发动机总体构造ppt课件

工程机械发动机构造与维修,1,第一章发动机总体构造,往复活塞式发动机的基本构造与工作原理,发动机的主要性能指标与特性,2,目标,掌握汽车发动机的类型、总体构造和基本工作原理；掌握发动机基本术语、主要技术参数和国产发动机的编号规则；掌握发动机主要性能指标的定义和作用。,3,1.1概述,一、相关的几个概念：发动机将某一种形式的能量转变为机械能的机器。将热能转变为机械能的发动机，称为热力发动机（热机）。,4,燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能的，称为内燃机。内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、便于移动和起动性能好等优点。内燃机又分活塞式内燃机和燃气轮机两大类。车用发动机主要采用活塞式内燃机。,5,二、发动机（内燃机）的分类(1)按照所用燃料分类汽油机、柴油机使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机。,6,7,特点：汽油机与柴油机比较各有特点。汽油机-转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机-压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。,8,(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、二行程内燃机。,9,10,区别：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；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。,11,(3)按照冷却方式分类水冷发动机、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；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。,12,13,实际应用：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。,14,(4)按照气缸数目分类单缸发动机、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。,15,16,(5)按照气缸排列方式分类单列式、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。,17,18,(6)按照进气系统是否采用增压方式分类自然吸气(非增压)式发动机、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。,19,20,（7）按活塞运动方式分往复活塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两种。前者在汽车上获得了广泛应用。观看视频：汽车构造(发动机总体结构及基本原理),21,1.2基本术语,22,一、活塞行程与止点1.上止点-活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点；2.下止点-活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置称为上止点；,23,3.活塞行程-上、下止点间的距离称为活塞行程。用S表示。S=2RR：曲柄半径总结：曲轴每转一周，活塞完成两个行程。,24,二、气缸容积1.燃烧室容积-活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用Vc表示。2.气缸工作容积（气缸排量）-活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh表示。,25,计算：式中：D-气缸直径（mm）；S-活塞行程（mm）。,26,3.气缸总容积-活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示。,27,注意：多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机工作容积或发动机排量，用表示。（i:表示发动机的汽缸数）,28,29,三、压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。,30,表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。现代汽车发动机压缩比，汽油机一般为69（有的轿车可达911），柴油机一般为1622。,31,1.3发动机的总体构造,汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。（观看视频：汽车构造(发动机总体结构及基本原理),32,(1)曲柄连杆机构组成（三部分）：机体组（气缸体与曲轴箱体）、活塞连杆组、曲轴飞轮组。功用：在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。,33,34,连杆,飞轮,曲轴,活塞,排气门,推杆,挺柱,正时齿轮,配气机构曲柄连杆机构,进气门,35,摇臂,凸轮轴,36,(2)配气机构组成：进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮。功用：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。,37,38,(3)燃料供给系统组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器。,39,40,功用：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。,41,(4)润滑系统组成：机油泵、机油滤清器、限压阀、润滑油道、机油粗滤器、机油细滤器、机油冷却器。功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，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。,42,43,(5)冷却系统组成：水泵、散热器、风扇、分水管、气缸体放水阀、冷却水套。功用：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。,44,强制循环式水冷却系示意图,45,46,47,(6)点火系统（汽油机）能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。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。,48,49,50,组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞。功用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。,51,(7)起动系统曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。组成：起动机及其附属装置。功用：使静止的发动机起动并转入自行运转。,52,53,54,1.4发动机简单工作原理,一、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(观看视频：汽车构造(发动机总体结构及基本原理),单缸四冲程汽油机的工作过程,55,1.进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370400K，压力0.070.09MPa,56,2.压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比：=Va/Vc,温度600700K，压力0.61.5MPa,57,3.作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,瞬时最高：温度22002800K，压力35MPa,作功终了：温度13001600K，压力0.30.5MPa,58,4.排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度9001200K压力0.1050.115MPa,残余废气,59,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,新鲜空气,二、四行程柴油机各行程示意图,开始喷油,60,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度300-370K压力0.07850.0932MPa,温度750-1000K压力3-5MPa,瞬时：温度2000-2500K压力6-9MPa,温度800-1000K压力0.105-0.125MPa,终了：温度12001500k压力0.2-0.4MPa,吸气行程,压缩行程,作功行程,61,62,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？,？,63,共同特点：,1.每个工作循环曲轴转两转(720)每一行程曲轴转半转(180)，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。,64,2.四个行程中，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工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。因此，进气行程、压缩行程和排气行程被称为“辅助行程”。,65,3.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，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。,66,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？,67,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,68,不同点,69,二冲程汽油机工作原理,压缩混合气,进气,点火燃烧,排气,换气孔,进气孔,排气孔,火花塞,70,小结,1.发动机的分类；2.发动机的总体构造；3.发动机的上下止点、活塞行程、气缸容积、压缩比的概念；4.四冲程发动机的工作原理（四个冲程）。,71,思考与练习：,1、发动机的定义是什么？2、发动机的分类如何？3、什么是发动机的排量、燃烧室容积和压缩比？4、汽油机和柴油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同？它们在结构上有何区别？5、四冲程汽油发动机的工作循环是怎么进行的？,72,1.4内燃机名称及型号编制规则,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。,一、内燃机型号由以下四部分组成,73,二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义,74,(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,75,1.5发动机的主要性能指标与特性,一、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Te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：Te有效扭矩，单位为Nm；n曲轴转速，单位为r/min,二者关系,76,三、发动机的速度特性,指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。,二、经济性指标,燃油消耗率：只发动机每发出1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be表示。,77,四、发动机的工况与负荷,1、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明。,2、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。,Pe/kW,n/rmin-1,0,50,45,32,27,20,2000,3500,4800,