大众系统原理.ppt

1 发动机是汽车的动力源 是将一种形式的能量转化为机械能的机器 现代汽车所应用的发动机多数为内燃机 但无论是以汽油机为代表的点燃式内燃机 还是以柴油机为代表压燃式内燃机 都是将燃料燃烧放出的热能转化为机械能 并且通过机械系统进行有效输出的机器 因此 能量利用与动力输出成为发动机的基本原理 也就是发动机的动力性和经济性问题 随着科学技术的发展 人们在获取所需动力的同时 不断采用先进的控制技术 以减少发动机的燃料消耗及对环境的影响 2 发动机是将燃料与空气在发动机内部混合 燃烧而产生的热能 并将其转化为机械能进行动力输出的机器 3 按所用燃料分类 汽油发动机柴油发动机按活塞行程分类 四冲程发动机二冲程发动机按冷却方式分类 水冷发动机风冷发动机按气缸数目分类 单缸发动机多缸发动机按气缸排列分类 单列式发动机双列式发动机按进气系统分类 自然吸气式发动机增压式发动机 发动机的分类 4 发动机常用基本术语示意图 5 发动机的常用术语 上止点 活塞在气缸内做往复直线运动时向上运动到的最高位置 下止点 活塞在气缸内做往复直线运动时向下运动到的最低位置 活塞行程 活塞在两个止点间移动的距离 即上下止点间的距离 燃烧室容积 活塞处于上止点时 其顶部与气缸盖之间的容积 气缸总容积 活塞处于下止点时 其顶部与气缸盖之间的容积 气缸工作容积 气缸总容积与燃烧室容积之差 即活塞在上下止点间运动所扫过的容积 发动机排量 多缸发动机各缸工作容积的总和 压缩比 气体压缩前容积与压缩后容积之比值 即气缸总容积与燃烧室容积之比 表示气体的压缩程度 四行程发动机 曲轴转两圈 活塞上下往复运动四次 完成一个工作循环的发动机 6 四冲程发动机的工作过程 进气行程 压缩行程 燃烧和膨胀 排气行程 7 进气行程 随着曲轴的旋转 活塞从上止点向下止点运动 此时 排气门关闭 进气门打开 可燃混合气或纯净空气进入气缸 该过程中 由于受空气滤清器 进气管 气门等处的阻力影响 进气终了时 气缸内气体压力略低于大气压力 同时残余废气和高温机件加热的影响 气体温度上升 进气量的多少对发动机的工况有较大影响 近年来 人们不断采用各种新技术来提高发动机的充气效率 如 废气涡轮增压技术 进气歧管可变技术 可变配气相位技术 8 压缩行程 曲轴继续旋转 进排气门关闭 活塞由下止点向上止点运动 气缸内气体受到压缩 压缩气体的温度 压力不断上升 当活塞到达上止点时压缩行程结束 压缩终了时刻的气体温度与压力的大小取决于压缩比的大小 压缩比越大 终了时刻气体的温度压力越高 但如果压缩比太高 容易引起爆燃 造成尖锐的敲缸声 同时会使发动机过热 功率下降 油耗增加以及机件损坏 9 燃烧和膨胀行程 燃烧和膨胀行程也称为作功行程 行程中进排气门仍然关闭 当活塞运行到上止点附近时 混合气被点燃或自燃 可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧上升 高温高压气体膨胀 推动活塞从上止点向下止点运动 通过连杆使曲轴旋转并输出机械功 随活塞向下运动 气缸容积增加 气体温度和压力下降 当活塞运行到下止点时 作功行程结束 10 排气行程 可燃混合气在气缸内燃烧产生的废气必须从气缸内排出以便进行下一个工作循环 当作功接近终了时刻 排气门打开 进气门仍然关闭 靠废气的压力先进行自由排气 活塞到达下止点再向上止点运动时 继续把废气强制排出到大气中 活塞越过上止点后 排气门关闭 排气行程结束 为排出更多的气体 排气门提前打开 由于燃烧室容积的存在 不可能将废气全部排出气缸 受排气阻力的影响 排气终了时 气体压力仍高于大气压力 11 四冲程汽油发动机工作原理示意图 12 四冲程柴油发动机工作原理示意图 13 发动机的主要性能评价指标 动力性指标 经济性指标 排放性能 有效扭矩 单位 牛顿 米 N M 有效功率 单位 千瓦 KW 曲轴转速 单位 转 分钟 r min 燃油消耗率 单位 克 千瓦 小时 g KW h 排放烟度有害气体 CO HC 氮氧化合物 排放量噪声 14 上 下 前 后 动力输出端 发动机的方向 15 右 排气管一侧 左 机油滤清器一侧 发动机的方向 16 发动机的基本构造 一机体 二机构 六系统 机体组 发动机中用以承载各种运动部件的零件 例如 缸体曲柄连杆机构 发动机完成工作循环 能量转换的主要运动零件 配气机构 根据发动机的工作次序 定时开关进排气门 实现换气过程 燃料供给系统 根据发动机要求 将一定量的混合气或燃料送入气缸 冷却系统 将发动机工作产生的部分热量及时散发出去 保证发动机的适宜工作温度进排气系统 新鲜空气或混合气进入及废气的排出装置 润滑系统 输送润滑油对运动零件进行清洗 冷却和润滑 点火系统 汽油发动机中 定时产生电火花 点燃混合气 起动系统 完成发动机起动过程所需得外力加载装置 17 机体组之缸体 18 机体组之缸盖 19 曲柄连杆机构的功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩 对外输出机械能 曲柄连杆机构的组成活塞连杆组和曲轴飞轮组 活塞连杆组活塞 活塞环 活塞销和连杆等件组成曲轴飞轮组曲轴和飞轮等件组成 曲柄连杆机构受力情况气体作用力 往复惯性力与离心力 摩擦力 曲柄连杆机构简介 20 曲柄连杆机构活塞连杆组连杆 2002年5月份 21 曲柄连杆机构活塞连杆组活塞 拆装注意事项 22 曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴 曲轴的功用承受连杆传来的力 并由此造成绕其本身轴线的力矩 然后通过飞轮驱动汽车传动系 同时还驱动配气机构和其他辅助装置 曲轴由曲轴前端 若干个曲拐 一个连杆轴径和它左右两端的曲柄 以及前后两个主轴径 和曲轴后端组成 主轴径到连杆轴径钻有斜油道孔 曲轴形状和各曲拐的相对位置取决于缸数 汽缸排列方式和发火顺序 例如我公司生产的R4发动机 发火间隔角为720度 4 180度 发火顺序为1 3 4 2 工作循环表如下表 23 飞轮功用作为摩擦离合器的驱动件 在作功行程储存部分能量 用以在其它行程克服阻力越过上 下止点 保证曲轴运转平稳和输出扭矩均匀 并使发动机有可能克服短时间超载 吸收从传动系统传来的波动 曲柄连杆机构曲轴飞轮组飞轮 24 配气机构的功用按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求 定时开启和关闭进 排气门 使新鲜可燃混合气 汽油机 或空气 柴油机 及时进入气缸 废气及时从气缸排出 配气机构气门组和气门传动组构成 气门组包括气门 气门座圈 气门导管 气门油封 气门弹簧 弹簧座和锁片等 气门传动组包括挺柱 摇臂 凸轮轴 链条 张紧器 正时齿轮和齿带等 25 1汽油1 1汽油蒸发性和流动性好 所以采用缸外混合方式 1 2汽油易点燃 所以汽油发动机采用点燃式 1 3汽油牌号标识其抗爆性 抗自然能力 是指其辛烷值的含量 例如90 汽油 其辛烷值的含量不低于90 1 4汽油热值 约为44000kj kg 2柴油 轻柴油 2 1柴油蒸发性和流动性差 所以采用缸内混合方式 2 2柴油易自然 所以柴油发动机采用压燃式 2 3柴油牌号标识其流动性 是其凝点的高低 例如 35 柴油 其凝点不高于 35 2 4 柴油热值 比汽油略低约为42500kj kg 2 5 我国轻柴油 按GB252 87 分为优等品 一级品和合格品 每个等级按凝点分为10 0 10 20 35 50号六个牌号 车用燃料汽油 柴油 26 环境温度与燃油选择 27 28 汽油发动机供给系的功用是根据发动机各种不同工况的要求 配制出一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸 使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功 最后将燃烧产物 废气排入大气 汽油发动机供给系的组成汽油箱 电动汽油泵 汽油滤清器 汽油管 燃油分配管 燃油压力调节器 喷油器 空气滤清器 空气流量传感器 节气门 进气管 进气道 排气道 排气歧管 催化器 氧传感器 排气管和消声器等部件 燃油分配管的功用是将燃油均匀 等压地分配给各个喷油器 并有贮油蓄压的作用 压力调节器的功用是调节喷油器的燃油压力 使燃油压力与进气管压力差恒定 以利于喷油控制 汽油发动机供给系统 29 汽油发动机燃油供给系统 30 柴油机供给系 由燃油供给装置 空气供给装置 混合气形成装置以及废气排出装置组成 燃油供给装置包括 柴油箱 柴油滤清器 低压油管 输油泵 喷油泵 高压油管 回油管 空气供给装置包括 空气滤清器 进气管和气缸内的进气道 混合气形成装置 燃烧室 废气排出装置 气缸内的排气道 排气管及排气消声器组成 31 油箱 滚轮 凸轮盘 分配转子 出油阀总成 高压泵 喷油器 叶片式输油泵 柴油发动机燃油供给系统一 32 柴油发动机燃油供给系统二 燃油分配管 33 发动机冷却系统 冷却系统总容积为6 3L 防冻剂比例不可超过60 否则会降低防冻 防腐和冷却能力 水与防冻防腐剂G11的混合液为绿色 与G12的混合液为红色 添加剂不能混用 34 冷却系的功用使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内 冷却系既要防止发动机过热 也要防止冬季发动机过冷 冷起动时快速升温 达到工作温度 强制循环水冷系水泵 散热器 冷却风扇 节温器 补偿罐 水套和其它辅助装置组成 冷却液水 软水 和防冻液 常用乙二醇 按照一定比例混合而成 按1 1混合而成的乙二醇冷却液其冰点约为 35 5 其沸点 在一个标准大气压下 约为103 冷却液中还加入防锈剂和泡沫抑制剂 防止锈蚀 腐蚀和水泵叶轮搅动产生气泡 使用过程中防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐消耗 因此要定期更换冷却液 冷却液中一般加入着色剂 粉红 蓝绿或黄色 以便识别 节温器控制冷却液流动路径的阀门 它根据冷却液的温度高低 打开或关闭冷却液通向散热器的通道 大 小循环 并控制循环水的流量 我公司采用蜡式节温器 特性为 冷却液温度达到87 时开启 105 时全开 升程为7mm 我公司生产的系列轿车 采用闭式冷却系 系统压力约为1 3 1 5bar 冷却液沸点可达120 以上 35 发动机润滑系统 36 润滑系的功用是在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油输送到全部运动件的摩擦表面 并在摩擦表面形成油膜 减小摩擦阻力 降低功率消耗 减轻机件磨损 润滑系组成集滤器 机油泵 机油滤清器 机油冷却器 机油压力开关和润滑油管道等 润滑方式压力润滑 飞溅润滑 重力润滑 润滑油的功用润滑 冷却 清洗 密封 防锈 润滑油分类美国工程师协会 SAE 粘度分类法 美国石油学会 API 使用分类法 我国采用ISO分类法 我公司出厂发动机加注的机油是SAE5W 40 37 发动机点火系功用使火花塞适时产生电火花 点燃缸内的可燃混合气 点火系组成包括火花塞 点火线圈等件 点火循序 R4 1 3 4 2 V6 1 4 3 6 2 5 汽油发动机点火系统 38 火花塞击穿电压与火花塞