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清原职业中专机械组 汽车发动机构造与维修 清原职业中专机械组 第1章汽车发动机总论 清原职业中专机械组 学习目标 知识目标 1 能正确描述发动机的基本结构 作用和发动机的常用术语定义 2 能简单叙述发动机基本工作原理 清原职业中专机械组 第一节汽车发动机的类型及工作原理 清原职业中专机械组 一 汽车发动机类型 往复活塞式发动机 转子式发动机 1 汽车用发动机分为 清原职业中专机械组 2 按完成一个工作循环活塞的往复次数不同分为 清原职业中专机械组 3 按气缸数不同分为 单缸发动机 多缸发动机 清原职业中专机械组 4 按冷却方式不同分为 风冷发动机 水冷发动机 清原职业中专机械组 5 按气缸排列形式分为 清原职业中专机械组 6 按所用燃料不同分为 汽油机 柴油机 清原职业中专机械组 7 按进气是否增压分为 非增压式发动机 增压式发动机 清原职业中专机械组 二 发动机的基本结构及基本术语 1 发动机的能量和运动转换机构的基本结构及运动特点 1 往复活塞式内燃机的基本结构 气缸内装有活塞 连杆的小头通过活塞销与活塞铰接 其大头则与曲轴铰接 构成了发动机能量及运动转换机构 曲柄连杆机构 的主要部分 2 曲柄连杆机构的运动特点 活塞在气缸内的上 下往复运动可以带动曲轴转动 曲轴的转动也可以带动活塞往复运动 进气门吸入新鲜空气 排气门排出废气 清原职业中专机械组 发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程 经过进气 压缩 作功 排气 每进行一次称为一个工作循环 曲轴旋转两周 活塞往复运动四次完成一个工作循环 称为四冲程发动机 曲轴旋转一周 活塞往复运动二次完成一个工作循环 称为二冲程发动机 2 发动机基本术语 清原职业中专机械组 1 上止点活塞离曲轴回转中心最远处 一般指活塞上行到最高位置 一般用英文缩写词TDC表示 清原职业中专机械组 2 下止点活塞离曲轴回转中心最近处 一般指活塞下行到最低位置 一般用英文缩写词BDC表示 清原职业中专机械组 3 活塞冲程 S 上 下止点间的距离 清原职业中专机械组 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 显然 S 2R 曲轴每转一周 活塞移动两个行程 R 清原职业中专机械组 5 气缸工作容积 Vh 活塞从上止点到下止点间的空间容积 L Vh D2s 4 106式中D 气缸直径 mm 6 发动机排量 VL 发动机所有气缸工作容积之和 L 设发动机的气缸数为i 则VL Vhi 清原职业中专机械组 8 气缸总容积 Va 活塞在下止点时 活塞上方的容积称为气缸总容积 L 它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和 即Va Vh Vc 7 燃烧室容积 Vc 活塞在上止点时 活塞顶部以上的容积 清原职业中专机械组 9 压缩比 气缸总容积与燃烧室容积的比值 即 Va Vc 1 Vh Vc 它表示活塞由下止点运动到上止点时 气缸内气体被压缩的程度 压缩比越大 压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高 一般车用汽油机的压缩比为7 10 柴油机的压缩比为15 22 清原职业中专机械组 10 工况发动机在某一时刻的运行状况 以该时刻发动机输出的有效功率和曲轴转速 即发动机转速 表示 11 负荷率发动机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值 清原职业中专机械组 三 发动机的工作原理 1 进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动 进气门打开 排气门关闭 活塞上腔容积增大 在真空吸力的作用下 经过滤清的空气与汽油形成混合气 经进气门被吸入气缸 至活塞运动到下止点时 进气门关闭 停止进气 进气行程结束 1 四冲程汽油机工作原理 清原职业中专机械组 2 压缩行程 活塞在曲轴的带动下 从下止点向上止点运动 进 排气门均关闭 活塞上腔容积不断减小 混合气被压缩 至活塞到达上止点时 压缩行程结束 气体压力和温度同时升高 混合气进一步混合 形成可燃混合气 此时 气缸内压力为600 1500kPa 温度600 800K 远高于汽油的点燃温度 很容易点燃 清原职业中专机械组 3 作功行程 压缩行程末 火花塞产生电火花 点燃气缸内的可燃混合气 并迅速着火燃烧 气体产生高温 高压 推动活塞由上止点向下止点运动 再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功 清原职业中专机械组 4 排气行程 在作功行程终了时 排气门被打开 活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动 废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下 自排气门排出气缸 至活塞运动到上止点时 排气门关闭 排气行程结束 清原职业中专机械组 进气压缩作功排气 清原职业中专机械组 2 四冲程柴油机工作原理 1 进气行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动 进气门开启 排气门关闭 气缸内活塞上腔容积逐渐增大 形成真空 在真空吸力作用下 新鲜空气被吸入气缸 2 压缩行程 曲轴带动活塞从下止点向上止点运动 进 排气门均关闭 气缸内活塞上腔容积逐渐减小 空气被压缩 压力 温度升高 清原职业中专机械组 3 作功行程 压缩行程末 喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内的高压空气中 迅速汽化并与空气形成可燃混合气 柴油自行着火燃烧 气缸内压力 温度急剧升高 推动活塞由上止点向下止点运动 带动曲轴旋转作功 4 排气行程 在作功终了时 排气门被打开 曲轴带动活塞由下止点向上止点运动 废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下 自排气门排出气缸 清原职业中专机械组 1 清原职业中专机械组 第二节发动机的总体构造 清原职业中专机械组 清原职业中专机械组 一 曲柄连杆机构二 配气机构三 冷却系统四 润滑系统五 进 排气系统及排污净化装置六 起动系统七 燃油系统八 汽油机点火系统九 进气增压装置十 电控发动机管理系统 清原职业中专机械组 一 曲柄连杆机构 1 组成 主要由气缸体 气缸盖 活塞 连杆总成 曲轴 飞轮和油底壳等 2 作用 是发动机的能量和运动转换机构 在作功行程 它把燃气推动活塞作功的直线运动转变为曲轴的旋转运动 向外输出转矩 在进气 压缩和排气三个冲程 它把曲轴的旋转运动转变成活塞的直线往复运动 以完成作功的准备工作 清原职业中专机械组 二 配气机构 1 组成 主要由进气门 排气门 摇臂机构 推杆 挺柱 凸轮轴和凸轮轴正时齿轮等 2 作用 是使新鲜空气适时充入气缸并及时从气缸排出废气 清原职业中专机械组 三 冷却系统 1 组成 主要包括水泵 风扇 节温器 水套 散热器等 2 作用 保持发动机正常的工作温度 清原职业中专机械组 四 润滑系统 1 组成 主要由机油泵 集滤器 限压阀 油道 机油粗滤器 机油细滤器及机油散热器等 2 作用 润滑摩擦件 减少摩擦力和机件的磨损 以及冷却摩擦零件和清洗零件的摩擦表面 清原职业中专机械组 五 进 排气系统及排污净化装置 1 进气系统主要由空气滤清器 进气导流管和进气歧管组成 其作用是在进气冲程将可燃混合气或洁净的空气导入气缸 2 排气系统主要由排气歧管 排气管 消音器等组成 其作用是在排气冲程将燃烧完的气体导出并消减其噪声 3 排污净化装置主要由催化转换器 氧化 三元 二次空气喷射装置 柴油机微粒过滤器 排气再循环 EGR 装置 恒温进气装置 强制式曲轴箱通风装置和汽油蒸发控制装置等组成 其作用是减少汽车污染物向大气中的排放 清原职业中专机械组 六 起动系统 1 组成 由启动电动机及齿轮传动机构 2 作用 使发动机从静止状态达到混合气燃烧作功所需要的转速 清原职业中专机械组 七 燃油系统 一 1 汽油机燃油系统 1 化油器式汽油机燃油系统 主要由油箱 汽油泵 燃油滤清器和化油器组成 2 电喷汽油机燃油系统 主要由油箱 电动汽油泵 燃油滤清器 燃油压力调节器和喷油器等组成 3 汽油机燃油系统的作用 是向气缸提供一定浓度的适量混合气 清原职业中专机械组 七 燃油系统 二 1 柴油机燃油系统 1 柴油机燃油系统 主要由油箱 燃油滤清器 输油泵 喷油泵 调速器 喷油提前器和喷油器等组成 2 柴油机电控共轨燃油喷射系统 主要由输油泵 高压供油泵 油轨 喷油阀以及燃油压力传感器和限压阀等组成 3 柴油机燃油系统的作用 是向气缸内定时定量地喷射雾化良好的柴油 清原职业中专机械组 八 汽油机点火系统 1 组成 主要由电源 点火线圈 分电器和火花塞等 2 作用 是适时使火花塞产生电火花 点燃缸内的混合气 清原职业中专机械组 九 进气增压装置 1 组成 主要指进气谐振增压系统 涡轮增压器和中冷器等 2 作用 是提高进气压力 增加气缸的充气量 提高发动机的功率 清原职业中专机械组 十 电控发动机管理系统 1 组成 主要由电控单元 ECU 和分布在发动机有关部位的各种传感器以及执行器组成 2 作用 是精确地自动控制发动机的有关运行参数 使发动机在最佳运行状态下工作 清原职业中专机械组 EQ6100 1发动机剖面图 清原职业中专机械组 清原职业中专机械组 第三节发动机的主要性能指标及编号规则 清原职业中专机械组 一 发动机的主要性能指标 包括动力性指标 有效转矩 有效功率及升功率 经济性指标 有效燃油消耗率 和环境指标 排气指标和噪声水平 1 有效转矩 发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩 用Me表示 单位为N m 清原职业中专机械组 2 有效功率 发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率 用Pe表示 单位为kW 它等于有效转矩与角速度的乘积 有效转矩Me和曲轴转速n可用测功器和转速计测定 然后用以下的公式计算出发动机有效功率 清原职业中专机械组 3 升功率 发动机铭牌上 在标定工况 标定功率 标定转速 下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率称为升功率 用PL表示 单位是kW L 清原职业中专机械组 4 发动机转速 发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速 用n表示 单位为n min 从上式可以看出 在发动机的有效转矩Me不变时 转速n越高有效功率Pe越大 反之则小 发动机的有效功率随转速不同而改变 清原职业中专机械组 5 有效燃油消耗率发动机在lh内持续发出lkW有效功率所消耗的燃油量 称为有效燃油消耗率 也称有效比油耗或有效耗油率 用ge表