2、发动机总论之发动机总体构造PPT课件

发动机零部件识别与维护发动机总论之总体构造 发动机总论 发动机总体构造发动机工作原理发动机基本理论 发动机总论 发动机基本理论 一 性能指标 一 理论有效性能指标1 有效功率Pe 有效功率是指发动机运转时由曲轴输出的功率 用Pe表示 其值可由发动机测功机实际测得 单位Kw 2 有效扭矩Me 有效扭矩是指发动机运转时由曲轴输出给传动系的有效旋转力矩 用Me表示 单位N M 3 有效燃油消耗率Ge 单位有效功的燃油消耗量称为燃油消耗或有效耗油率 用Ge表示 Ge越小 表示发动机曲轴输出的净功率所消耗的燃油量越少 发动机产品说明书中通常给出发动机的最低燃油消耗率 Ge实际上随发动机的工作状况改变而发生变化的 Ge值的大概范围 汽油发动机270 410g Kw h 柴油发动机215 285g Kw h 一 性能指标 有效功率Pe rpm Kw 有效转矩Me rpm N M 有效燃油消耗率Ge g kw h 汽油发动机曲线图 一 性能指标 柴油发动机曲线图 有效功率Pe rpm Kw 有效转矩Me rpm N M 一 性能指标 课外小知识发动机动力的描述根据地区和国家的不同使用的单位也不同 我国使用的单位为 Kw 而在国外某些国家习惯使用的单位则为 Ps 匹 一 性能指标 二 实际有效性能指标1 以上性能指标都是厂家在理想化的设定下测定的数据 实际情况中 由于发动机输出动力 功率和扭矩 后 动力需经过变速箱 传动轴 轮毂等传动件后才能真正输出动力驱动车辆 所以车轮作用在地面上的动力要比实际厂家公布出来的动力数据要小 所以又有人将车辆开到测功机上去测试车辆的实际输出功率和扭矩 一 性能指标 2 有效燃油量标识在实际工作中我们更多的是使用 百公里油耗 去表示一台车的燃油经济性 一 性能指标 如何理解百公里油耗 一 性能指标 三 标定性能指标发动机铭牌上标示的有效功率 有效转矩 有效燃油量消耗率等性能指标即为标定指标 铭牌上所给出的有效功率和有效转矩都是最大值 有效燃油消耗量则为最少值 二 四冲程发动机的充气效率 一 循环充量每循环实际进入气缸内的新鲜充气量的质量 称为循环充气量 循环充气量大 才能使循环的最高压力 做工时的爆发力 提高 作用于活塞顶的推力增大 从而使发动机获得大的扭矩输出 所以 循环新气充气量大 是发动机转矩大的必要条件 二 充气效率实际进入气缸的新鲜空气量G与大气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气量G0之比 称为充气效率ny 所谓进气状态是指当前 当地的大气状态 充气效率ny是评价发动机换气过程完善程度的指标 它不受气缸容积的影响 充气效率ny的一般范围 视频演示 汽油发动机0 75 0 85柴油发动机0 75 0 9 二 四冲程发动机的充气效率 三 影响充气效率的主要因素充气效率增大 使发动机的功率及扭矩增大 分析影响充气效率的因素 具有重要意义 1 转速与配气相应的影响由于发动机在工作过程中运转速度很快 所以每个循环中 进排气门打开的时间非常短 所以会导致到进气的效率降低 为了提高进 排气效率 发动机的配气机构设计了进 排气提前角和迟闭角来改善这种情况 2 负荷的影响汽油机在一定转速下 负荷 阻力矩 减少 节气门开度相应减少 进气流动的阻力增大 使循环充气量 充气效率及单位时间冲量均下降 柴油机在一定转速下 负荷减小 循环冲量 充气效率 单位时间冲量基本不变 只是循环喷入燃烧室的燃油量相应减少 二 四冲程发动机的充气效率 3 空气滤清器的影响装空气滤清器是为了减少进入气缸的灰尘 减少发动机气缸的磨损 因而空气滤清器应经常维护 是空气滤清器效果好又不使进气阻力过大 否则充气性能会大为下降 使发动机功率及转矩下降 并使油耗增加 二 四冲程发动机的充气效率 4 压缩比的影响提高压缩比 燃烧室相对减小 残余废弃量相对下降 吸气时废气膨胀占有体积小 废气对新气的加热相对减少 从而使充气效率提高 二 四冲程发动机的充气效率 工作总容积 工作总容积 燃烧室 压缩比 5 进气管的影响进气管要有足够的通道断面 拐弯处应有较大的圆角 关内表面光滑而无积碳 安装时进 排气接口应对准 这有利于提高进气效率 二 四冲程发动机的充气效率 6 进气加热的影响汽油机 化油器 的进 排气管常铸造成一体 以利用排气管加热进气管 这对汽油的蒸发有利 但加热过多有会使空气的密度下降较大 是充气系数降低 柴油机的进气管内没有燃油的蒸发问题 不需要进行加热 进气口常设在发动机罩之外 二 四冲程发动机的充气效率 四 提高发动机充气效率的措施提高发动机充气效率 主要从下面几个方面着手 1 降低进气系统的损失 提高进气终了时的压力具体的措施有 减少空气滤清器阻力 减小进气管沿程阻力和局部阻力 如加大通道面积 减少进气管和截面突变 保持管内表面光滑 减小进气管道阻力 二 四冲程发动机的充气效率 减少进气门出的流动阻力 如加大进气门直径以增加流通能力 增加气门数以增加流通截面 如三气门 四气门 五气门 二 四冲程发动机的充气效率 改进凸轮的廓线设计 加大进气门开启的时间与截面 二 四冲程发动机的充气效率 2 降低排气系统的阻力损失 减少气缸内残余气废弃 主要减小排气门 排气道与排气管的阻力 3 减少高温零件在进气过程中对工质的加热主要是维持发动机冷却系统技术状况的良好 分置进 排气 4 合理利用换气过程的动态效应 在压缩波到达进气门处时关闭进气门 在膨胀波到达排气门处时关闭排气门 二 四冲程发动机的充气效率 5 合理选择配气相位 视频演示 二 四冲程发动机的充气效率 6 采用可变配气相位与可变进气系统 以提高气门的流通能力 例如丰田的VVT i技术 可变气门正时系统 例如本田的i VTEC技术 智能可变气门正时系统 二 四冲程发动机的充气效率 7 采用锅轮增压 机械增压等技术 增加进气量 改变进气系统的充气率 视频演示 工作转速高于100000转每分钟 工作温度约950 二 四冲程发动机的充气效率 三 汽油机的燃烧过程 将燃料的化学能转变为机械能的过程 称为发动机的燃烧过程 它是发动机整个工作循环的主要过程 在此介绍汽油的组成与主要性能指标 讨论传统的汽油燃烧形式 即为均匀混合气的燃烧过程 汽油燃烧过程中的特点 1 燃料与空气借助化油器或喷射装置 在缸外进行混合 混合时间长 混合均匀 2 压缩终了时通过外源 火花塞 点火 着火时间 地点一定 3 着火后火焰扩散 适当的涡流运动可以加速火焰传播 4 通过改变混合气的数量来调节符合 一 汽油性能指标汽油使用性能指标主要有蒸发性和抗爆性 这两个指标对发动机影响很大 1 汽油的蒸发性汽油应该是快速 无杂质地蒸发 衡量指标是10 50 90 蒸发温度 汽油的蒸发性好 则容易汽化 与空气混合均匀 可燃混合气燃烧速度快 燃烧完全 发动机容易起动 加速及时 各工况间转换灵敏柔和机械磨损减少 汽油的蒸发性不好 则发动机低温起动困难 燃油消耗增加 未燃烧的油滴使气缸的密封性下降 输出功串降低 还会污染发动机润滑油 增大发动机磨损和润滑油的消耗 汽油的蒸发性过强 则使贮存过程中汽油的蒸发损失增加 燃油供给系易产生气阻 电喷发动机中的炭罐易过载等 三 汽油机的燃烧过程 2 燃油抗爆性抗爆性是指汽油在燃烧室内燃烧时抵抗爆燃的能力 其评定指标是辛烷值 在汽油机燃烧过程中随着压缩比及气缸内气体温度提高 可能会出现一种不正常的自然现象 称为爆燃现象 称为爆震燃烧 简称爆震 汽油辛烷值越高 抗爆性能越强 就越能承受发动机采用较高压缩比而不发生爆震 有利于提高汽油机的经济型 三 汽油机的燃烧过程 3 国家汽油规格据1989年颁布的标准 我国车用汽油有90 93 97三种标准牌号数字表示研究法测定的辛烷值 备注 广东14年7月起开始推广国 汽油 油品质量的升级 伴随着汽油标号的调整 93号 97号汽油将退出市场 调整为92号和95号 并逐渐在全国试行 三 汽油机的燃烧过程 二 汽油机混合气的形成汽油机的混合气形成有两种方式 一种是化油器式 即利用华油器在气缸外部形成大体均匀的可燃混合气 靠节气门开度调节混合气数量 目前化油器发动机基本已经被淘汰 另一种汽油直接喷射式 即利用喷油器在一定压力下直接向进气管 进气管或气缸内喷射汽油 与吸入的空气相混合形成可燃混合气 汽油喷射大多数是靠机械或电脑根据发动机进气量或进气管压力等参数来控制 三 汽油机的燃烧过程 三 空燃比 视频演示 空燃比 是混合气中空气与燃料之间的质量的比例 可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比 空燃比A F A air 空气 F fuel 燃料 表示空气和燃料的混合比 空燃比是发动机运转时的一个重要参数 它对尾气排放 发动机的动力性和经济性都有很大的影响 标准空燃比 汽油发动机为14 7 柴油发动机为14 3 空燃比大于理论值的混合气叫做稀混合气 气多油少 燃烧完全 油耗低 污染小 但功率较小 空燃比小于理论值的混合气叫做浓混合气 气少油多 功率较大 但燃烧不完全 油耗高 污染大 汽油机的空燃比在12 13时功率最大 在16时油耗最低 在18左右污染物浓度最低 因此 为了降低油耗和减少污染 应当尽量使用空燃比大的稀混合气 只在需要时才提供浓混合气 三 汽油机的燃烧过程 同汽油机一样 柴油机的燃烧过程也将直接影响发动机的性能指标 但柴油发动机的工作过程又不同于汽油机 其工作过程的特点 1 吸入气缸的是新鲜纯空气 被压缩