現(xiàn)液體摩擦 減小摩擦阻力 減輕機件的磨損 并對零件表面進行清洗和冷卻 7 1概述 潤滑作用 潤滑運動零件表面 減小摩擦阻力和磨損 減小發(fā)動機的功率消耗 清洗作用 機油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán) 清洗摩擦表面 帶走磨屑和其它異物 冷卻作用 機油在潤滑系內(nèi)循環(huán)帶走摩擦產(chǎn)生的熱量 起到冷卻作用 密封作用 在運動零件之間形成油膜 提高它們的密封性 有利于防止漏氣或漏油 防銹蝕作用 在零件表面形成油膜 對零件表面起保護作用 防止腐蝕生銹 減震緩沖作用 在運動零件表面形成油膜 吸收沖擊并減小振動 起減震緩沖作用 一 潤滑系功用 二 潤滑方式 壓力潤滑 利用機油泵 將具有一定壓力的潤滑油源源不斷地送往摩擦表面 例如 曲軸主軸承 連桿軸承及凸輪軸軸承 搖臂等處形成油膜以保證潤滑 飛濺潤滑 利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式稱為飛濺潤滑 可使裸露在外面承受載荷較輕的氣缸壁 相對滑動速度較小的活塞銷 以及配氣機構的凸輪表面 挺柱等得到潤滑 定期潤滑 對于負荷較小的發(fā)動機輔助裝置則只需定期 定量加注潤滑脂進行潤滑 例如水泵及發(fā)電機軸承等 它不屬于潤滑系的工作范疇 近年來在發(fā)動機上采用含有耐磨潤滑材料 如尼龍 二硫化鉬等 的軸承來代替加注潤滑脂的軸承 三 潤滑系的組成 潤滑系一般由油底殼 機油泵 限壓閥及旁通閥 機油濾清器 機油散熱器 傳感器和機油壓力表 溫度表等組成 復合式潤滑系統(tǒng)的潤滑油路 發(fā)動機工作時 機油經(jīng)集濾器機油泵機油濾清器 主油道主軸承連桿軸承活塞銷噴濺至活塞 主油道的垂直油道凸輪軸軸徑氣缸蓋回油孔細濾器曲軸箱 基本潤滑油路綜合演示 組成 水冷式由水套 水泵 散熱器 風扇 節(jié)溫器等組成 風冷式由風扇和散熱片等組成 功能 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去 保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作 1 冷卻系功用使發(fā)動機得到適度的冷卻 并保持其在最適宜地溫度范圍內(nèi)工作 2 發(fā)動機過冷過熱的危害 3 冷卻系的分類 水冷風冷 1 水冷系的組成 水套 2 工作原理 強制循環(huán)式水冷卻系是用水泵把該系統(tǒng)的冷卻液體加壓 使之在水套中流動 冷卻水從氣缸壁吸收熱量 溫度升高 熱水向上流入氣缸蓋 繼而從缸蓋流出并進入散熱器 由于風扇的強力抽吸 空氣從前向后高速流過散熱器 不斷地將流經(jīng)散熱器的水的熱量帶走 冷卻了的水由水泵從散熱器底部重新泵入水套 水在冷卻系中不斷循環(huán) 為了控制冷卻水溫度 冷卻系中設有冷卻強度調(diào)節(jié)裝置 如百葉窗 節(jié)溫器和風扇離合器等 冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條 一條為大循環(huán) 另一條為小循環(huán) 所謂大循環(huán)是水溫高時 水經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動 而小循環(huán)就是水溫低時 水不經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動 從而使水溫升高 小循環(huán) 大循環(huán) 節(jié)溫器 3 水冷卻系的大 小循環(huán) 1 大循環(huán) 冷卻水經(jīng)水泵 水套 節(jié)溫器 散熱器 又經(jīng)水泵壓入水套的循環(huán) 其水流路線長 散熱強度大 稱水冷卻系的大循環(huán) 2 小循環(huán) 冷卻水經(jīng)水泵 水套 節(jié)溫器后不經(jīng)散熱器 而直接由水泵壓入水套的循環(huán) 其水流路線短 散熱強度小 稱水冷卻系的小循環(huán) 水冷系的主要部件 1 散熱器散熱器又稱為水箱 由上水室 散熱器芯和下水室等組成 常用散熱器芯的結構型式 1 管片式由若干扁形或圓形冷卻管組成 空氣吹過扁形冷卻管和散熱片 使管內(nèi)流動的水得到冷卻 管片式散熱器因結構剛度較好廣為汽車發(fā)動機所使用 2 管帶式由若干扁平冷卻管組成水管與散熱器相間排列 在散熱器帶上常開有形似百葉窗的孔 以破壞氣流在散熱器表面上的附面層 提高散熱能力 冷卻管為何制成扁圓形 3 水泵 水泵的作用 對冷卻水加壓 使之在冷卻系中循環(huán)流動 汽車上廣泛使用離心式水泵 它具有結構緊湊 泵水量大及因故障而停止工作時 不妨礙水在冷卻系內(nèi)部自然循環(huán)等優(yōu)點 4 風扇 功用 風扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸 用來提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和風量 增強散熱器的散熱能力 同時對發(fā)動機其他附件也有一定的冷卻作用 5 節(jié)溫器 功用 根據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線 從而控制通過散熱器冷卻水的流量 推桿 彈簧 主閥門 石蠟 膠管 外殼 旁通閥 1 冷卻水 汽車發(fā)動機中使用的冷卻水應是清潔的軟水 如雨水 自來水等 而井水 河水等硬水中含有礦物質(zhì) 在高溫下易生成水垢 不能作為發(fā)動機冷卻水 2 防凍液 功用 為防止在冬季寒冷地區(qū) 因冷卻水結冰而發(fā)生散熱器 氣缸體 氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象 在冷卻水中加入一定量的防凍液以達到降低冰點 提高沸點的目的 配成防凍液的材料 乙二醇或酒精 組成 傳統(tǒng)式由蓄電池 發(fā)電機 點火線圈 斷電器 火花塞等組成 普通式和傳統(tǒng)式點火系統(tǒng)類似 只是用電子元件取代了斷電器 電子點火式全部是全電子點火系統(tǒng) 完全取消了機械裝置 由電子系統(tǒng)控制點火時刻 包括蓄電池 發(fā)電機 點火線圈 火花塞和電子控制系統(tǒng)等 功能 在汽油機中 氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的 為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞 火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi) 能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設備稱為點火系 二 分類 傳統(tǒng)點火系半導體點火系微機控制點火系磁電機點火系 一 功用 將汽車電源供給的低壓電轉變?yōu)楦邏弘?并按發(fā)動機的作功順序和點火時間要求 配送至各缸的火花塞 在其間隙處產(chǎn)生火花 點燃可燃混合氣 1 電源 2 點火開關 3 點火線圈 斷電器 4 分電器 配電器 電容器 點火提前調(diào)節(jié)裝置 5 火花塞 一 組成 傳統(tǒng)分電器式點火系 二 工作原理 點火系統(tǒng)將12v或24v的低壓電轉變?yōu)?000v以上的高壓電是由點火線圈和斷電器共同完成的 并由配電器分配到各缸火花塞 點火線圈 配電器 斷電器 火花塞 四缸點火演示簡圖 自感電壓 一次繞組產(chǎn)生 電流方向與原一次電流的方向相同 產(chǎn)生觸點火花 危害 觸點氧化 燒蝕 一次電流的的變化率下降 二次繞組中感應的電壓降低 火花能量下降 解決方法 并聯(lián)一個電容 二次電壓與斷電器斷開時一次電流的大小有關 一次電流受自感電壓影響 逐漸增大 因此 一次電流受轉速變化的影響 解決方法 一次繞組電路中串聯(lián)附加電阻 三 點火提前 1 點火提前的概念 火花塞點火時 曲軸位置與活塞位于壓縮上止點時曲軸位置之間的夾角稱為點火提前角 2 后果 點火過遲 混合氣開始燃燒時活塞已下行一段距離 則P 發(fā)動機N 點火過早 則氣體壓力作用的方向與活塞運動的方向相反 使P 發(fā)動機N 4 自動調(diào)節(jié)裝置 分類 3 影響因素 當發(fā)動機轉速一定時 隨著負荷的加大 節(jié)氣門開大 進入氣缸的可燃混合氣量增多 壓縮終了時的壓力和溫度增高 同時 殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占的比例減小 混合氣燃燒速度加快 這時 點火提前角應適當減小 反之 發(fā)動機負荷減小時 點火提前角則應適當增大 當發(fā)動機節(jié)氣門開度一定時 隨著轉速增高