第十一章 發(fā)動機(jī)起.ppt

1、第11章發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)，1。啟動模式2。開始預(yù)熱3。啟動器4。減速起動機(jī)和永磁起動機(jī)。1.啟動方式，手動啟動輔助汽油機(jī)啟動電動啟動器啟動壓縮空氣。2.開始預(yù)熱1。進(jìn)氣預(yù)熱裝置2。電熱塞3。啟動預(yù)熱鍋爐4。啟動液體注射裝置5。啟動減壓裝置。第十二章。新型汽車發(fā)動機(jī)。第一節(jié)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)三角形活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，由德國工程師費(fèi)利克斯汪克爾發(fā)明，故又稱汪克爾發(fā)動機(jī)。1954年，經(jīng)過長期研究，汪克爾解決了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)氣封的主要技術(shù)問題，并于1958年成功制造出第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。1964年，德國NSU公司首次將轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)作為官方產(chǎn)品安裝在汽車上。此后，世界上許多國家開始研究、開發(fā)和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。日

2、本東洋工業(yè)股份有限公司于1967年開始大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)汽車。與往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)有以下突出特點：1)有利于提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。由于旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)的活塞在氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，它消除了往復(fù)式發(fā)動機(jī)活塞組往復(fù)運(yùn)動所產(chǎn)生的往復(fù)慣性力，有利于大幅度提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，提高功率增幅。2)重量輕、體積小、提升力高、比重小。由于旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)取消了曲柄連桿機(jī)構(gòu)和氣閥機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少。與同等功率的往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的零件數(shù)量減少約40%-60%，比質(zhì)量減少約30%-50%，所以上升功率幾乎是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的兩倍。3)由于活塞轉(zhuǎn)動，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動噪音小。另外，由于零件數(shù)量少，拆裝方便，維護(hù)

3、簡單。20世紀(jì)80年代以后，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)取得了長足的進(jìn)步，包括廢氣渦輪增壓、電控燃油噴射、廢氣凈化技術(shù)、分層燃燒和微機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動力性和排放特性達(dá)到了更高的水平。其次，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的分類，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)根據(jù)其運(yùn)動形式可分為三類：恒速型、差速型和行星型。(一)勻速型這種轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，其主要特點是旋轉(zhuǎn)部件繞固定中心勻速轉(zhuǎn)動。(2)差動差動旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)是指在同一個氣缸中，兩個同軸旋轉(zhuǎn)但角速度不同的活塞做相對運(yùn)動，導(dǎo)致工作容積的變化。(3)行星旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的特征在于，活塞在固定氣缸中進(jìn)行行星運(yùn)動，也就是說，活塞繞其自身的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，同時繞固定軸線旋轉(zhuǎn)，此時氣缸容積改變。為了保證

4、活塞在連續(xù)運(yùn)行過程中不與氣缸發(fā)生干涉，并始終保持活塞與氣缸的接觸，從而產(chǎn)生不間斷的密封，需要采用一定速比的行星齒輪機(jī)構(gòu)來形成特殊型面的氣缸和特殊型面的活塞。它可用作氣缸輪廓和活塞輪廓，包括內(nèi)部旋轉(zhuǎn)輪廓、外部旋轉(zhuǎn)輪廓及其內(nèi)外包絡(luò)。3.轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)子、前后端蓋、氣缸體、密封件和主軸組成。此外，汽油旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)有基本系統(tǒng)，如進(jìn)氣和排氣，燃料供應(yīng)，點火，潤滑和冷卻。汽油旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)與往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相同，即它由四個沖程組成：進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣。汽油轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)1的工作原理。四沖程工作過程轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)與往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相同，也就是說，它由四個沖程組成

5、：進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的點火系統(tǒng)第二節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)重量輕、體積小、操作靈活、維護(hù)簡單。與往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相比，燃?xì)廨啓C(jī)具有以下優(yōu)點：1)燃?xì)廨啓C(jī)沒有往復(fù)運(yùn)動部件，因此平衡好，振動小。2)轉(zhuǎn)速高(一般為25000-40000轉(zhuǎn)/分鐘)，單位功率質(zhì)量不超過035-05公斤/瓦，功率相同時，在尺寸和質(zhì)量上優(yōu)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)。3)摩擦副少，機(jī)械效率高(最高可達(dá)092094)。摩擦表面不與氣體接觸，這簡化了潤滑問題并降低了潤滑油的消耗率。4)燃料適應(yīng)性好，可燃燒氣體燃料和各種液體燃料。5)良好的啟動，在-50的環(huán)境溫度下可使

6、用功率較小的啟動裝置。c在平穩(wěn)啟動的情況下。6)廢氣中有害排放較少。在負(fù)載下工作時，只有柴油機(jī)的1/7-1/3。7)良好的扭矩特性，可減少汽車變速器的齒數(shù)。汽車行駛時，可以減少換檔次數(shù)。目前，汽車燃?xì)廨啓C(jī)仍存在加速性能差、突然減載時有超速危險、耗氣量大、對空氣純度要求高等缺點。第三節(jié)電動和混合動力電動汽車電動汽車的優(yōu)點是： 1)行駛過程中沒有廢氣排放，對環(huán)境無污染，因此電動汽車可以稱為零排放污染汽車。2)能源有效利用率高。3)振動和噪音小，車廂內(nèi)外安靜良好。4)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)和使用方便。1.電池電動車2。燃料電池電動汽車3。電動馬達(dá)4。替代燃料發(fā)動機(jī)1。酒精燃料2。壓縮天然氣3。液化石油氣汽車

7、發(fā)動機(jī)原理教程(清華大學(xué)出版社)劉錚等主編，第10章汽車發(fā)動機(jī)工作特性，101工況，工作面和功率標(biāo)定發(fā)動機(jī)工作條件汽車的工作條件是由速度決定的，因此，發(fā)動機(jī)的工作條件是由曲軸的轉(zhuǎn)速和輸出功率來表示的。因此，一定的轉(zhuǎn)速和一定的輸出功率(負(fù)載)形成了發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件。在發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行中，轉(zhuǎn)速和輸出功率保持不變，這是一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動機(jī)以可變的速度和負(fù)載動態(tài)運(yùn)行時，如起動、加速和減速，以及路面狀態(tài)的變化，工況隨時間而變化，這是一種動態(tài)工況。無論何種工況，在確定轉(zhuǎn)速的情況下，輸出功率p與輸出扭矩T相同.平均有效壓力pm。它與汽油發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門位置、柴油發(fā)動機(jī)的燃油調(diào)節(jié)桿位置和循環(huán)供油成正比。

8、因此，發(fā)動機(jī)的負(fù)載可以是輸出功率p .表示，也可以用上述參數(shù)之一表示。1012的工作狀態(tài)平面和以負(fù)載和速度為坐標(biāo)的發(fā)動機(jī)工作區(qū)域平面稱為發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)平面。發(fā)動機(jī)的實際工作面積可以在這個平面上表示。根據(jù)發(fā)動機(jī)支撐工作機(jī)械的運(yùn)行特點，發(fā)動機(jī)的實際工作區(qū)域有以下三種情況。1點鐘時，發(fā)動機(jī)只在一定的固定工況下工作，如圖10-1工況面1點鐘所示。這種操作很少見，日夜在水庫或河流中抽水的發(fā)動機(jī)可以被認(rèn)為是在定點條件下運(yùn)行。雙線操作發(fā)動機(jī)僅在操作面上的特定線段上工作。有兩種常見情況：一是發(fā)電機(jī)組、糧食加工、排灌等固定作業(yè)單元。工作時保持在速度控制線上運(yùn)行，速度變化不大，如圖10-1，工作面2線所示；二是船

9、舶發(fā)動機(jī)運(yùn)行的工況。由于螺旋槳推進(jìn)，發(fā)動機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，Pe為2k n3，形成圖10-1工況面上3線所示的螺旋槳工況。汽車、拖拉機(jī)、坦克、工程運(yùn)輸機(jī)械等各種陸地運(yùn)輸車輛，都可以在較寬的轉(zhuǎn)速和載荷范圍內(nèi)工作，它們的工作區(qū)域覆蓋了工作平面上的一定區(qū)域，從而實現(xiàn)了地面工作狀態(tài)。汽車發(fā)動機(jī)的工作范圍很廣，但是2)右側(cè)的曲線b是各種負(fù)載條件下的最大限速線。A和B曲線是在駕駛員最大加速踏板位置的條件下獲得的。對于汽油發(fā)動機(jī)，當(dāng)節(jié)氣門全開時，得到A和B曲線，稱為速度外特性線；對于柴油機(jī)，曲線A是修正后的外部特征線，曲線B是調(diào)速器的調(diào)速特征線。以上幾行將在后面詳細(xì)解釋。3)左側(cè)。該曲線是發(fā)動機(jī)最

10、低穩(wěn)定工作速度的極限線。低于該速度時，由于燃燒波動和運(yùn)動部件慣性的影響，發(fā)動機(jī)不能穩(wěn)定工作。4)橫坐標(biāo)上的D曲線是每個加速踏板位置的怠速線。此時，功率輸出為零，發(fā)動機(jī)的指示功率與怠速的機(jī)械損失功率相平衡。5)如果輸出功率為負(fù)，則曲線為發(fā)動機(jī)滅火和外力向后拖動時的工況線。此時，后向拖曳力與滅火后空轉(zhuǎn)的機(jī)械損失力相平衡。當(dāng)然，彎道不屬于正常的工作范圍，它只是在汽車在長坡下掛檔時起到剎車的作用，以防止汽車加速并保持一定的穩(wěn)定速度。當(dāng)通過臺架抗?fàn)恳郎y試機(jī)械功率損失時，也是這種情況。汽車發(fā)動機(jī)的工況范圍很廣，通常選擇幾個典型工況點的性能指標(biāo)來近似反映整個工況。圖10-1中常用的典型工況有標(biāo)定工況甲、最大

11、扭矩工況乙、最小穩(wěn)定怠速工況丙和最大怠速工況丁。有時，用速度外特性上的最低油耗率點和整個工況面上的最低油耗率點來補(bǔ)充說明。一般來說，上述各點的指標(biāo)都標(biāo)在汽車發(fā)動機(jī)的銘牌和說明書上。1013發(fā)動機(jī)功率校準(zhǔn)由發(fā)動機(jī)銘牌上規(guī)定的最大輸出功率Pemax及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速nn決定的工作條件稱為校準(zhǔn)工作條件。校準(zhǔn)條件不是發(fā)動機(jī)能夠達(dá)到的最大功率極限點，而是根據(jù)發(fā)動機(jī)的用途和特性，在考慮其各種性能要求和使用壽命后，人為指定的最大功率極限點。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB1105.1-07，校準(zhǔn)功率可通過以下四種方法之一確定。(1)15分鐘功率是指發(fā)動機(jī)能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘并保持正常狀態(tài)的最大有效功率。汽車、摩托車、摩托艇等的發(fā)

12、動機(jī)。在短時間內(nèi)使用最大功率，因此該方法通常用于校準(zhǔn)，以獲得更高的動態(tài)性能。(2)1小時的功率允許發(fā)動機(jī)正常連續(xù)地運(yùn)行。適用于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和其他長時間重載使用的發(fā)動機(jī)。(3)12小時動力允許發(fā)動機(jī)正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時。適用于拖拉機(jī)、排灌、電站和其他在重載下連續(xù)工作約12小時的發(fā)動機(jī)。(4)持續(xù)功率允許發(fā)動機(jī)長時間正常持續(xù)運(yùn)行的有效功率。它可用于遠(yuǎn)洋船舶、日夜運(yùn)行的鐵路機(jī)車、排灌發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組。從以上介紹可以看出，同一臺發(fā)動機(jī)的標(biāo)定功率與不同用途的機(jī)組匹配時是不同的。制造商根據(jù)校準(zhǔn)的功率調(diào)整機(jī)器，并交付使用。因此，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)動機(jī)不改變?nèi)魏味ㄎ晃恢脮r，臺架試驗測量的指標(biāo)不應(yīng)被誤認(rèn)為是該發(fā)動機(jī)能

13、夠發(fā)布的最高性能指標(biāo)。10.2發(fā)動機(jī)特性及其分析方法2.1特性、特性曲線及其分類發(fā)動機(jī)特性是指發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)和特性參數(shù)在一定條件下隨各種可變因素的變化。如果這個定律用曲線來表示，它就叫做特征曲線。發(fā)動機(jī)特性的范圍很廣。從發(fā)動機(jī)的工作特性來看，有穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性，從可變因素的特性來看，調(diào)節(jié)特性和運(yùn)行特性有所區(qū)別。調(diào)整和歌劇事實上，只要它對性能有明顯的影響并且可以改變(實時改變)，它就可以包含在調(diào)節(jié)參數(shù)中，如氣門相位角、氣門升程、進(jìn)氣管長度甚至壓縮比、渦輪噴嘴環(huán)面積等?？梢钥闯?，調(diào)整參數(shù)是一個涵蓋廣泛的概念。研究調(diào)整特征的意義在于優(yōu)化績效。從單性能的角度出發(fā)，可以找到最佳的調(diào)整值，例如，汽油機(jī)在

14、功率和經(jīng)濟(jì)性條件下的最佳點火提前角就是一個例子。然而，從綜合性能的角度來看，單個優(yōu)化可能不能保證整體優(yōu)化，通常需要折衷適當(dāng)?shù)闹祦慝@得最佳匹配。從發(fā)動機(jī)發(fā)展的歷史來看，對于一些重要的調(diào)節(jié)參數(shù)，實時調(diào)節(jié)裝置已經(jīng)被用來改善一些性能指標(biāo)。用化油器控制過量空氣系數(shù)9，用汽油機(jī)轉(zhuǎn)速和柴油機(jī)真空點火提前和自動供油提前來調(diào)節(jié)點火提前角和噴油提前角。然而，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的大多數(shù)參數(shù)不能實時調(diào)整，在設(shè)計中只能選擇一個折衷值。隨著發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的普及，可以實時自動控制更多的參數(shù)。這不僅提高了發(fā)動機(jī)在各個方向上的性能，而且使調(diào)整特性的研究更加現(xiàn)實。工況運(yùn)行特性是指發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)在一定條件下隨工況參數(shù)變化的規(guī)律。本章重

15、點介紹電力的基本運(yùn)行特性和穩(wěn)定運(yùn)行條件下的經(jīng)濟(jì)性能。轉(zhuǎn)速不變，性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化，調(diào)速位置不變，性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化；以及速度和負(fù)載變化時的全部特性(通用特性)。上述基本運(yùn)行特性曲線是綜合評價發(fā)動機(jī)與汽車匹配時機(jī)組動力性和經(jīng)濟(jì)性的一個直觀方便的工具。通過它們，我們可以直觀地判斷發(fā)動機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)區(qū)域和輸出功率的特殊點，便于確定與汽車匹配的合理性。通過分析特征曲線的形狀、趨勢及影響因素，指出特征曲線的變換方向應(yīng)符合汽車的要求。10.3匹配汽車的速度特性和動力性能如果汽油機(jī)節(jié)氣門開度保持不變或柴油機(jī)燃油調(diào)節(jié)桿位置保持不變，各工況處于最佳調(diào)節(jié)狀態(tài)，發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)和特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特

16、性。這是速度特性的廣義概念。由于本章的重點是分析發(fā)動機(jī)運(yùn)行特性對汽車動力性和經(jīng)濟(jì)性的影響，所以只討論動力性和經(jīng)濟(jì)性的速度特性。每個機(jī)油調(diào)節(jié)位置對應(yīng)一條速度特性曲線。滿載速度特性曲線，也稱為外特性線，由標(biāo)定工況位置決定；其余為部分負(fù)荷速度特征線，也稱為部分特征線。外部特征線表示對應(yīng)于每個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的最大功率和扭矩。汽車的最大動力性能由這條特征線決定。柴油機(jī)的速度特性，尤其是外部特性，不僅直接影響匹配車輛的動力性能，而且與車輛的安全運(yùn)行密切相關(guān)，而怠速的一些特征線與穩(wěn)定運(yùn)行有關(guān)，這將在下一章中討論。已經(jīng)指出，校準(zhǔn)條件是人工確定的，也就是說，外部特征線可以根據(jù)不同的匹配對象和不同的校準(zhǔn)條件而改變。如果這條線的形狀和方向不能滿足要求，可以進(jìn)行各種修正。測量汽油機(jī)的速度特性曲線時，除了保持節(jié)氣門開度不變外，所有工況都必須調(diào)整到最佳點火提前角，過量空氣系數(shù)應(yīng)按理想值編制。在一個1)圖(a)所示的指示效率曲線中間是平坦的，兩端稍低。低速時，缸內(nèi)氣流減