《發(fā)動(dòng)機(jī)概論》課件

發(fā)動(dòng)機(jī)概論探討發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理和構(gòu)造,為后續(xù)學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。了解發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史發(fā)展,及其在現(xiàn)代交通運(yùn)輸中的重要地位。發(fā)動(dòng)機(jī)的定義和作用發(fā)動(dòng)機(jī)的定義發(fā)動(dòng)機(jī)是一種機(jī)械裝置,能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,為汽車、飛機(jī)等提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)的作用發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟,為汽車提供推動(dòng)力,使汽車能夠行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)的功能發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)過(guò)程,釋放出推動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的組成部件發(fā)動(dòng)機(jī)缸體發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,用于容納活塞、連桿等機(jī)構(gòu)。材料一般為鑄鐵或鋁合金。發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭負(fù)責(zé)進(jìn)、排氣的管道和閥門裝置,是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分。曲軸和連桿將活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸部件?；钊突钊h(huán)在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)燃料的爆炸力進(jìn)行傳遞,是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零件。發(fā)動(dòng)機(jī)的分類內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力設(shè)備,包括汽油機(jī)、柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等。它們廣泛應(yīng)用于汽車、船舶和發(fā)電等領(lǐng)域。外燃機(jī)外燃機(jī)是利用燃料在設(shè)備外部燃燒產(chǎn)生熱量,并通過(guò)活塞、渦輪等裝置間接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力設(shè)備。常見的有蒸汽機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。按工作循環(huán)分類四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)按點(diǎn)火方式分類汽油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別1燃料類型汽油機(jī)使用汽油作為燃料，而柴油機(jī)使用柴油。2點(diǎn)火方式汽油機(jī)使用火花塞點(diǎn)火，而柴油機(jī)依靠柴油自身的點(diǎn)火特性。3壓縮比柴油機(jī)的壓縮比較高，可以達(dá)到16-22:1,而汽油機(jī)一般為8-11:1。4扭矩特性柴油機(jī)的扭矩特性更好,能夠提供更大的行駛動(dòng)力。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理1吸氣行程活塞由上而下運(yùn)動(dòng),在氣缸內(nèi)形成負(fù)壓,使進(jìn)氣門打開,吸入新鮮空氣和燃料混合氣。2壓縮行程活塞往上運(yùn)動(dòng),壓縮氣缸內(nèi)的空氣燃料混合物,溫度和壓力逐步升高。3膨脹行程于壓縮行程末期,點(diǎn)火塞點(diǎn)火,燃料爆炸性膨脹,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生有效功。4排氣行程活塞向上運(yùn)動(dòng),推出氣缸內(nèi)燃燒后的排氣,為下一個(gè)循環(huán)做準(zhǔn)備。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理1進(jìn)氣活塞下行時(shí),通過(guò)進(jìn)氣口吸入空氣和燃料混合氣。2壓縮活塞上行時(shí),將吸入的混合氣壓縮。3爆燃?jí)嚎s后的混合氣被點(diǎn)火器點(diǎn)燃,產(chǎn)生爆炸力推動(dòng)活塞下行。4排氣活塞下行時(shí),將燃燒后的廢氣排出。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)循環(huán)只有進(jìn)氣、爆燃兩個(gè)過(guò)程,即壓縮和排氣過(guò)程在一個(gè)循環(huán)內(nèi)完成。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,功率大,但燃料消耗和排放較高。主要用于小型機(jī)械和摩托車。發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油系統(tǒng)潤(rùn)滑功能機(jī)油系統(tǒng)通過(guò)給發(fā)動(dòng)機(jī)各活動(dòng)部件持續(xù)供應(yīng)潤(rùn)滑油,降低運(yùn)動(dòng)部件的磨損和摩擦,保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。冷卻功能機(jī)油在流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)各部位時(shí)可以吸收部分熱量,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到一定的冷卻作用。清潔功能機(jī)油在流動(dòng)過(guò)程中可以攜帶發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的污垢和雜質(zhì),并通過(guò)機(jī)油濾清器將其過(guò)濾,保持發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的清潔。密封功能機(jī)油在一些密封件附近形成一定的壓力,能夠防止泄漏,保證發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件的密封性。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)液體冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件采用水或其他液體作為冷卻介質(zhì),通過(guò)泵送循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)熱量。氣流冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)外部配備風(fēng)扇或利用車輛行駛產(chǎn)生的氣流,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱片進(jìn)行冷卻。溫度控制利用恒溫器和水泵調(diào)節(jié)液體冷卻劑流通量,保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作溫度范圍內(nèi)。散熱器作用冷卻液在散熱器內(nèi)與外界空氣進(jìn)行熱交換,使熱量快速散失到環(huán)境中。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)作用發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)將新鮮空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi),為燃燒過(guò)程提供所需的氧氣。組成部件主要包括進(jìn)氣歧管、節(jié)氣門、進(jìn)氣閥、空氣濾清器等。性能要求高效、低阻力、低噪音,以確保發(fā)動(dòng)機(jī)能夠獲取足夠的新鮮空氣。技術(shù)發(fā)展渦輪增壓、直噴等技術(shù)的應(yīng)用可以大幅提升進(jìn)氣系統(tǒng)的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)排出有害氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后產(chǎn)生的廢氣需要通過(guò)排氣系統(tǒng)排出,包括一氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì),保護(hù)環(huán)境。系統(tǒng)組成排氣系統(tǒng)由排氣歧管、排氣管、消聲器等部件組成,最后將廢氣排出車外。合理設(shè)計(jì)可降低排放和噪音。高溫耐受排氣系統(tǒng)需要承受發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫廢氣,材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮耐熱性能,確?？煽渴褂?。發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)火花塞火花塞是點(diǎn)火系統(tǒng)的核心部件,產(chǎn)生高壓電火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的混合氣。點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈將低壓電流轉(zhuǎn)換成高壓電流,為火花塞提供點(diǎn)火電壓。分電器分電器將點(diǎn)火線圈的高壓電流分配到各個(gè)缸位的火花塞。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作時(shí)序,確保發(fā)動(dòng)機(jī)各缸同步點(diǎn)火。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)由油箱、燃油泵、燃油管路、化油器或噴油器等組成。它負(fù)責(zé)從油箱抽取汽油,通過(guò)噴油器或化油器將汽油霧化并送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)由油箱、柴油泵、高壓燃油管、噴油泵和噴油嘴等組成。它負(fù)責(zé)將柴油從油箱抽取,通過(guò)高壓噴入氣缸內(nèi)并霧化,完成柴油的燃燒過(guò)程。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給燃油泵燃油泵負(fù)責(zé)從油箱中抽取汽油,并將其輸送到化油器或燃油噴射系統(tǒng)。它是確保汽油發(fā)動(dòng)機(jī)順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件之一。化油器化油器負(fù)責(zé)將汽油與空氣混合,形成可燃的混合氣,然后輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中進(jìn)行燃燒。它控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。燃油噴射系統(tǒng)電子燃油噴射系統(tǒng)精準(zhǔn)地控制向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的汽油量,可以提高燃油效率和減少排放。它取代了傳統(tǒng)的化油器。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給高壓燃油泵向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供高壓燃油,確保燃料能夠高壓噴入氣缸內(nèi)。燃油噴射器負(fù)責(zé)將高壓燃油精準(zhǔn)噴入氣缸,實(shí)現(xiàn)柴油的高效燃燒。燃油軌為各個(gè)噴油嘴提供穩(wěn)定的高壓燃油供給,保證燃料噴射的一致性。發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑作用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要作用是減少各運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦和磨損,確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作順暢。它能降低發(fā)動(dòng)機(jī)零件的溫度,延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。系統(tǒng)組成潤(rùn)滑系統(tǒng)主要包括機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油冷卻器和機(jī)油管路等。機(jī)油從油箱被泵送到各零件,完成潤(rùn)滑保護(hù)作用。潤(rùn)滑油種類發(fā)動(dòng)機(jī)使用的潤(rùn)滑油種類眾多,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、工作環(huán)境等因素選擇合適的潤(rùn)滑油品質(zhì)和等級(jí)。機(jī)油的黏度和化學(xué)性能直接影響潤(rùn)滑效果。維護(hù)保養(yǎng)定期更換機(jī)油和濾清器是保證潤(rùn)滑系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。同時(shí)還需要檢查各連接管路是否密封完好,以防滲漏。發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)1電啟動(dòng)系統(tǒng)使用電動(dòng)機(jī)和蓄電池為發(fā)動(dòng)機(jī)提供啟動(dòng)動(dòng)力,可靠易用。2手啟動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)人工拉拽發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪來(lái)啟動(dòng),簡(jiǎn)單便捷但需要一定力氣。3氣啟動(dòng)系統(tǒng)利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),適用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)。4混合啟動(dòng)系統(tǒng)融合了電啟動(dòng)和手/氣啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),提高了啟動(dòng)可靠性。發(fā)動(dòng)機(jī)的供電系統(tǒng)電池供電發(fā)動(dòng)機(jī)的供電系統(tǒng)以蓄電池作為主要電源,為各個(gè)電器設(shè)備提供穩(wěn)定的電能。充電系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)電機(jī)帶動(dòng)充電器為蓄電池進(jìn)行充電,保持電池電量充足。電路配件包括線路、保險(xiǎn)絲、繼電器等,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)管理發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元監(jiān)控供電系統(tǒng)狀態(tài),并及時(shí)調(diào)整電壓、電流以滿足用電需求。發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中控電子系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)的電子控制單元(ECU)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制。傳感器監(jiān)測(cè)ECU會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài),如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù),并根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整。指令執(zhí)行ECU會(huì)根據(jù)控制算法發(fā)出精確的指令,調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)間、燃料噴射等,以確保發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工作狀態(tài)。故障診斷ECU還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷故障,并自動(dòng)進(jìn)行性能補(bǔ)償。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)功率扭矩燃油消耗率排氣量缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)包括功率、扭矩、燃油消耗率、排氣量和缸徑等。這些參數(shù)反映了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能,是選擇和評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)需要考慮的重要指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)的效率發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率衡量發(fā)動(dòng)機(jī)把燃料轉(zhuǎn)化為有用機(jī)械能的能力,通常為30-40%發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率衡量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的損耗,通常為80-90%整體效率熱效率和機(jī)械效率的乘積,一般為25-35%影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率的主要因素包括壓縮比、機(jī)械摩擦、冷卻損耗等。提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率是降低燃油消耗、減少排放的關(guān)鍵。先進(jìn)技術(shù)如渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等有助于提高效率。發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和振動(dòng)70dB最高閾值發(fā)動(dòng)機(jī)噪音超過(guò)70dB時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響駕乘舒適性10N最大振動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)常見振動(dòng)力可達(dá)到10牛頓,影響長(zhǎng)期使用壽命$15降噪成本采用隔音措施可降低15%的噪音,但需要額外$15投資發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種噪音和振動(dòng),這不僅影響乘員的舒適性,也會(huì)加速發(fā)動(dòng)機(jī)零件的損耗。制造商需要采取有效的隔音和減振措施來(lái)降低這些負(fù)面影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的排放發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種有害氣體排放,包括碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等,這些污染物會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。污染物主要危害控制措施碳?xì)浠衔?HC)光化學(xué)煙霧,致癌催化轉(zhuǎn)換器,燃料噴射系統(tǒng)一氧化碳(CO)致命的有毒氣體催化轉(zhuǎn)換器,優(yōu)化燃燒氮氧化物(NOx)酸雨,光化學(xué)煙霧三元催化,EGR系統(tǒng)近年來(lái),各國(guó)政府頒布了日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。未來(lái),實(shí)現(xiàn)更清潔高效的發(fā)動(dòng)機(jī)排放將是汽車工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)1定期檢查定期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件進(jìn)行全面檢查和保養(yǎng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)維修。2更換機(jī)油定期更換發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油,確保發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑性能良好。3檢查零件檢查發(fā)動(dòng)機(jī)零件是否磨損,必要時(shí)及時(shí)更換以確保發(fā)動(dòng)機(jī)性能穩(wěn)定。4保持清潔定期清潔發(fā)動(dòng)機(jī)及其周圍環(huán)境,避免灰塵和雜質(zhì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷故障診斷工具利用專業(yè)的診斷設(shè)備可以快速準(zhǔn)確地定位發(fā)動(dòng)機(jī)故障,為維修提供重要依據(jù)。這些工具包括故障碼檢測(cè)儀、壓縮力測(cè)試儀和渦輪增壓壓力測(cè)試儀等。診斷流程通過(guò)觀察發(fā)動(dòng)機(jī)外觀、聽音、氣味等初步診斷,再利用專業(yè)診斷工具進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè),最終找出故障根源并進(jìn)行修理。常見故障癥狀發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)或無(wú)力排放異?；蛉加秃馁M(fèi)過(guò)高發(fā)動(dòng)機(jī)異響或過(guò)熱汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)電氣化混合動(dòng)力和純電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用,提高能源利用率和減少排放。智能化發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化診斷和故障預(yù)警,提高駕駛體驗(yàn)。輕量化采用新材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),降低整車重量,提高燃油效率。綠色環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格,研發(fā)高效清潔的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)排放控制通過(guò)采用先進(jìn)的排放控制系統(tǒng),如催化轉(zhuǎn)換器和顆粒過(guò)濾器,可以顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放,減少對(duì)環(huán)境的污染。燃料效率通過(guò)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和采用新型燃料技術(shù),可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率,降低碳排放。噪音降低采用隔音材料和優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音污染。新能源技術(shù)電動(dòng)機(jī)、氫燃料電池等新能源技術(shù)正在逐步應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)零排放和更清潔的動(dòng)力系統(tǒng)。新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)電力驅(qū)動(dòng)新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),擺脫了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的限制,實(shí)現(xiàn)更高的能源效率和環(huán)保性。高性能電池先進(jìn)的鋰離子電池技術(shù)為新能源發(fā)動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)大而持久的動(dòng)力輸出,并支持快速充電。能量回收新能源發(fā)動(dòng)機(jī)可利用剎車時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能,通過(guò)再生制動(dòng)系統(tǒng)回收并儲(chǔ)存能量,提高整體效率。智能控制借助先進(jìn)的車載電子系統(tǒng),新能源發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理,優(yōu)化能量利用,降低排放。智能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)智能感知利用傳感器和人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的智能化感知和狀態(tài)檢測(cè)。智能優(yōu)化通過(guò)算法分析和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。智能聯(lián)網(wǎng)將發(fā)動(dòng)機(jī)與云平臺(tái)連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。自動(dòng)化控制依托無(wú)人駕駛技術(shù),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的自主決策和控制。發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的發(fā)展方向電動(dòng)化隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高,電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)將成為未來(lái)主流,以減少碳排放和噪音污染。智能化采用人工智能技術(shù),發(fā)動(dòng)機(jī)將具備自