发动机基本知识.ppt

发动机总论,一、发动机的分类和基本构造 二、发动机常用术语 三、发动机的工作原理 四、发动机的主要性能指标和特性 五、发动机编号规则,引入问题,1 、什么是机器？组成机器的要素有哪些？ 2、汽车是一个机器，你估计汽车应该有哪些部分组成？ 3、发动机有哪些部分组成？评价一台发动机优劣的指标是什么？ 4、参观发动机实训室，谈谈你的学习的打算？,机器的组成,1、动力装置：能源 2、传动装置：动力的传递、放大、减速等 3、执行机构：车轮 4、控制装置：机械（转向盘、制动踏板等）、电子控制装置（ABS，ARS，ESP，定速巡航等等，发展迅速）,发动机的定义 发动机是将其它形式的能量转变为机械能的机器。 有哪些其他形式的能量？,一、发动机的分类和基本构造 1. 分类 内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型，下面让我们来看看内燃机是怎样分类的。 (1) 按照所用燃料分类,(2) 按照行程分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈(720)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。,(3) 按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。,(4) 按照气缸数目分类 内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。,(5) 按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为90)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。,水平对置式,优势：最大的优点就是可以降低整车的重心，由此带来的好处就是车辆的操控性得到了有效的提升 ；其二，发动机做功的间隔角较直列式和“V”形排列更加合理，更利于发动机的匀速做功，发动机运行的平顺性也就越好，这样就可以减小飞轮的质量，从而可以加大发动机的有效功率输出。 水平对置发动机是一种最符合运动机械原理的汽车发动机组合形式，其制造成本和工艺难度相当高，目前世界上只有保时捷和斯巴鲁在使用。,W12,(6) 按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。,增压,机械增压： 机械增压器压缩机的驱动力来自发动机曲轴。一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，以曲轴运转的扭力带动增压器，达到增压目的。 涡轮增压： 利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮 ，,（7）按活塞运动的方式分类,马自达RX-7,2. 基本构造 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。,曲柄连杆机构 将气体的压力变为曲轴的转矩 将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动 把燃烧作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能,机体组,活塞连杆组 曲轴飞轮组,(2) 配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。,(3) 燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。,(5) 冷却系统,(4) 润滑系统,(8) 起动系统,(7) 点火系统,二、发动机常用术语 1. 上止点 2. 下止点 3. 活塞行程 4. 曲柄半径 5. 气缸工作容积 6. 燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 发动机排量 9. 压缩比 10. 工作循环,（1）上止点活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。 （2）下止点活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。,（3）活塞行程S上、下止点之间的距离称为活塞行程 （S=2R）。,（4）曲柄半径R曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R 。,（5）气缸工作容积Vh活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。一般用Vh 表示。单位是L（升）。,（6）燃烧室容积活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。一般用Vc表示。单位是L（升）。,（7）气缸总容积活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用 Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即 Va VcVh,（8）压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用表示。 表示吸入气缸内的可燃混合气或新鲜空气被压缩的程度。 = Va /Vc=（Vh+ Vc）/ Vc=1+ Vh/Vc 式中： Va气缸总容积； Vh 气缸工作容积； Vc 燃烧室容积； 通常汽油机的压缩比为611，柴油机的压缩比较高，一般为1622。,（9）工作循环 每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。,（10） 发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用VL表示，单位是L（升） ： VL= i Vh 式中： Vh 气缸工作容积； i气缸数目。,已知某4缸发动机，气缸直径d=79mm，活塞行程s=91.5mm，压缩比为10。计算气缸工作容积，燃烧室容积及该发动机的总排量。,发动机工作原理,四冲程汽油机工作原理,1.进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上腔容积增大，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与汽油形成混合气，经进气门被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。,2.压缩行程 活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。气体压力和温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混合气。此时，气缸内压力为6001500kPa,温度600800K ,远高于汽油的点燃温度, 很容易点燃,3.作功行程 压缩行程末，火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。,4.排气行程 在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。,小 结,1.发动机自行运转之前需要外力完成进气和压缩两个冲程，通常用人力、电动机等带动发动机曲轴和运转。 2.在四个冲程中只有作功冲程是活塞带动曲轴转动，其他三个冲程都是曲轴带动活塞运动 。 3.在整个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。 一个工作循环曲轴旋转720（2圈）；活塞上、下运动四次（4个行程）。,4.发动机着火的基本条件是 油：有油，混合气浓度合适。 电：能产生足够的火花,点燃可燃混合气。 气：气缸有足够压力。 点火正时：压缩冲程上止点前点火。 配气正时：定时将进、排气门开关,四冲程柴油机工作原理,四冲程柴油机工作原理,1.进气行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐增大，形成真空 度，在真空吸力作用下，新鲜空气被吸入气缸。 2.压缩行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐减小，空气被压 缩，压力、温度升高。,3.作功行程 压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内 的高压空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气，柴油自行着火燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，带动曲轴旋转作功。 4.排气行程 在作功终了时，排气门被打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸。,示功图,在活塞式机器的一个循环中，气缸内气体压力随活塞位移（或气缸内容积）而变化形成循环曲线，循环曲线所包围的面积可表示为机器所作的功或所消耗的功，故称为示功图,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370440 K， 压力7590 kPa,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,压缩行程,排气门关闭,活塞,压缩比： =Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度600800K， 压力6001500 kPa,进气门关闭,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,四、发动机的主要性能指标与特性 1. 发动机性能指标 发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。发动机的主要性能指标有：动力性能指标，经济性能指标和排放性能指标。 (1) 动力性能指标 (2) 经济性能指标 (3) 排放性能 排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC，NOx)排放量、噪声等。 2. 特性 发动机的主要性能指标有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率随其运转工况(负荷、转速)变化而变化的关系称为发动机的特性。其性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性，而性能指标随负荷变化的关系称为发动机的负荷特性。用曲线来表示这些关系，称为发动机的特性曲线。发动机特性是对发动机性能进行全面评价和鉴定的依据。在发动机特性中 ，其速度特性最为常用,动力性指标 有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩 有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率,经济性指标 燃油消耗率：发动机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗的燃油质量。,五、发动机编号规则 为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准(GB72582)内燃机产品名称和型号编制规则中对内燃机的名称和型号作了统一规定。,1-4 发动机维修基础知识,基本概念： 维修：维护和修理的简称。 维护：基本任务是采用相应的技术措施预防故障的发生，避免零部件的损坏；是强制执行的措施。 修理：基本任务是排除已发生的故障和修复或更换已损坏的零部件，恢复发动机的工作能力和良好的状况。是视需进行的措施。,1-4 发动机维修基础知识 一、汽车维护基础知识,维护,预防性维护,非预性防维护,例行维护,计划维护,日常维护,停驶维护,换季维护,一级维护,二级维护,预防性维护：为预防故障发生和维持汽车工作能力而进行。非预防性维护：发生故障后进行。,例行维护：内容和时机与汽车行驶里程无关 。计划维护：内容和时机与汽车行驶里程有关 。,1-4 发动机维修基础知识 一、汽车维护基础知识,2汽车维护方式 概念：维护类型、维护时机和维护内容的综合体现。 类型：定期、按需、事后。 定期维护：每隔一定的时间或行驶里程进行一次，内容、时机均有明确的规定。属计划维护。 按需维护：用诊断或检测设备定期进行诊断或检查，根据检查结果按需进行。属计划维护。 事后维护：故障发生后进行。属非预防维护。,1-4 发动机维修基础知识 一、汽车维护基础知识,3汽车维护作业的分类 维护作业分类并非一成不变，实际中可根据企业的规模、维护设备、人员、场地的具体情况进行适当调整。 （1）清洁作业 （2）检查与紧固作业 （3）检查与调整作业 （4）电器作业 （5）润滑作业 （6）轮胎作业 （7）加注作业,1-4 发动机维修基础知识 二、汽车修理基础知识,1汽车零件的清洗 （1）油污清洗。刮除和清洗液清洗。 注意： 使用汽油清洗不安全； 铝合金件不能在强碱性清洗液中清洗； 非金属类橡胶零件应使用酒精或制动液清洗。 （2）积炭清除。机械清除法、化学清除法。 （3）水垢的清除。一般采用化学清除法 。,1-4 发动机维修基础知识 二、汽车修理基础知识,2汽车零件的修复方法 （1）机械加工修复法。通过机加工使零件恢复尺寸和配合特性，包括分级修理和镶套修理。 （2）压力加工修复法。通过对零件施加外力，恢复零件损伤部位的尺寸和形状， （3）焊接修复法。利用热量将零件基体金属和料金属熔化并熔合，填补零件的磨损部位或连接断裂的零件。常用是手工电弧焊和气焊。 （4）粘接修复法。使用粘接剂贴补或连接损坏零件。,1-4 发动机维修基础知识 二、汽车故障诊断基础知识,1汽车故障的定义和类型 汽车故障：汽车部分或完全丧失工作能力的现象。 类型：局部故障和完全故障。 2汽车故障的产生原因 磨损、腐蚀、变形、疲劳、老化、松动、损伤或损坏、使用或调整不当等。 3汽车故障的诊断方法 （1）经验诊断法：问、看、听、嗅、摸、试。 （2）现代诊断法：总成不解体，用仪表和设备诊断。,1-4 发动机维修基础知识 四、汽车维修作业的组织,1固定工位作业形式 在一个固定工位上进行全部维修工作。 由一组维修人员在规定时间内完成。 作业组由全能工人或专业工人组成。 难以使用专业设备，工作效率低。 适用于车型复杂、规模比较小的维修企业。 2流水作业形式 按工艺特点在几个连