发动机的工作原理和总体构造.ppt

1 第一章发动机的工作原理和总体构造 1 1概述 1 4四冲程发动机的工作原理 1 3发动机的总体构造 1 5二冲程发动机的工作原理 1 2发动机结构的基本术语 1 7内燃机名称及型号编制规则 1 6发动机的性能指标 发动机是汽车最主要的总成之一 动力的来源 被称为汽车的 心脏 1 1概述 3 发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器 1 按燃料的使用不同分 一 发动机的定义 二 发动机的分类 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 4 4 按冷却方式不同 2 按完成一个工作循环所需行程数 3 按照进气状态 5 5 按气缸数及排列方式 单列式 型 对置式 6 1 2发动机结构的基本术语 7 上止点 气缸工作容积 下止点 气缸总容积 燃烧室容积 活塞行程 曲柄半径 R 8 动态演示 9 10 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8 11 轿车有的达10以上 柴油机压缩比一般为为16 22 Va 气缸总容积 Vh 气缸工作容积 Vc 燃烧室容积 11 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 Vh i Vh 气缸工作容积 气缸排量 i 气缸数目 二冲程发动机四冲程发动机 12 1 3发动机的总体构造 观看录像 13 气缸盖 气缸体 活塞 连杆 曲轴 油底壳 汽油发动机组成示意图 进气门 排气门 火花塞 14 桑塔纳发动机结构示意图 15 桑塔纳发动机的曲柄连杆机构 作用 将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能 再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力 组成 由气缸体和曲轴箱组 活塞连杆组 曲轴飞轮组组成 16 桑塔纳发动机的配气机构 作用 使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气 组成 它由进气门 排气门 挺杆 推杆 摇臂 凸轮轴 正时齿轮等组成 17 桑塔纳轿车汽油供给系 18 燃料供给系 汽油机作用 按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气 燃烧后排出废气 组成 化油器式由燃油箱 汽油泵 化油器 进 排气管 滤清器等组成 直喷式由燃油箱 电动汽油泵 油压调节器 喷油器 进 排气管 滤清器等组成 柴油机作用 向气缸内供应纯空气并在规定时刻向气缸内喷入柴油 燃烧后排出废气 组成 由燃油箱 喷油泵 喷油器 进 排气管 滤清器等组成 19 桑塔纳发动机冷却系 作用 把受热零件的热量散到大气中去 以保证发动机正常工作 组成 它由水泵 散热器 风扇 分水管 水套等组成 20 桑塔纳发动机润滑系示意图 作用 润滑 冷却 清洗 密封等 组成 由机油泵 滤清器 限压阀 油道等组成 21 桑塔纳发动机点火系 作用 按规定时刻及时点燃气缸内的混合气 组成 由蓄电池 分电器 点火线圈 火花塞等组成 22 桑塔纳轿车起动机 1 作用 使静止的发动机起动 2 组成 由起动机及附属装置组成 23 1 进气行程 2 压缩行程 3 作功行程 4 排气行程 1 4四冲程发动机的工作原理 24 四行程汽油机的工作原理 观看录像 25 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 26 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强为0 075 0 09Mpa 温度上升至370 400K 活塞下行 观看录像 27 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强上升至0 6 1 2Mpa 温度继续上升至600 700K 活塞上行 观看录像 28 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强可达3 5Mpa 最高温度可达2200 2800K 作功终了时气缸内压强下降至0 3 0 5Mpa 温度下降至1300 1600K 活塞下行 观看录像 29 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强下降至0 105 0 115Mpa 温度下降至900 1200K a 活塞上行 观看录像 30 分析 1 发动机自行运转之前需要外力完成进气压缩两个冲程 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 4 发动机着火的基本条件是 油 是否有油 浓度是否合适 电 能否产生足够的火花 点燃可燃混合气 气 气缸压力是否足够 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 31 四行程柴油机工作原理 与汽油机工作原理相比 只有一个行程即作功行程中 柴油机由于用的柴油粘度比汽油大 不易蒸发 且自然温度又较汽油低 所以采用的是 压缩自燃式点火 32 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 33 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 34 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 35 汽油机 柴油机的优缺点 二冲程发动机二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内 即曲轴旋转一周的时间内完成的 1 5二冲程发动机的工作原理 二冲程汽油机工作原理 压缩混合气 进气 点火燃烧 排气 扫气孔 进气孔 排气孔 火花塞 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 40 思考 1 理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍 2 由于作功频率较大 二冲程发动机的运转比较均匀平稳 3 构造简单 质量较小 4 易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少 二冲程发动机与四冲程发动机相比 有何优点 42 1 6发动机的性能指标与特性 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点 并作为评价各类发动机性能优劣的依据 同时 发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新 发动机的主要性能指标有 动力性能指标经济性能指标排放性能指标 43 1 动力性能指标 动力性能指标指曲轴对外作功能力的指标 包括有效扭矩 有效功率和曲轴转速等 1 有效扭矩指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩 通常用Te表示 单位为N m 有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆 传给曲轴产生的扭矩 并克服了摩擦 驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩 44 2 有效功率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 有效功率同样是曲轴对外输出的净功率 它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积 发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定 测出有效扭矩和曲轴转速 然后用下面公式计算出有效功率 式中 Te 有效扭矩 单位为N m n 曲轴转速 单位为r min 3 转速指发动机曲轴每分钟的转数 单位为r min 发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速 45 2 经济性能指标 通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能 燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量 也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量 以g为单位 燃油消耗率通常用ge表示 其单位为g kW h 计算公式如下 式中 GT 每小时的燃油消耗量 kg h Pe 有效功率 kW 46 3 发动机的运转性能 环境 指标 1 排气品质 CO HC NOx 排气颗粒等 2 噪声 以前 轿车的噪声不得大于82dB 05年1月1日以后生产的M1类汽车 在加速行驶时 车外的允许噪声为74dB 3 启动性能 我国规定 不采用特殊的低温起动措施 汽油机在 10 C 柴油机在 5 C以下的气温条件下起动发动机时 15s以内发动机要能自动运转 47 4 发动机的速度特性 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 48 发动机的速度特性指发动机的性能指标Te Pe ge 随发动机转速n变化的规律 用曲线表示 称为速度特性曲线 速度特性可以在发动机试验台上测得 节气门全开时的速度特性叫发动机的外特性节气门不全开的任意位置所得到的速度特性都称为部分速度特性 49 5 发动机工作状况 表征 功率和转速负荷与转速负荷 某转速下 节气门部分开度时发动机功率占发动机最大功率 节气门全开 的百分比 指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小 50 1 7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 51 二 内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义 GB T725 1991 52 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 53 小