机械工程系教学课件汽车发展史ppt课件模板

汽车构造 总 论 一、说明 汽车构造：研究发动机结构和工作原理的一门学科 。是车辆工程和交通运输专业的一门必修课，共48学 时。 先修课：高等数学、工程力学、电工学、热工学、工 程力学、工程材料学等。 直接运用课程：工程力学、电工学、工程材料学等。 基本任务：通过学习，掌握汽车发动机常见结构和工 作原理，掌握结构因素对汽车发动机性能的影响。 基本要求： 熟悉汽车的发展史以及汽车和发动机的发展趋势 ，掌握发动机基本工作过程和基本工作原理，掌握汽 车发动机的各组成部分的结构及功用。 教学主要环节：课堂讲授，课堂提问、作业（包括实 验报告）、实验组成，学完后进行考试。 闭卷考试， 总评成绩考试成绩70%+平时成绩30%。 陈家瑞主编. 汽车构造（上册）第5版. 北京： 人民交通出版社，2005 关文达主编. 汽车构造 第2版.北京：机械工业 出版社，2004 邓楚南主编. 轿车构造. 北京：人民交通出版社 ，1999 周龙保主编. 内燃机学.北京：机械工业出版社 ，1997 主要参考书目 总论 第一章 汽车发动机概述 第二章 机体组及曲柄连 杆机构 第三章 配气机构 第四章 汽油机燃油系统 第五章 柴油机燃油系统 第六章 进排气系统及排 气净化装置 第七章 发动机冷却系统 第八章 发动机润滑系统 第九章 汽油发动机增压 第十章 发动机点火系统 第十一章 发动机起动系统 第十二章 压缩天然气、液化 石油气及电动汽车 目 录 二、国内外汽车工业概况 1、目前世界汽车工业的分布情况 主要的汽车生产国 主要的汽车生产企业 2、我国的汽车工业概况 2009年汽车产销突破1300万辆 2009年中国汽车产销量居世界第一 3、目前主要采用的汽车新技术 发动机方面：电控喷油，代用燃料、燃料电池等； 安全性方面：安全气囊，ABS和ASR系统等； 舒适性方面：主动悬架，自动变速器，全空调，卫 星导航 环保性方面：三元催化装置，汽油稀燃，EGR系统 等。 4、未来汽车发展的趋势 防撞报警和自动控制，卫星导航，无人驾驶技术， 智能交通系统，低能耗，环保等。 三、汽车发展历程 马车时代 蒸汽三轮车 1769年法国人古诺制造，时速3.6km/h，试行约1km发 生锅炉爆炸，汽车失去了控制，结果车仰人翻。此车至 今珍藏在巴黎国家技术及机械品博物馆内。 第一辆三轮汽车（专利号DRP37435） 1886-01-29德国人Carl Benz制造，火花点火、水冷、钢架 、后轮驱动、前轮转向、带制动手把等，是近代汽车的原型 。 第一辆四轮汽车 1886年德国人戴姆勒发明的，最高时速18km/h。 奔驰2号车 福特T型车-“世纪车”1908-1927 1913年美国人福特发明流水线生产，从此汽车进入 大规模生产时代。 1935年，BMW首款开蓬跑车315-1，6汽缸 1490cc最高马力40 hp，四前速手动波箱。 用六十五年造一辆车 永恒的甲壳虫1938-2003 2003年大众又推出New Beetle,新甲壳 虫拥有极高的车身扭力刚度以及非常舒 适的后座椅，突出其安全至上，舒适至 上的特点。 法国引以为傲的国民车 雪铁龙2CV1949-1990 为法国农民设计的，9马力，四挡，最高时速65公里，百 公里耗油仅4.5升。“丑小鸭”是车迷对2CV的昵称，她丑 得贴心，丑得惹人怜爱。 兰博基尼经典之作Miura(穆拉)P400 1969年 穆拉SV是当时世界上最快的跑车，极速可达300公里/小 时。穆拉座舱全部玻璃包围，很有轰炸机味道；意大利发 动机噪声是世界闻名的，有人美其名“性感的吼声”。 美国总统座驾的传奇林肯与凯迪拉克 2001年 凯迪拉克和林肯可随意改装，加长轮距、轴距，配备防弹 装甲，安装空气过滤系统，6车轮、20多米长，内设浴缸 甚至厨房的“巨无霸”。也有人加固车顶，供直升机起降。 BENZ2007 SL V12 5980cc 612hp 双座跑车，它的发动机运行精密可靠，V型排列的12缸呈65度夹角， 每缸456毫升，排量5.5升，功率高达485PS/7000转。在这个高度上堪称 登峰造极，它的最高时速320公里/小时，零至百公里时速加速4.4秒。 爱希高手（Ace）与眼镜蛇（Cobra）有着异曲同工之妙，它有平台 式车架和铝制车身。其V8发动机为260PS，可加速至230公里/小时。 吉利GE卓越vs劳斯莱斯幻影 MINI电动车在洛杉矶车展（2008年11月） 首发，续航达250公里 同济改装国产电动车，2010年4月交付使用 同济改装BWM520电动车，2010年5月验收 FORD概念车 2007年10月20日，在澳大利亚的达尔文，一辆 太阳能车在参加世界太阳能车挑战赛的资格赛。 四、汽车的定义及分类 1、汽车定义 2、汽车的分类 （1）按用途分类 GB/T3730.12001，乘用车和商用车 GB/T3730.11998，普通运输汽车和专用汽车 1）普通运输汽车 类型发动机排量（L）车型 微型1.0夏利、奥拓 普通型1.01.6富康、捷达 中级1.62.5桑塔纳3000、奥迪A6 中高级2.54.0皇冠、奔驰300 高级4.0CA770、卡迪拉克、林肯、奔驰600系列 A 按发动机排量分级： （轿车） B 按车辆总长度分级： （客车 ） 类型 车辆长度（m） 微型 3.5 轻型3.57 中型 710 大型1012 超大型12（铰接式） 1012（双层） C 按汽车总质量分级：（货车） 类型总质量（t） 微型 1.8 轻型 1.86 中型614 重型 14 2）专用汽车 运输型专用汽车 闭式车厢货车、冷藏车厢货车等 作业型专用汽车 公安消防车、押钞车、救护车等 3）特殊用途汽车 娱乐汽车 高尔夫球场专用车、海滩游玩车等 竞赛汽车 （2）按动力装置分类 1）内燃机汽车 汽油机汽车、柴油机汽车、代用 燃料汽车。 2）电动汽车 电动内燃机复合动力 3）太阳能汽车 4）燃气轮机汽车 世界纪录：648.71km/h 5）喷气式汽车 世界纪录：1227.73km/h 五、国产汽车产品型号编制规则 1、首部 企业代号，由23个拼音字母组成； 2、中部 由4个数字组成，类型1参数2序 号1； 3、尾部 分类、变型产品，拼音字母数字。 例：CA1092，EQ2080，TJ6481，CA7226L， BJ2020 六、汽车的总体构造 1、发动机 动力装置，能将燃料的化学能转化为 机械能，目前采用的多为往复式内燃机。 发动机构造动画dhf1直1.avi 2、底盘 1）传动系：离合器、传动轴、变速箱、后桥 2）行驶系：车架、车桥、车轮、悬架 3）转向系：转向器、转向传动机构 4）制动系：制动器、制动传动机构 3、电气设备 4、车身 * 汽 车 布 置 形 式 1 . 发动机前置、前轮驱动 (FF) 2 . 发动机后置、后轮驱动 (RR) 3 . 44汽车传动系 奥迪整车透视 七、汽车行驶基本原理 1、汽车行驶时阻力 滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi、加速 阻力Fa。 F=Ff + Fw + Fi 2、驱动轮施加F0与路面反作用力Ft ， F0=Mt/r 3、行驶原理 3、行驶时总阻力与驱动力的关系 驱动力和总阻力的关系行驶状态 Ft F加 速 Ft =F 匀 速 Ft F=G 汽车车轮打滑 4、驱动力与附着力 附着力F：指地面对轮胎切向反作用力的极限值 。 F=G G=在硬路面上它与驱动轮法向反作用力 =附着系数 小 结 1、汽车定义：由自身的动力装置驱动，具有 4个或4个以上车轮的非轨道无架线的车辆。 2、汽车的分类 3、汽车的总体构造 课堂测验 1、轿车按发动机的排量2.54.0L为（ ） A、普通型 B、中级 C、中高级 D、高级 2、BJ1061型汽车属于（ ） A、客车 B、轿车 C、越野车 D、货车 3、42型汽车的驱动轮数为（ ） A、2 B、4 C、6 D、8 4、汽车等速行驶时，其阻力由（）（）和（）等组成 5、汽车通常由（）（）（）（）等四部分组成 6、JN1181属于（）汽车，其结构性能参数为（）。 7、汽车的动力源是（） 8、JB6480属于（）汽车，其结构性能参数为（）。 思考题 1、汽车的定义是什么？ 2、按结构性能参数，汽车是如何分类的？ 3、汽车的基本构造如何？ 4、解释国产汽车型号编号的全部含义，如 CA7220 、EQ2080、TJ6481等 发动机基本组成和常用术语 四冲程发动机工作原理 二冲程发动机工作原理 多缸四冲程发动机的工作顺序 内燃机产品的名称及型号编制规则 第一章 发动机概述 一、发动机定义和分类 1、定义 发动机：汽车动力来源。 一部转换能量的机器:某种能量 机械能 热机:热能 机械能 汽车动力:广泛应用活塞式内燃机 第一节 发动机分类和基本构造 车用内燃机 水冷发动机 风冷发动机 车用内燃机 车用内燃机 车用内燃机 四冲程发动机 二冲程发动机 汽油发动机 柴油发动机 单缸发动机 多缸发动机 化油器式发动机 直接喷射式发动机 车用内燃机 单列式发动机 双列式发动机 2、分类 （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( 如右图)。 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 单缸发动机，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分为单列式和双列式 （6）按照进气系统是否采用增压方式分类 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。 二、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。 1、曲柄连杆机构 是发动机实现工作循环 ，完成能量转换的主要 运动零件。 它由机体组、活塞连杆 组和曲轴飞轮组等组成 。 2、配气机构 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 把油料和空气供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃 烧，最后将燃烧后的废气排出。 4、 冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散 发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。 5 、润滑系统 润滑系的功 用是以实现液体 摩擦，减小摩擦 阻力，减轻机件 的磨损。并对零 件表面进行清洗 和冷却。 6、点火系统 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此 在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。 7、起动系统 发动机的总体构造 两大机构 曲柄连杆机构 配气机构 五大系统 供给系 点火系 冷却系 润滑系 起动系 一、发动机的基本结构图 第二节 四冲程发动机的工作原理 发动机剖面图 发动机剖面图 外形图 二、发动机结构基本术语 1. 上止点 2. 下止点 3. 行程 行程 4. 气缸工作容积 行程 5.发动机的排量 6.燃烧室容积 7. 气缸总容积 8. 压缩比 二、发动机结构基本术语 1、上止点：活塞顶部距 离曲轴旋转中心最远的极 限位置。 2、下止点：活塞顶部距 离曲轴旋转中心最近的极 限位置。 3、活塞行程(S)：上、下 止点之间的距离(mm)。 4、曲柄半径(R)：与连杆 下端(即连杆大头)相连的 曲柄销中心到曲轴回转中 心的距离(mm)。 5、气缸工作容积(s)： 活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的空间容积(L) 。 s =D2S/(4106) (L) 式中，D、S：(mm)。 6、燃烧室容积(C )：活塞位于上止点时，其顶部与气 缸盖之间的容积(L) 。 7、气缸总容积(a )：活塞在下止点时，活塞上方的容 积(L) 。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即 a =s +C 。 8、发动机排量(L)：多缸发动机各气缸工作容积的总 和(L) 。设发动机的气缸数为i，则 L =s i。 9、压缩比()：等于气缸总容积与燃烧室容积之比，即 =1+s / C 。#71. 压缩比过大的不良后果 10、负荷率(%)：某一转速下，发出的Pe与Pmax比值。 压缩比过大的不良后果 名称成因现象后果 爆燃 由于气体压力和 温度过高，在燃 烧室内离点燃中 心较远处的末端 可燃混合气自燃 而造成的一种不 正常燃烧。 火焰以极高的速 率向外传播，形 成压力波，以声 速向前推进。当 压力波撞击燃烧 室壁时就发出尖 锐的敲缸声。 还会引起发动机过热， 功率下降，燃油消耗量 增加等一系列不良后果 。严重爆燃时甚至造成 气门烧毁、轴瓦破裂， 火花塞绝缘体击穿等。 表面 点火 由于燃烧室内炽 热表面与炽热处( 如排气门头，火 花塞电极，积炭 处)点燃混合气产 生的另一种不正 常燃烧。 伴有强烈的较沉 闷敲击声。 产生的高压会使发动机 机件负荷增加，寿命降 低。 三、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程 单缸四冲程汽油机的工作过程 进气行程 排气门关闭 进气门开启 活塞 温度320380 K， 压力0.080.09MPa 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 1. 进气冲程 1. 进气冲程 1. 进气冲程 1. 进气冲程 1. 进气冲程 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 1. 进气冲程 混合气 （汽油+空气） 压缩行程 进气门关闭 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600750K， 压力0.81.5 MPa 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 2. 压缩冲程 作功行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 P V r a 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36.5MPa 作功终了：温度 12001500 K， 压 力0.350.5 MPa 3. 作功冲程 3. 作功冲程 3. 作功冲程 3. 作功冲程 3. 作功冲程 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9001100 K 压力 0.1050.12 MPa 残余废气 a 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 4. 排气冲程 大气 四冲程汽油机的运转是按 进气行程、压缩行程、作 功行程和排气行程的顺序 不断循环反复的。 发动机构造动画dhf1直 1.avi 四 、 四 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 喷油器 排气行程 进气门 排气门 纯空气 温度310-340K 压力0.085 0.095MPa 温度750-1000K 压力3-5 MPa 瞬时：温度1800- 2200K压力6-9 MPa 温度700-900K 压力0.105- 0.120MPa 终了：温度 10001200k压 力0.2-0.5MPa 吸气行程压缩行程作功行程 四行程柴油机和 四行程汽油机的 工作过程相同， 每一个工作循环 也包括进气、压 缩、作功和排气 四个行程。 思思 考考 四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 相同之处呢？ ？ 共同特点： 1.每个工作循环曲轴转两周(720)，每一行 程曲轴转半周(180) 。 2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其它 三个行程是为作功行程做准备的。 3.发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲 轴旋转完成进气、压缩行程，直到着火作功。 思思 考考 四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 不同呢？ ？ 不同点 汽油机柴油机 汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气 进入气缸的是纯空气 电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧 有点火系无点火系 无喷油器有喷油器 汽油机与柴油机比较 柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效 率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低，因此 ，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气 污染少，排放性能较好。但它的主要缺点是转速 低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用 高。在其发展过程中，柴油机不断发扬优点，克 服缺点，提高速度，有望得到更广泛地应用。 高尔夫、捷达、POLO等轿车也采用柴油机（ 5000r/min) 五、二冲程发动机的基本组成及工作原理 排气口 进气口 换气口 1第一行程 活塞由曲轴带动 由下止点往上止点运 动，当活塞上行到将 换气口、排气口关闭 时，以进入汽缸的混 合气被压缩，直至上 止点压缩行程结束。 同时，随着活塞 上行，曲轴箱容积增 大，形成一定真空度 ，当活塞上行到进气 口露出时，混合气被 吸入曲轴箱内。 混合气 第一行程 当活塞上行到接近上 止点时，火花塞产生电 火花，点燃汽缸内的混 合气，在高温、高压的 燃气压力作用下，活塞 由上止点向下止点运动 ，带动曲轴旋转作功。 2第二行程 当活塞下移至将进气 口堵住时，随着活塞的继 续下移，曲轴箱内的混合 气被预压。当活塞下行至 排气口露出时，燃烧后的 废气在自身压力下经排气 口排出气缸， 第二行程 紧接着换气口 开启，曲轴箱内被 预压的混合气经换 气口进入气缸。 第二行程 二冲程发动机的 进气口控制方法 混合气 当曲轴箱压力 大于大气压时 当曲轴箱压力 小于大气压时 六、二冲程柴油机工作原理 换气燃烧 排气 压缩喷油器 空 气 扫气泵 废 气 排气门 1.四冲程发动机的进、排 气是分开的，而二冲程发动 机几乎完全重叠。以新鲜气 体清扫废气的换气过程。（ 混合气损失经济性差） 2. 当工作容积、压缩比和 转速相等时，从理论上讲， 二冲程的功率应为四冲程功 率的2倍，但实际上，只有 1.51.6倍。 3.当转速相同时，二冲程发动 机的作功次数较四冲程发动 机多1倍。因此，二冲程发动 机运转较平稳。 4.由于没有气门或只有排气 门，简化了发动机的结构。 具有结构简单、重量轻、 制造成本低等优点，轻便摩 托车和微型汽车（柴油机） 的小排量发动机广泛采用。 二冲程发动机与四冲程发动机比 较 一、动力性指标 动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般 用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压 力等作为评价发动机动力性好坏的指标。 （1）有效转矩（ Te ） 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩，通常 用Te 表示，单位为Nm。 第三节 发动机的性能指标 （2）有效功率（ Pe ） 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe 表示，单位为kW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积 。 式中：Te有效转矩，Nm； n曲轴转速，r/min。 （3）转速（n） 指发动机曲轴每分钟的转数，单位为r/min。 （4）平均有效压力（Pme） 指单位气缸工作容积发出的有效功，单位为MPa。 二、经济性指标 发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率 等。 1.有效热效率 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有 效热效率，记作 e。 显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少， 有效热效率越高，发动机的经济性越好。 2.有效燃油消耗率 发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效 燃油消耗率，记作 be，单位为 g/（kWh）。 B每小时的燃油消耗量，kg/h 。 三、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评 价指标，一般包括升功率和强化系数等。 1.升功率 发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功 率称为升功率。 升功率大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大 ，发动机的热负荷和机械负荷都高。 2.强化系数 平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。 活塞平均速度是指发动机在标定转速下工作时，活塞 往复运动速度的平均值。 四、紧凑性指标 紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指 标，通常用比容积和比质量衡量。 1.比容积 发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积。 2.比质量 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。 干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量 。比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。 五、环境指标 环境指标用来评价发动机排气品质和噪声水平。 排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC， NOx)排放量。 六、可靠性指标 可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常 持续工作能力的指标。 七、耐久性指标 耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常 工作的极限时间。通常用发动机的大修里程数来衡量 。 八、工艺性指标 工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性 好坏的指标。 二、发动机速度特性 汽车发动机的工况在很广泛的范围内变化。因此，在评 价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能， 才能全面判断其好坏及能否满足汽车的要求。 在一定油门开度下，发动机的有效功率、有效转矩、有 效燃油消耗率三者随曲轴转速的变化关系称为发动机速 度特性。 节气门开度最大时的速度特性又称为外特性。 发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。 一、 内燃机的名称和型号 GB/725-1991 内燃机名称均按所使用的主要燃料命名。 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 内燃机型号由以下四部分组成： 首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据 需要自选相应字母表示，但需主管部门核准、备案。 中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸 径符号等组成。 后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部：区分符号。同一