汽車發(fā)動機(jī)教學(xué)一PPT課件

1、 第1章 汽車發(fā)動機(jī)總論第1頁/共52頁學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)： 1.能正確描述發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、作用和發(fā)動機(jī)的常用術(shù)語定義； 2.能簡單敘述發(fā)動機(jī)基本工作原理;第2頁/共52頁 第一節(jié) 汽車發(fā)動機(jī)的類型及工作原理第3頁/共52頁一、汽車發(fā)動機(jī)類型一、汽車發(fā)動機(jī)類型往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子式發(fā)動機(jī)1、汽車用發(fā)動機(jī)分為：第4頁/共52頁2、按完成一個(gè)工作循環(huán)活塞的往復(fù)次數(shù)不 同分為：二沖程發(fā)動機(jī)四沖程發(fā)動機(jī)第5頁/共52頁3、按氣缸數(shù)不同分為：單缸發(fā)動機(jī)多缸發(fā)動機(jī)第6頁/共52頁4、按冷卻方式不同分為：風(fēng)冷發(fā)動機(jī)水冷發(fā)動機(jī)第7頁/共52頁直列式發(fā)動機(jī)V形發(fā)動機(jī)5、按氣缸排列形式分為：第8頁/共52

2、頁6、按所用燃料不同分為：汽油機(jī)柴油機(jī)第9頁/共52頁7、按進(jìn)氣是否增壓分為：非增壓式發(fā)動機(jī)增壓式發(fā)動機(jī)第10頁/共52頁二、發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語1、發(fā)動機(jī)的能量和運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特點(diǎn)1）、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)： 氣缸內(nèi)裝有活塞，連桿的小頭通過活塞銷與活塞鉸接，其大頭則與曲軸鉸接，構(gòu)成了發(fā)動機(jī)能量及運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（曲柄連桿機(jī)構(gòu)）的主要部分。2）、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特點(diǎn)： 活塞在氣缸內(nèi)的上、下往復(fù)運(yùn)動可以帶動曲軸轉(zhuǎn)動；曲軸的轉(zhuǎn)動也可以帶動活塞往復(fù)運(yùn)動。進(jìn)氣門吸入新鮮空氣；排氣門排出廢氣。 第11頁/共52頁 發(fā)動機(jī)的工作過程是周期性地將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。 經(jīng)

3、過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣，每進(jìn)行一次稱為一個(gè)工作循環(huán)。 曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動四次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為四沖程發(fā)動機(jī)。 曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運(yùn)動二次完成一個(gè)工作循環(huán)，稱為二沖程發(fā)動機(jī)。2、發(fā)動機(jī)基本術(shù)語第12頁/共52頁1.上止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文縮寫詞TDC表示。第13頁/共52頁2.下止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文縮寫詞BDC表示。第14頁/共52頁3.活塞沖程（S） 上、下止點(diǎn)間的距離。第15頁/共52頁4.曲柄半徑（R） 與連桿下端（即連桿大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離（mm）。 顯然

4、，S=2R。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞移動兩個(gè)行程。R第16頁/共52頁5、氣缸工作容積(Vh) 活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)間的空間容積(L)。 Vh =D 2s/4106 式中 D氣缸直徑,mm。6、發(fā)動機(jī)排量(VL)： 發(fā)動機(jī)所有氣缸工作容積之和（L）。設(shè)發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)為i，則 VL = Vh i第17頁/共52頁8、氣缸總?cè)莘e(Va) 活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即 Va= Vh +Vc7、燃燒室容積（Vc） 活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂部以上的容積。第18頁/共52頁9、壓縮比（） 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，即： =Va/Vc=1+Vh/Vc

5、 它表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。一般車用汽油機(jī)的壓縮比為710，柴油機(jī)的壓縮比為1522。第19頁/共52頁10、工況 發(fā)動機(jī)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀況。以該時(shí)刻發(fā)動機(jī)輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速（即發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）表示。11、負(fù)荷率 發(fā)動機(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。第20頁/共52頁三、發(fā)動機(jī)的工作原理1）、進(jìn)氣行程： 活塞由曲軸帶動從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊锨蝗莘e增大，在真空吸力的作用下，經(jīng)過濾清的空氣與汽油形成混合氣，經(jīng)進(jìn)氣門被吸入氣缸，至活塞運(yùn)動到下止點(diǎn)

6、時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，停止進(jìn)氣，進(jìn)氣行程結(jié)束。1、四沖程汽油機(jī)工作原理第21頁/共52頁2）、壓縮行程： 活塞在曲軸的帶動下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動。進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。氣體壓力和溫度同時(shí)升高，混合氣進(jìn)一步混合，形成可燃混合氣。此時(shí)，氣缸內(nèi)壓力為6001500kPa,溫度600800K ,遠(yuǎn)高于汽油的點(diǎn)燃溫度, 很容易點(diǎn)燃。第22頁/共52頁3）、作功行程： 壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，推動活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，再通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。第23頁/共52頁4）

7、、排氣行程： 在作功行程終了時(shí)，排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動。廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸，至活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。第24頁/共52頁 進(jìn)氣 壓縮 作功 排氣第25頁/共52頁2、四沖程柴油機(jī)工作原理1）、進(jìn)氣行程： 曲軸帶動活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸增大，形成真空，在真空吸力作用下，新鮮空氣被吸入氣缸。2）、壓縮行程： 曲軸帶動活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸減小，空氣被壓縮，壓力、溫度升高。第26頁/共52頁3）、作功行程： 壓縮行程末

8、，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器噴入氣缸內(nèi)的高壓空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣，柴油自行著火燃燒，氣缸內(nèi)壓力、溫度急劇升高，推動活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。4）、排氣行程： 在作功終了時(shí)，排氣門被打開，曲軸帶動活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸。第27頁/共52頁 1、第28頁/共52頁 第二節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造第29頁/共52頁一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)二、配氣機(jī)構(gòu)三、冷卻系統(tǒng)四、潤滑系統(tǒng)五、進(jìn)、排氣系統(tǒng)及排污凈化裝置六、起動系統(tǒng)七、燃油系統(tǒng)八、汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)九、進(jìn)氣增壓裝置十、電控發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)第30頁/共52頁一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)1、組

9、成：主要由氣缸體、氣缸蓋、活塞、 連桿總成、曲軸、飛輪和油底殼等。2、作用：是發(fā)動機(jī)的能量和運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。在作功行程，它把燃?xì)馔苿踊钊鞴Φ闹本€運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，向外輸出轉(zhuǎn)矩；在進(jìn)氣、壓縮和排氣三個(gè)沖程，它把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成活塞的直線往復(fù)運(yùn)動，以完成作功的準(zhǔn)備工作。第31頁/共52頁二、配氣機(jī)構(gòu)1、組成：主要由進(jìn)氣門、排氣門、搖臂機(jī)構(gòu)、推桿、挺柱、凸輪軸和凸輪軸正時(shí)齒輪等。2、作用：是使新鮮空氣適時(shí)充入氣缸并及時(shí)從氣缸排出廢氣。第32頁/共52頁三、冷卻系統(tǒng)1、組成：主要包括水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水套、散熱器等。2、作用：保持發(fā)動機(jī)正常的工作溫度。第33頁/共52頁四、潤滑系統(tǒng)1、組

10、成：主要由機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、油道、機(jī)油粗濾器、機(jī)油細(xì)濾器及機(jī)油散熱器等。2、作用：潤滑摩擦件，減少摩擦力和機(jī)件的磨損，以及冷卻摩擦零件和清洗零件的摩擦表面。第34頁/共52頁五、進(jìn)、排氣系統(tǒng)及排污凈化裝置1、進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、進(jìn)氣導(dǎo)流管和進(jìn)氣歧管組成，其作用是在進(jìn)氣沖程將可燃混合氣或潔凈的空氣導(dǎo)入氣缸。2、排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管、排氣管、消音器等組成，其作用是在排氣沖程將燃燒完的氣體導(dǎo)出并消減其噪聲。3、排污凈化裝置主要由催化轉(zhuǎn)換器（氧化、三元）、二次空氣噴射裝置、柴油機(jī)微粒過濾器、排氣再循環(huán)（EGR)裝置、恒溫進(jìn)氣裝置、強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)裝置和汽油蒸發(fā)控制裝置等組成。其作用是減少

11、汽車污染物向大氣中的排放。第35頁/共52頁六、起動系統(tǒng)1、組成：由啟動電動機(jī)及齒輪傳動機(jī)構(gòu)。2、作用：使發(fā)動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到混合氣燃燒作功所需要的轉(zhuǎn)速。第36頁/共52頁七、燃油系統(tǒng)（一）1、汽油機(jī)燃油系統(tǒng)：1）、化油器式汽油機(jī)燃油系統(tǒng)： 主要由油箱、汽油泵、燃油濾清器和化油器組成。2）、電噴汽油機(jī)燃油系統(tǒng)： 主要由油箱、電動汽油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器和噴油器等組成。3）、汽油機(jī)燃油系統(tǒng)的作用： 是向氣缸提供一定濃度的適量混合氣。第37頁/共52頁七、燃油系統(tǒng)（二）1、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)：1）、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)： 主要由油箱、燃油濾清器、輸油泵、噴油泵、調(diào)速器、噴油提前器和噴油器等組成。2

12、）、柴油機(jī)電控共軌燃油噴射系統(tǒng)： 主要由輸油泵、高壓供油泵、油軌、噴油閥以及燃油壓力傳感器和限壓閥等組成。3）、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的作用： 是向氣缸內(nèi)定時(shí)定量地噴射霧化良好的柴油。第38頁/共52頁八、汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)1、組成：主要由電源、點(diǎn)火線圈、分電器和火 花塞等。2、作用：是適時(shí)使火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃缸內(nèi)的混合氣。第39頁/共52頁九、進(jìn)氣增壓裝置1、組成：主要指進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)、渦輪增壓器和中冷器等。2、作用：是提高進(jìn)氣壓力，增加氣缸的充氣量，提高發(fā)動機(jī)的功率。第40頁/共52頁十、電控發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)1、組成：主要由電控單元（ECU)和分布在發(fā)動機(jī)有關(guān)部位的各種傳感器以及執(zhí)行器組成。2、作

13、用：是精確地自動控制發(fā)動機(jī)的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，使發(fā)動機(jī)在最佳運(yùn)行狀態(tài)下工作。第41頁/共52頁EQ6100-1發(fā)動機(jī)剖面圖第42頁/共52頁第43頁/共52頁 第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)及編號規(guī)則第44頁/共52頁一、發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo) 包括動力性指標(biāo)(有效轉(zhuǎn)矩、有效功率及升功率)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(有效燃油消耗率) 和環(huán)境指標(biāo)（排氣指標(biāo)和噪聲水平）。 1、有效轉(zhuǎn)矩： 發(fā)動機(jī)曲軸對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，用Me表示，單位為Nm。 第45頁/共52頁2、有效功率： 發(fā)動機(jī)曲軸對外輸出的功率稱為有效功率，用Pe表示，單位為kW。 它等于有效轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積。有效轉(zhuǎn)矩Me和曲軸轉(zhuǎn)速n可用測功器和轉(zhuǎn)速計(jì)測定，然后用以下的公式計(jì)算出發(fā)動機(jī)有效功率：第46頁/共52頁3、升功率：（發(fā)動機(jī)銘牌上） 在標(biāo)定工況(標(biāo)定功率、標(biāo)定轉(zhuǎn)速)下發(fā)動機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率稱為升功率，用PL表示，單位是kW/L。第47頁/共52頁4、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速： 發(fā)動機(jī)曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為n/min。 從上式可以看出，在發(fā)動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩Me不變時(shí)，轉(zhuǎn)速n越高有效功率Pe越大；反之則小。（發(fā)動機(jī)的有效功率隨轉(zhuǎn)速不同而改變。）第48頁/共52頁5、有效燃油消耗率 發(fā)動機(jī)在l h內(nèi)持續(xù)發(fā)出l kW有效功率所消耗的燃油量，稱為有效燃油消耗率，也稱有效比油耗或有效耗油率，