汽車發(fā)動機基本知識

關于汽車發(fā)動機基本知識發(fā)動機的分類按照所用燃料分類按照行程分類按照冷卻方式分類按照氣缸數(shù)目分類按照氣缸排列方式分類按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類第2頁,共38頁，2024年2月25日，星期天發(fā)動機的組成（汽油發(fā)動機）1.起動系統(tǒng)；

2.燃料供給系統(tǒng)；進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)3.點火系統(tǒng)；4.配氣機構(gòu)；氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。5.曲柄連桿機構(gòu)；活塞連桿組、機體組、曲軸飛輪組6.冷卻系統(tǒng)；風扇、水箱、水泵、節(jié)溫器、水管、水溫傳感器7.潤滑系統(tǒng)；機油泵、機油格、油道第3頁,共38頁，2024年2月25日，星期天起動系統(tǒng)

要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。第4頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

燃料供給系統(tǒng)進氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)供油系統(tǒng)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，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去。第5頁,共38頁，2024年2月25日，星期天點火系統(tǒng)點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。第6頁,共38頁，2024年2月25日，星期天配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)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。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。第7頁,共38頁，2024年2月25日，星期天曲柄連桿機構(gòu)作用：

曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。組成：機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等工作原理：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(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞直線運動。

第8頁,共38頁，2024年2月25日，星期天冷卻系統(tǒng)水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。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。第9頁,共38頁，2024年2月25日，星期天潤滑系統(tǒng)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。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。第10頁,共38頁，2024年2月25日，星期天一些常見的概念空燃比過量空氣系數(shù)點火提前角氣門重疊角發(fā)動機排量部分負荷與全負荷壓縮比第11頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

空燃比燃燒時的空氣質(zhì)量與燃料質(zhì)量的比例，理論值為14.9。在空燃比為13.5—14.0時，燃燒火焰溫度出現(xiàn)最高值，稱為功率空燃比；在空燃比為16左右時，燃油燃燒最完全，發(fā)動機的油耗率最低，稱為經(jīng)濟空燃比。過量空氣系數(shù)：發(fā)動機工作過程中，燃燒1kg燃油實際供給的空氣質(zhì)量與理論空氣量的比值。過量空氣系數(shù)是反映混合氣形成和完善程度及整機性能的一個重要參數(shù)，在保證完全燃燒的前提下，應力求使過量空氣系數(shù)小。第12頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

發(fā)動機排量活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量；如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。部分負荷與全負荷

油門踏板傳感器中將約10至90%的回轉(zhuǎn)范圍定為部分負荷,超過90%的回轉(zhuǎn)范圍則定為全負荷.

第13頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

點火提前角：從發(fā)出電火花到活塞運動到上止點之間的曲軸轉(zhuǎn)角。氣門重疊角進氣門早開，排氣門遲閉，兩者之間的曲軸轉(zhuǎn)角。氣門重疊角的作用與影響第14頁,共38頁，2024年2月25日，星期天壓縮比概念：發(fā)動機混合氣體被壓縮的程度，即壓縮前的氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）的比例發(fā)動機的壓縮比較高，壓縮時所產(chǎn)生的氣缸壓力與溫度相對地提高，混合氣中的汽油分子能汽化得更完全，顆粒能更細密，當火花塞點火時就能使得這混合氣在瞬間內(nèi)完成燃燒的動作，釋放出最大的爆發(fā)能量，來成為發(fā)動機的動力輸出；燃燒的時間延長，能量會耗費并增加發(fā)動機的溫度而并非參與發(fā)動機動力的輸出；高壓縮比的發(fā)動機就意味著可具有較大的動力輸出。是不是壓縮比越大越好？第15頁,共38頁，2024年2月25日，星期天壓縮比的選擇通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下，高壓縮比在10以上，相對來說壓縮比越高，發(fā)動機的動力就越大；壓縮比越高發(fā)動機抖振越厲害；發(fā)動機的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發(fā)動機工作時抖振會較明顯增大，即使是多缸發(fā)動機也是如此。壓縮比太高會導致自燃，從而引發(fā)爆震；壓縮比太低混合氣的汽化不良，燃燒效果變差。壓縮比較高時，對整個燃燒室密封性要求較高壓縮比越高的發(fā)動機，要求汽油的抗爆性指標越高，即汽油的標號也就越高。第16頁,共38頁，2024年2月25日，星期天熱膜式空氣流量計

Hotfilmmassairflowsensor功能：把發(fā)動機吸入的空氣質(zhì)量傳送給ME控制單元N3/10，N3/10根據(jù)該數(shù)值確定主噴油量，每一個氣缸都配有一個噴油器，N3/10通過控制噴油器的通電時間提供所需要的噴油量。第17頁,共38頁，2024年2月25日，星期天長短進氣歧管示意圖長的進氣歧管短的進氣歧管第18頁,共38頁，2024年2月25日，星期天長短進氣歧管轉(zhuǎn)換ME電腦根據(jù)來自以下傳感器的信號促動進氣歧管轉(zhuǎn)換來切換長短進氣管道，達到更好地優(yōu)化發(fā)動機扭矩的目的。

1、熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器(B2/5),發(fā)動機負荷

2、曲軸霍爾傳感器(B70),發(fā)動機轉(zhuǎn)速長進氣通道(氣缸高度處的橫截面) 1可變長度進氣歧管轉(zhuǎn)換閥關閉

2翻轉(zhuǎn)活門 可變長度進氣歧管轉(zhuǎn)換閥在以下情況下關閉: -發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于3500rpm

進氣采用長進氣通道.這樣可以實現(xiàn)發(fā)動機扭矩和輸出功率的增加. 短進氣通道(氣缸高度處的橫截面)1可變長度進氣歧管轉(zhuǎn)換閥打開可變長度進氣歧管轉(zhuǎn)換閥在以下情況下打開:-發(fā)動機負荷高于50%-發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于3500rpm

空氣通過短進氣通道進入.

這樣可以實現(xiàn)發(fā)動機扭矩和輸出功率的增加.

當促動轉(zhuǎn)換閥時,從真空罐對真空組件加注真空.

并一起由真空組件促動.這引起轉(zhuǎn)換風門關閉,空氣從長進氣通道進入.第19頁,共38頁，2024年2月25日，星期天噴油量熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器(MAF)(B2/5),發(fā)動機負荷進氣溫度傳感器(B2/5b1)冷卻液溫度傳感器(B11/4)壓力傳感器(B28),進氣歧管氣壓進氣歧管左側(cè)翻轉(zhuǎn)活門位置傳感器(B28/9),左側(cè)翻轉(zhuǎn)活門位置進氣歧管右側(cè)翻轉(zhuǎn)活門位置傳感器(B28/10),右側(cè)翻轉(zhuǎn)活門位置左側(cè)和右側(cè)進氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/4,B6/5),進氣凸輪軸位置左側(cè)和右側(cè)排氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/6,B6/7),排氣凸輪軸位置油門踏板傳感器(B37),駕駛員的發(fā)動機負荷請求油門踏板傳感器,油門踏板操作(快,慢)曲軸霍爾傳感器(B70),發(fā)動機轉(zhuǎn)速催化轉(zhuǎn)換器上游的左側(cè)和右側(cè)O2傳感器(G3/3,G3/4),氧傳感器信號電控多端順序燃料噴注/點火系統(tǒng)(ME-SFI)[ME]控制單元中的海拔壓力傳感器,用于海拔調(diào)節(jié)的大氣壓力接合的進氣歧管長度使用診斷輔助系統(tǒng)(DAS)進行的修正編程(用于加速)發(fā)動機扭矩要求功能的各種條件也被考慮在內(nèi).第20頁,共38頁，2024年2月25日，星期天起動加濃為什么要起動加濃？

起動時發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低，進入汽缸的氣流速度小，汽油霧化條件差；冷起動時發(fā)動機各部分溫度低，燃油不易蒸發(fā)汽化，致使混合氣過稀無法燃燒。為了保證發(fā)動機的順利起動，必須供給多而濃的混合氣。對于起動時的混合物加濃，[ME]控制單元使用以下傳感器和信號計算噴射時間:1、冷卻液溫度傳感器(B11/4)2、曲軸霍爾傳感器(B70),發(fā)動機轉(zhuǎn)速

3、通過"電路30"的車載電氣系統(tǒng)蓄電池(G1)的電壓

4、電子點火開關(EIS)控制單元(N73),通過底盤控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)[(控制器區(qū)域網(wǎng)絡總線E級(CANE)]傳送電路50信號

5、發(fā)動機關閉時間一旦空燃比控制被啟用,則它將監(jiān)視噴射時間.第21頁,共38頁，2024年2月25日，星期天起動加濃原因：

起動時發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低，流經(jīng)化油器的氣流速度小，汽油霧化條件差；冷起動時發(fā)動機各部分溫度低，燃油不易蒸發(fā)汽化。大部分燃油呈油粒狀態(tài)凝結(jié)在進氣管內(nèi)壁上，只有極少量易揮發(fā)的燃油汽化進入氣缸，致使混合氣過稀無法燃燒。為了保證發(fā)動機的順利起動，必須供給多而濃的混合氣。第22頁,共38頁，2024年2月25日，星期天上游氧傳感器為什么叫寬頻氧傳感器？通過與集成在ME-SFI控制單元內(nèi)的控制電子器件協(xié)同工作,傳感器可以在極大的過量空氣系數(shù)范圍內(nèi)(0.7<λ<4.0)提供準確信號。工作原理ME-SFI控制單元中的電路會控制通過氧泵電池的泵流量,從而將擴散間隙中的氣體組合維持在λ=1。這與Nernst濃差電池UN=450mV的電壓相一致。

完成此項工作(泵流量)所需要的電流會由ME-SFI控制單元轉(zhuǎn)換成過量空氣系數(shù)值。三元催化轉(zhuǎn)換器(TWC)上游的O2氧傳感器(控制傳感器)是寬頻帶氧傳感器,可以檢測廢氣中殘留的氧氣含量,從而完成以下任務:1、氧傳感器控制

2、混合氣的自適應

3、功能鏈測試

第23頁,共38頁，2024年2月25日，星期天1Nernst濃差電池2氧泵電池3擴散間隙

4參照空氣通道5傳感器加熱器6控制電路

A排氣IP泵流量UH加熱器電壓Uref參考電壓

第24頁,共38頁，2024年2月25日，星期天1、如果廢氣太稀,則UN<450mV,泵電池會進行相應操作,從而將氧氣泵出擴散間隙。當廢氣太稀的時候，擴散間隙中的氧氣濃度高，擴散間隙中的氧氣濃度與環(huán)境空氣中的氧氣濃度差減小，UN會降低，UN<450mV；氧泵電池將氧離子泵出擴散間隙，氧離子是負離子，當負離子在另一端積聚，時，另一端的電勢差會降低，測量電阻兩端之間的電勢差增大，測量電流Ip增大。2、如果廢氣太濃,則UN>450mV,流動會反向進行,從而使泵電池將氧氣泵入擴散間隙。3、根據(jù)擴散法則,此時的泵流量與廢氣中的氧氣濃度成比例。第25頁,共38頁，2024年2月25日，星期天下游氧傳感器平面氧傳感器,它可以檢測廢氣中殘留的氧氣含量,以完成下述任務:

1、雙傳感器控制

2、監(jiān)視催化轉(zhuǎn)化器效率

工作原理在大約300℃以上的溫度下,傳感器陶瓷可以傳導氧離子。如果傳感器陶瓷兩側(cè)的氧氣濃度出現(xiàn)差別,傳感器陶瓷的特性可以使邊界區(qū)產(chǎn)生電壓(Nernst電壓)。Nernst電壓產(chǎn)生O2傳感器信號,該信號可以測量廢氣中殘留的氧氣含量。O2傳感器信號的評估電路(ME控制單元中)將一個大約450mV的傳感器反電壓發(fā)送到O2傳感器。

廢氣中的氧氣濃度越高，與外界空氣的氧氣濃度差越小，所產(chǎn)生的電壓也就越小。第26頁,共38頁，2024年2月25日，星期天Lambdacontrol氧傳感器電壓降低ME控制混合氣加濃氧傳感器電壓增加混合氣變稀排氣管中的氧氣濃度高噴油量增加混合氣變濃排氣管中的氧氣濃度低LAMBDA控制環(huán)噴油量減少ME控制混合氣變稀第27頁,共38頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)以下圖示，假如進氣量調(diào)節(jié)系數(shù)顯示的是20%，發(fā)動機正處在一種什么情況？第28頁,共38頁，2024年2月25日，星期天混合氣的自調(diào)節(jié)怠速時怠速時自調(diào)節(jié)值以毫秒表示的值是指發(fā)動機吸入的空氣質(zhì)量加上或減去顯示的值,以便于確定噴射時間.最大修正值為±1毫秒.例如：

計算的噴射時間(特性圖):3.0ms顯示的修正值:+0.3msME利用3.3(3.0+0.3)ms的計算值.部分負荷時

部分負荷下的自調(diào)節(jié)值的表示因數(shù)表達的含義是用于確定噴射時間的顯示值乘以發(fā)動機吸入的空氣質(zhì)量.修正因數(shù)為0.68~1.32例如:計算得到的空氣質(zhì)量:150kg/h顯示的修正值:1,10

ME利用（150*1.1）165kg/h的空氣質(zhì)量值確定噴射時間(燃油噴射量).第29頁,共38頁，2024年2月25日，星期天在油氣混合期間可能發(fā)生下列錯誤：-混雜氣-噴油嘴(Y62)磨損或積碳-壓力傳感器(B28)發(fā)生故障(進氣歧管氣壓)-熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器(B2/5)中出現(xiàn)過渡電阻-凈化控制閥(Y58/1)發(fā)生故障-燃油壓力調(diào)節(jié)器發(fā)生故障-發(fā)動機磨損(如氣門泄漏)

如果發(fā)生故障,則[ME]控制單元(N3/10)自動修正油氣混合氣.這種情況下,空燃比特性圖僅在規(guī)定的限值范圍內(nèi)變化,從而避免空燃比控制達到上限或下限.

第30頁,共38頁，2024年2月25日，星期天ME控制單元通過評估哪些因素來確定點火角？發(fā)動機負荷（轉(zhuǎn)速不變時負荷增大，點火提前角減小）轉(zhuǎn)速（點火交隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大，非線性關系）曲軸位置凸輪軸位置水溫進氣溫度爆震傳感器(監(jiān)測到某個氣缸爆震時，相關氣缸的點火角將被推遲)節(jié)氣門位置第31頁,共38頁，2024年2月25日，星期天爆震時點火角調(diào)節(jié)功能順序爆燃:火焰鋒面未到達之前末端混合氣即以低溫多階段方式開始自燃。在以下工況下會啟用爆震控制:-冷卻液溫度高于40℃-發(fā)動機負荷>40%根據(jù)相應的輸入信號,電控多端順序燃料噴注/點火系統(tǒng)(ME-SFI)[ME]控制單元計算特定氣缸的點火角修正值.

如果爆震傳感器檢測到某個氣缸出現(xiàn)爆震,則在