汽車修理工(高級)第六章課件

1、汽車發(fā)動機的故障診斷與排除第六章第六章 汽車發(fā)動機的故障診斷與排除 通過對本章的學習能夠診斷與排除發(fā)動機的綜合故障第一節(jié)汽車發(fā)動機故障診斷必備的專業(yè)知識一、發(fā)動機的理論循環(huán)二、發(fā)動機的換氣過程三、汽油機的燃燒過程及影響因素四、柴油機的燃燒過程及影響因素五、發(fā)動機的性能指標六、發(fā)動機特性一、發(fā)動機的理論循環(huán)(1)工質(zhì)是理想的氣體，把其比熱看作定值。(2)工質(zhì)與外界無質(zhì)量交換，不計進，排氣過程及其流動損失。(3)工質(zhì)的壓縮和膨脹過程均為絕熱過程，不計缸壁傳熱、漏氣等熱損失。(4)燃燒過程為外界高溫熱源，以等容過程、等壓過程對工質(zhì)加熱，排氣過程用等容放熱過程代替。(5)構(gòu)成循環(huán)的各個過程均是可逆的。

2、二、發(fā)動機的換氣過程圖6-1配氣相位圖二、發(fā)動機的換氣過程 在發(fā)動機進氣的全過程中，實際進入氣缸的新鮮氣體質(zhì)量與在標準(給定)狀態(tài)下應(yīng)該充滿氣缸工作容積的新鮮氣體質(zhì)量的比值，稱為充氣系數(shù)，用表示。 氣缸內(nèi)殘余廢氣量與充入的新鮮氣體量的比值，用r表示。1.換氣過程的評價指標(1)充氣系數(shù)(2)殘余廢氣系數(shù)二、發(fā)動機的換氣過程 從排氣門在下止點前開啟到活塞行至下止點這個時期稱為自由排氣階段。(1)自由排氣階段 自由排氣之后，由于節(jié)氣門節(jié)流的影響，氣缸內(nèi)平均壓力與排氣管內(nèi)平均壓力相差較小，因此廢氣不能自行流出，而是靠活塞從下止點到上止點移動時的推力強制排出。 活塞由上止點下行至排氣門關(guān)閉這個時期，稱

3、為慣性排氣階段。2.換氣過程的6個階段(2)強制排氣階段(3)慣性排氣階段二、發(fā)動機的換氣過程 為了增加進氣量，進氣門必須在上止點前，而排氣還未結(jié)束時就開始開啟，以保證活塞下行進氣開始時就有較大的進氣通道，為進氣做好準備。 在準備進氣階段以后，活塞由上止點開始下行。(4)準備進氣階段 活塞由下止點向上行至進氣門關(guān)閉這個時期稱為慣性進氣階段。(5)正常進氣階段(6)慣性進氣階段二、發(fā)動機的換氣過程(4)壓縮比(1)進氣終了壓力(2)排氣終了的壓力(3)進氣終了的溫度3.影響充氣系數(shù)的主要因素 新鮮空氣進入氣缸要經(jīng)過空氣濾清器、進氣管、節(jié)氣門體(節(jié)氣門)、進氣道和進氣門等部件。 由于發(fā)動機排氣總是

4、受到排氣通道所產(chǎn)生的阻力影響，所以排氣終了時的殘余廢氣壓力總是高于大氣壓力。 進入氣缸的新鮮空氣受到高溫零件和高溫殘余廢氣的加熱，使進氣終了的溫度總是高于大氣的溫度。 提高壓縮比則燃燒室容積相對減小，殘余廢氣量相對減少，可以提高充氣系數(shù)。二、發(fā)動機的換氣過程 首先是減小進氣系統(tǒng)的阻力，在設(shè)計、制造及使用維護中注意改善進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，保持其良好的工作狀態(tài)，減小空氣濾清器的堵塞與進氣管道內(nèi)的積炭；其次是控制進氣的流動速度，因為在一定的結(jié)構(gòu)條件下，流速越高，流動阻力越大。1)加大進氣門的直徑，增加流通能力。2)采用多進氣門，提高充氣系數(shù)。(5)配氣相位角 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，氣流的慣性也隨之發(fā)生變化

5、。4.提高充氣系數(shù)的措施(1)減小進、排氣體的流動阻力3)適當增加氣門的升程。4)改善氣門座及氣門頭部到桿部的過渡形狀。二、發(fā)動機的換氣過程 要充分利用氣體的流動慣性，必須合理選擇進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖6-2進氣波動慣性增壓效應(yīng)圖(2)合理選擇進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、發(fā)動機的換氣過程1)通過改變進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，充分利用進氣流的慣性充氣，以提高進氣終了的壓力，增加充氣量。2)合理選擇配氣相位角。三、汽油機的燃燒過程及影響因素1.汽油機的正常燃燒過程圖6-4汽油機的燃燒過程三、汽油機的燃燒過程及影響因素(1)爆燃汽油機燃燒過程中，火焰前鋒以正常的傳播速度向前推進，使得火焰前方未燃的混合氣受到已燃混合氣的強烈

6、壓縮和熱幅射作用，加速其先期反應(yīng)，并放出部分熱量，使本身的溫度急劇升高。(1)誘導期也稱著火落后期或滯燃期，指從火花塞跳火開始到形成火焰中心為止的時期(圖6-4)。(2)急燃期也稱顯著燃燒期，指從火焰中心形成開始到氣缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力為止的時期(圖6-4)。(3)補燃期也稱后燃期，指從氣缸內(nèi)最高壓力點出現(xiàn)到燃料基本燃燒完為止的時期(圖6-4)。2.汽油機的不正常燃燒三、汽油機的燃燒過程及影響因素1)嚴重爆燃的危害 機件過載。嚴重爆燃時的沖擊波能使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機件的機械負荷增加，使機件變形甚至損壞。即使機件沒有損壞，其壽命也會降低。試驗表明，嚴重爆燃時氣缸的磨損量比正常燃燒時大2

7、7倍左右。三、汽油機的燃燒過程及影響因素 機件燒損。汽油機爆燃時，燃燒終了的溫度可達20002500，而活塞頂、燃燒室壁及缸壁的溫度僅為200300。除了冷卻液的作用外，能夠維持這樣低溫度的原因，還包括在這些壁面上形成了氣體的附面層，它起到隔熱的作用。而強烈爆燃時的沖擊波會破壞這一附面層，使機件直接與高溫燃氣接觸。而嚴重、長期爆燃的局部燃氣溫度可達到4000以上，會使鋁合金的氣缸蓋、活塞以及氣門等機件燒損。三、汽油機的燃燒過程及影響因素 性能指標下降。嚴重爆燃時的局部高溫將引起嚴重的熱分解現(xiàn)象，使燃燒產(chǎn)物分解為CO、H2、O2、NOx及游離炭的現(xiàn)象增多。游離炭不能再燃燒，結(jié)果排氣冒黑煙嚴重。C

8、O、H2、O2等在膨脹過程中重新燃燒又使補燃增加，排氣溫度增高，附面層破壞，氣體向缸壁的傳熱量大大增加，使發(fā)動機過熱，有效功率降低，耗油率增加。2)防止爆燃的措施。Qcgj1三、汽油機的燃燒過程及影響因素(1)燃料性質(zhì)汽油的蒸發(fā)性與抗爆性是影響汽油機燃燒過程的主要因素。(2)混合氣濃度混合氣的濃度直接影響燃燒過程中的火焰燃燒速率和傳播速度。1)表面點火的危害。2)防止表面點火的措施。(2)表面點火在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室熾熱表面(如過熱的火花塞絕緣體和電極、排氣門、熾熱的積炭等)點燃混合氣而引起的不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火。3.影響汽油機燃燒過程的主要因素三、汽油機的燃燒過程

9、及影響因素(3)點火提前角只有選擇合適的點火提前角，才能保證氣缸內(nèi)的最高壓力點出現(xiàn)在活塞上止點后的10o15o的曲軸轉(zhuǎn)角。(4)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高，進氣與擠壓紊流均增強，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍龃?，爆燃傾向減小。(5)燃燒室積炭汽油機工作時，燃燒不完全的燃料和竄入氣缸內(nèi)的潤滑油，在氧化和高溫的作用下，會在燃燒室內(nèi)和活塞頂上形成積炭。(6)冷卻液溫度發(fā)動機冷卻液的正常工作溫度通常為8595。三、汽油機的燃燒過程及影響因素(7)壓縮比提高壓縮比，可以提高壓縮行程終了的溫度和壓力，加快火焰的傳播速度，提高熱效率，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)矩增加，油耗降低。(8)氣缸直徑、活塞與氣缸蓋材料氣缸直徑加大，混合氣

10、的燃燒時間增加，爆燃傾向加大。(9)燃燒室結(jié)構(gòu)燃燒室結(jié)構(gòu)對火焰?zhèn)鞑ニ俣?、爆燃、散熱損失及充氣效率均有較大影響。四、柴油機的燃燒過程及影響因素1.柴油機的燃燒過程圖6-5柴油機燃燒過程曲線圖四、柴油機的燃燒過程及影響因素(1)滯燃期滯燃期也稱著火落后期，是指從噴油器開始噴油(A點)到氣缸內(nèi)混合氣產(chǎn)生第一個火焰中心(B點)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。(2)速燃期速燃期也稱急燃期，指從第一個火焰中心產(chǎn)生(B點)到氣缸內(nèi)混合氣迅速燃燒，氣缸內(nèi)的壓力達到最高時(C點)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。(3)緩燃期緩燃期是指從氣缸內(nèi)最高壓力點(C點)到最高溫度點(D點)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。(4)補燃期補燃期也稱后燃期，是指從溫度最高點(D

11、點)到氣缸內(nèi)燃油基本上燃燒完(E點)為止之間的曲軸轉(zhuǎn)角。四、柴油機的燃燒過程及影響因素1)壓縮比。2)活塞材料。3)噴油規(guī)律。4)噴油器結(jié)構(gòu)。2.影響燃燒過程的因素(1)燃油性質(zhì)柴油的發(fā)火性是指柴油的自燃能力，用十六烷值表示。(2)結(jié)構(gòu)四、柴油機的燃燒過程及影響因素(3)使用方面的因素2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。3)發(fā)動機負荷的影響。1)噴油提前角。五、發(fā)動機的性能指標(2)有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，用Te表示，單位為Nm，可在發(fā)動機測功器上測得。(3)平均有效壓力平均有效壓力是發(fā)動機在一個循環(huán)中，每單位氣缸工作容積所輸出的有效功，用pe表示，單位為kPa。1.動力性指標(1

12、)有效功率發(fā)動機通過曲軸飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，由發(fā)動機臺架試驗得出。五、發(fā)動機的性能指標1)使運動件的慣性力和發(fā)動機的機械負荷增大。2)使發(fā)動機的摩擦損失功率增加，效率降低，油耗增加。3)使發(fā)動機零部件磨損加快，壽命縮短。4)使發(fā)動機的振動加大，噪聲增加。5)使進、排氣阻力增加，充氣效率下降。(4)發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機的轉(zhuǎn)速影響其功率與性能，用n表示，單位為r/min。2.經(jīng)濟性指標五、發(fā)動機的性能指標(1)燃油消耗率發(fā)動機工作1h，發(fā)出1kW的有效功率所消耗的燃油質(zhì)量稱為油耗率，用ge表示，單位為g/(kWh)。(2)有效熱效率有效熱效率是指發(fā)動機實際循環(huán)的有效功We與所消耗的燃油相應(yīng)

13、產(chǎn)生的熱量Q的比值，用t表示。(1)起動性能起動性能是指汽車發(fā)動機在冷、熱車狀態(tài)下，迅速起動發(fā)動機的可靠程度。3.運轉(zhuǎn)性能指標五、發(fā)動機的性能指標(2)噪聲發(fā)動機的噪聲主要來自燃油燃燒噪聲、進、排氣體的流動噪聲、機械摩擦噪聲和冷卻風扇的噪聲等。(3)廢氣排放性能汽油機的排放污染物主要有燃燒的廢氣、汽油揮發(fā)泄漏、曲軸箱竄氣泄漏及其他廢物等；有害成分主要有CO、HC、NOx、SO2和各種顆粒物等。六、發(fā)動機特性(1)汽油機的速度特性發(fā)動機性能指標隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的速度特性。圖6-6汽油機的外特性1.發(fā)動機的速度特性六、發(fā)動機特性(2)柴油機的速度特性噴油器油量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(供油量調(diào)節(jié)拉桿或齒條)的位置固定不動，柴油機有效功率