《发动机基本知识》PPT课件.ppt

发动机机械系统诊断与修复,课程目标,1、是什么：知道什么东西在什么地方,2、怎么拆装,合适工具,顺序,力,3、工作原理,4、有哪些问题、表现,5、故障诊断、维修,第一章 发动机的基本知识,发动机历史,发动机的总体构造,发动机的型号编制规则及性能,汽油机可燃混合气形成与燃烧,柴油机可燃混合气形成与燃烧,发动机特性,汽车分类,汽车用途： 乘用车 商用车,识别汽车和发动机,如何识别汽车？,VIN是英文Vehicle Identification Number(车辆识别码)的缩写。因为ASE标准规定：VIN码由17位字符组成，所以俗称十七位码。它包含了车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及组装地点等信息。,VIN Vehicle Identific-ation Number,作业：常见汽车品牌的WMI（丰田、日产、本田、马自达、福特、一汽大众、上海大众、上海通用 ）,一汽生产的汽车代号：CA；东风的代号是EQ(二汽)；南京汽车代号NJ；天津夏利是TJ,国产汽车型号编制规则,什么是发动机？,发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。,一、发动机的定义：,现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。,外燃机,内燃机,燃气轮机,发动机历史,活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机。 1867年，德国人奥托改进煤气发动机。 贡献：奥托循环,发动机历史,奔驰1号配的是单缸二冲程汽油发动机 1886年被视为汽车的诞生日，那辆奔驰一直为人所津津乐道。但是其动力单元却实在“寒酸”：第一辆“三轮奔驰”搭载的卧式单缸二冲程汽油发动机，最高时速16KM每小时。 四冲程发动机的应用 戴姆勒，第一个将汽油四冲程发动机装上汽车的人。如今的汽车发动机技术已经基本全部用的是四冲程技术。,发动机历史,1892年，德国工程师狄塞尔受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入气缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入气缸，使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功，为内燃机的发展开拓了新途径。,发动机发展,化油器,FSITSI,电喷发动机,燃料如何进入发动机？,柴油机,内燃机,汽油机,成为历史,电动车,发动机编制规则,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。 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。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。,内燃机型号由以下四部分组成,内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义,(1) 汽油机 1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 (2) 柴油机 195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型 165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号,三、型号编制举例,汽车结构,1、发动机 2、底盘 3、车身 4、电器系统,汽车性能评价？,1、动力性：最高车速、加速、爬坡 2、燃料经济性 3、汽车制动性：效能、效能恒定性、稳定性 4、汽车操纵性和稳定性 5、汽车行驶稳定性 6、汽车的通过性 7、其他：轻便性、机动性、装卸方便、容量,发动机,底盘,发动机参数？,1、布置形式 形式：排列、冷却形式、气门数等 2、排量 3、功率 4、缸径 5、压缩比 6、尺寸,二、发动机的分类 ：,1.1 发动机基本工作原理,1.1 发动机基本工作原理,1、按燃料的使用不同分,3、按冷却方式不同,2、按完成一个工作循环所需行程数,4、按气缸数及排列方式,单列式,型,对置式,三、发动机基本结构与术语,基本结构,动态演示,压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。,例如：现代化油器式发动机压缩比一般为811(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为为1622。,Va 气缸总容积； Vh 气缸工作容积； Vc 燃烧室容积；,工作循环,对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。,多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量 ，用表示VL 。,发动机排量,VL= V h i,Vh气缸工作容积 （气缸排量） i 气缸数目,四、 四行程发动机工作原理,工作原理 发动机每进行一次能量转换的连续过程称为一个工作循环。 每一个工作循环是由进气、压缩、作功和排气四个过程组成，发动机的工作就是连续不断地依次进行着这四个过程，以实现热能向机械能的转换，向外输出动力。,汽油发动机四个行程的图示,1.进气行程,.压缩行程,.作功行程,4.排气行程,每一行程工作的具体分析如下,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,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。,进气终了时气缸内压力为0.0740.093Mpa，温度上升至353403K,活 塞 下 行,2、压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,压缩终了时气缸内压力上升至0.61.5Mpa，温度继续上升至600700K 。,活 塞 上 行,3、作功行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,作功中气缸内最高压力可达35Mpa，最高温度可达22002800K；作功终了时气缸内压力下降至0.30.5Mpa，温度下降至13001600K。,活 塞 下 行,4、排气行程,进气门关闭,排气门打开,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,残余废气,排气终了时气缸内压力下降至0.1020.120Mpa，温度下降至9001200K,a,活 塞 上 行,四行程柴油机工作原理,柴油机由于用的柴油,其粘度比汽油大、不易蒸发，且自燃温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式着火。,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,新鲜空气,四行程柴油机各行程示意图,开始喷油,汽油机、柴油机考眼力？,分析和比较汽油机、柴油机的工作,异同,?,首先分别看一下汽油机和柴油机的图示,火花塞,喷油器,汽油机、柴油机的工作相同点：,每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周; 只有作功行程产生动力。,汽油机、柴油机的工作不同点：,课下思考题：汽油机可以烧柴油么？,1.2 发动机的总体构造,桑塔纳发动机结构示意图,桑塔纳发动机的曲柄连杆机构,桑 塔 纳 发 动 机 的 配 气 机 构,桑塔纳轿车汽油供给系,桑塔纳发动机冷却系,桑塔纳发动机润滑系示意图,桑 塔 纳 发 动 机 点 火 系,桑塔纳轿车起动机,发动机的总体构造,请看一个发动机装配的动画 两大机构 五（四）大系统 燃料的化学能-发动机的机械能 之间的辅助装置。,1.3 发动机的主要性能指标与热平衡 一、性能指标,1、动力性指标,1）有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用Me表示 。,2）有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效功率，用Pe表示。,式中：Me 有效扭矩，单位为Nm； n 曲轴转速，单位为r/min,二者关系：,PeMen9550 （KW）,3）平均有效压力pe和发动机转速n 单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力,3、强化指标,指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标。主要有升功率。用PL表示。它指单位发动机排量输出的有效功率。,2、经济性指标,有效燃油消耗率：指发动机每发出1KW有效功率，在1小时内所消耗的燃油质量，成为燃油消耗率，用ge表示，单位为g/KWh 。 常用百车公里燃油消耗量表示。还有有效热效率。,4、紧凑性指标,用于表征发动机总体结构的紧凑程度。 比容积：发动机外廓体积与标定功率的比值。 比质量：发动机干质量与标定功率的比值。,5、环境保护指标 指发动机排放污染物的量和噪音分贝。 6、可靠性指标 表征发动机再规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。可通过首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、零件损坏率等来评价。 7、耐久性指标 指发动机主要零件磨损到不能正常使用的极限时间。常用发动机大修里程来评价。,二、发动机热平衡 发动机燃料燃烧后发出的热量 Q=Qe+Qs+Qr+QL 式中：Qe化为有效功的热量：占2030%。 Qs传递给冷却介质的热量，占2030%。 Qr废气带走的热量，占3545%。 QL其他热损失，占5%。,三、机械损失及影响因素 机械损失主要包括三个方面：运动机件的摩擦损失（占总损失的60%75%），驱动附属机构的损失（占10%20%），泵气损失（10%20%） 1、机械效率m 用于表征机械损失大小。为有效功率Pe与指示功率Pi（发动机完成一个工作循环工质对活塞所做的功）之比。 m=Pe/Pi 2、影响机械损失的主要因素 转速：转速越高，机械损失越大。 负荷：负荷减少，机械损失加大。 机油品质：粘度不合适，机械损失加大。 冷却水温度：温度合适，损失减少。,1.5 汽油机可燃混合气形成与燃烧,车用汽油 车用汽油使用性能包括蒸发性、抗爆性、热值和氧化安定性。其标号说明抗爆性好坏。汽车按照压缩比选用汽油，由厂家规定。 可燃混合气形成 化油器机：从化油器开始到汽缸内，汽油不断雾化、扩散、蒸发并与空气混合。 电喷机：喷油器将油喷到进气门前或缸内，与空气混合燃烧。,可燃混合气浓度表示方法 空燃比：指混合气中所含空气质量与燃料质量之比，用R表示，即： 理论上，1kg汽油完全燃烧大约需要14.7kg空气， R=14. 7理论混合气。 R14.7稀混合气。对于不同的燃料，其理论空燃比是不同的。 过量空气系数： =1理论混合气（标准混合气）； 1为稀混合气。,发动机工况对可燃混合气浓度的要求 怠速：要求供给少量的浓混合气(0.60.8)； 小负荷（25%）：要求0.70.9； 中等负荷 （25%85% ）：应供给较稀的可燃混合气(0.91.1) ； 大负荷和全负荷 （85%100% ）：供给质浓量多的可燃混合气(0.850.95)； 冷起动：供给极浓的混合气(0.20.6) ； 暖机：浓度随温度升高而减小，从起动时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止； 加速（负荷突然迅速增加 ）：要求额外多供一些汽油，加浓混合气。 ,汽油机的正常燃烧过程 着火延迟期：从火花塞电极间跳过火花（点1)起，到形成火焰中心（点2)为止的这段时间。 急燃期：从火焰中心形成起，到出现最高压力（点3，上止点后1218曲轴转角 )为止的这段时间。 补燃期：最高压力点后的燃烧。 大部分燃料应在急燃期燃烧完，尽量减少补燃。有利于提高发动机的动力性和经济性。,汽油机的不正常燃烧 爆震燃烧 ：燃烧室内末端混合气的自燃现象。严重的爆燃会使机件过载和烧损、发动机过热、有效功率降低、有效耗油率增加等。 表面点火：由燃烧室内炽热物点燃混合气的燃烧现象。在正常火花塞点火前的表面点火称为“早火”，正常火花塞点火后的表面点火称为“后火”。它会导致燃烧过程的不稳定与工作过程的粗暴，使动力性、经济性都受到影响。,使用因素对燃烧过程的影响： 进气初始态P1、T1：降低进气初始态P1、T1，可以避免爆燃与表面点火的产生。 点火提前角：将点火提前角增大，缸内最高压力、温度增加，爆燃倾向增加。 混合气浓度：混合气浓度为0.80.9时火焰传播速度最大，但着火延迟期也最短。着火延迟期变短爆燃倾向加大，减小（浓度增加）时，点火提前角应滞后。 转速：发动机转速增加时，火焰传播速度加快，燃烧速度加快，易产生爆燃的部位在自燃准备尚未完成时，火焰前锋已经到达，爆燃趋势减弱。 负荷：发动机负荷减小时，由于残余废气的稀释作用增大，火焰传播速度下降，燃烧的最高温度与压力下降，使爆燃的倾向减小。 燃烧沉积物的影响：附于燃烧室壁面的沉积物相当于一个热源，对终燃混合气起到加热作用，因此可能会使爆燃和表面点火的倾向增大。,1.6 柴油机可燃混合气形成与燃烧,车用柴油 柴油使用性能包括发火性、蒸发性、粘度等。牌号用其凝点表示，有10号、5号、0号、-10号、-20号、-36号等，应根据气温选用。 柴油机混合气形成 用喷油器将柴油喷入汽缸，与高温空气在缸内混合燃烧。 特点是混合气形成的空间小，时间短，成分不均匀,柴油机燃烧过程 着火延迟期（滞燃期 ）：从喷油开始（点1）到压力脱离压缩线开始急剧上升（点2）止。 速燃期（急燃期） ：从压力偏离压缩线的点2开始到最高压力点为3止 。 缓燃期：从最高压力点3开始到汽缸内工质温度达到最高点4为止。 补燃期（后燃期）：从出现最高温度点4开始到柴油基本烧完为