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高级汽车驾驶员培训,山东理工大学交通与车辆学院 刘瑞军2011年12月4日,学习内容介绍,汽车发动机的类型和基本构造汽车发动机的工作过程和性能指标发动机的特性作用在汽车上的力第一章第二章课后思考题P137页试题库中的部分复习题测量仪器的使用及实践操作的步骤介绍,第一章 汽车发动机的类型及基本构造,第一节 汽车发动机的类型第二节 发动机的基本构造第三节 发动机的基本术语,发动机的其它代用燃料,第二节 发动机的总体结构,由许多机构和系统组成的复杂机器，实现由热能到机械能转换（1）机体组（2）曲柄连杆机构 （3）配气机构 （4）冷却系（5）润滑系（6）启动系（7）燃料供给系（8）点火系 （汽油机）,第三节 发动机的基本结构和术语,基本结构1凸轮轴2气门弹簧3进气门4排气门5气缸盖6气缸7机体8活塞9连杆10曲轴11曲轴齿形带轮12张紧轮13齿形带14凸轮轴齿形带轮,基本术语上止点下止点活塞冲程曲柄半径燃烧室容积汽缸工作容积汽缸的总容积发动机排量压缩比,返回,上止点,下止点,活塞冲程S,曲柄半径R,气缸工作容积： 上下止点间所包容的气缸容积； D气缸直径mm，S活塞行程mm发动机排量： VL = i Vh（L） 多缸发动机所有气缸工作容积的总和。式中Vs气缸工作容积， i 气缸数,燃烧室容积 活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积；气缸总容积 ：气缸工作容积与燃烧室容积之和；压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比,发动机的工作原理,一、四冲程汽油机工作原理每个工作循环包括四个活塞行程：1、进气行程；2、压缩行程； 3、膨胀行程(作功行程)；4、排气行程；,四冲程汽油机的示功图,二、四冲程柴油机工作原理,柴油粘度大，不易蒸发，但其自燃温度比汽油低，采用压燃方式，工作 循环与汽油机相同。特点：压缩比高 1622，汽油机压缩比：69每个工作循环包括四个活塞行程： 1、进气行程；2、压缩行程；3、膨 胀行程(作功行程)；4、排气行程；,三、二冲程汽油机的工作原理,每个工作循环是在两个活塞行程内（曲轴旋转一周360o）完成的。第一行程：活塞从下止点上移，完成压缩、进气两个行程。第二行程：活塞从上止点下移，完成作功、排气两个行程。,第二章 发动机工作原理,几个重要的基本概念四冲程发动机的工作过程和原理,几个重要的基本概念,1.工质： 发动机是一种能量转换的工具(机器)，它将某一种形式的能量转变为机械能。 燃料在其气缸内部进行燃烧（内燃机），将产生的热能转变成机械能（热机）。发动机气缸内部实现能量转变的媒介物质，称为工作介质，简称工质。现代汽车大多使用活塞式发动机，,2. 描述工质工作状态的三个基本参数,压力：气体作用在单位面积上的垂直力，单位是 大气压：外界环境空气的压力标准大气压：在海平面上的大气压真空度：当容器（气缸）内压力低于大气压时，其压力与 标准大气压的差值比容：单位质量的工质所占有的容积温度：摄氏温度 (单位)和开氏温度（单位 ）,3.发动机的工作循环,在发动机工作时，其每个汽缸内部重复进行着进气、压缩、膨胀、做功和排气等五个工作过程，称之为一个工作循环。周而复始地进行着这些循环，发动机才能持续地运转。如果在四个活塞冲程内完成一个工作循环，称之为四冲程发动机。如果在两个活塞冲程内完成一个工作循环，称之为二冲程发动机,4. 工作循环的示功图：左汽油机 ，右为柴油机,5.发动机的指示性能指标,以汽缸内工质对活塞做功为基础建立的指标体系。 （1）循环的指示功 ：一个工作循环内，汽缸内部工质对活塞所做的功。 （2）实际循环的热效率 ：在整个工作循环中，工质燃烧所放出的热量Q不可能全部转换为指示功 ，其热能转换的百分率，称之为发动机实际循环的热效率,6.发动机的有效性能指标,以曲轴上对外输出的净功率为基础建立的指标体系（1）有效功率 :发动机从曲轴输出的净功率。 = 式中 为指示功率， 为机械损失功率（2）有效转矩 :从发动机曲轴输出端测得的转矩。 （3）平均有效压力 :发动机在单位汽缸工作容积中所做的有效功。（4）有效燃料消耗率 :单位有效功的燃油消耗率,7.标定功率,并不是该内燃机所能发出的最大功率，而是内燃机厂家根据不同的使用目的而标定的，同一台内燃机的标定功率可以不同。十五分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率一小时功率：内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率十二小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率持续功率：内燃机允许长期连续工作的最大有效功率,8.换气过程,9.配气相位,定义：以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻及其开启的持续时间进气提前角：从进气门开启时刻到活塞上止点为止对应曲轴所转过的角度进气迟后角：从进气行程下止点到进气门关闭时刻对应曲轴转过的角度排气提前角：从排气门开启时刻到活塞下止点为止，对曲轴转过的角度。气门的开启需要一定的时间；利用压力差尽量多的排出废气。排气迟后角：从活塞上止点开始到排气门关闭时刻为止对应曲轴转过的角度。利用气流的惯性尽量多的排出废气。,配气相位图,进气时：进气门提前角打开，滞后角关闭。进气时间为：+180+ 排气时：排气门提前角开启，滞后角关闭。排气时间为：+180+气门重叠：活塞在排气行程的上止点附近出现进、排气门同时开启的现象气门重叠角：气门重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气迟后角之和+,配气相位图,（a）配气相位,（b）配气相位图,上、下止点曲拐位置时的曲轴转角环形图,10.充气系数,（1）定义:每个工作循环实际进入气缸内的新鲜工质质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜工质质量之比. : 在进气行程中实际进入气缸内新鲜工质质量 : 在进气系统进口状态下，充满气缸工作容积的新鲜工质质量（2）对充气效率的分析 15：称为稀混合气R1：称为稀混合气1：称为浓混合气,12. 汽油机的两种不正常燃烧现象：,（1）爆震燃烧：是汽油机的一种不正常燃烧现象，汽缸中的可燃混合气没有按规定时间由火花塞点燃，而是在远离火花塞处提前自行着火，此时产生爆炸力反推还在进行压缩的活塞，会使发动机产生沉闷的敲缸声。（2）表面点火：在汽油机工作时，由燃烧室内炽热表面（如排气门头部，火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象。,13. 柴油机燃烧室的结构形式,1）直喷式燃烧室 又称统一式燃烧室，燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内 型燃烧室结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以空间雾化为主。球形燃烧室燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流。,柴油机燃烧室的结构形式,2）分隔式燃烧室分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。涡流燃烧室:主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧预燃燃烧室:空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二次紊流混合完全燃烧。,柴油机燃烧过程分析,1着火落后期（滞燃期） 时间：从燃油开始喷入气缸（A点）到开始自行着火（B点，压力脱离压缩线开始急剧上升）为止。 特点：经历着自燃前的物理和化学准备过程。两者交叉进行。,2速燃期（急燃期） 时间：从缸内开始着火（B点）到出现最大压力（C点）为止。 特点：缸内压力上升（活塞靠近TDC，位移很小，接近定容燃烧；i内和本阶段喷入的燃油同时燃烧，释放出大量热能）。pmax可13MPa，在TDC后1015A出现。,3缓燃期（稳燃期） 时间：从缸内最大压力（C点）开始到最高温度（D点）为止。 特点：燃烧仍快速进行，但活塞下行，气缸容积，缸内压力。Tmax可达2000，在TDC后2035A出现。缓燃期燃烧的油量约为循环喷油量的4060，连同急燃期燃烧的燃油，约达80，缓燃期与速燃期合起来统称为主燃烧阶段。,4补燃期（后燃期） 时间：从最高温度点（D点）开始到燃油基本燃烧完（E点，放热量达到9599%，一般为TDC后80100A）为止。 特点：缓燃期没来得及完全燃烧的燃油和高温热分解产物在膨胀行程中继续燃烧。 不可能完全消除后燃现象，只能力求减少。后燃，排温，冷却水散热，热负荷。 缩短后燃的措施：喷雾质量，空气运动，改善混合气的形成，缓燃期的燃烧速度，尽量在主燃烧阶段内完成燃烧。,汽油机燃烧过程,一、正常燃烧过程 （一）正常燃烧过程进行情况 持续约4060A。按p- 示功图中压力的变化，人为分成三个阶段：,1着火落后期 时间：从火花塞点火开始（1点）到火焰核心形成（2点，压力脱离压缩线开始急剧上升）为止。约占整个燃烧15%。 放电电压1035kV，电火花能量4080mJ，局部温度3000。,2明显燃烧期（火焰传播阶段） 时间：从形成火焰中心（2点）到火焰传遍整个燃烧室（3点，压力达到最高）为止。约占2040A。 特点：缸内压力上升（活塞靠近TDC，接近定容燃烧）。pmax在TDC后1215A出现。,3补燃期 时间：从明显燃烧期终点（pmax的3点）到燃料基本烧完为止。 包括：火焰前锋后未燃燃料的再燃烧；附壁燃料的继续燃烧；高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新氧化。,三、 四冲程发动机工作过程及示功图,进气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程工作过程,返回,四冲程发动机工作过程-进气冲程,排气门关闭，进气门打开。活塞在曲轴的带动下由上止点向下止点移动(ra段)，活塞顶部气缸容积逐渐增大形成一定的真空度，吸入新鲜气体。进气冲程结束时，气缸内压力低于大气压。,返回,进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）进气迟关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。）进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.070.09MPa1.31.4（火焰传播下限）时，发动机不能稳定运转，甚至缺火停转；当0.40.5（火焰传播上限）时，燃烧严重缺氧，使火焰不能传播。,9.为什么柴油机在大负荷时易冒黑烟？,答：因为柴油机在大负荷时混合气浓度较大，并且燃烧过程温度较高，产生大量的游离状态的碳粒及未燃烧的碳氢混合物，从而导致冒黑烟。,BJ492QA型汽油机有四个气缸，气缸直径92mm，活塞行程92mm，压缩比为6，计算其每缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量（单位：L）？,答：每缸工作容积： 燃烧室容积：发动机排量：,计算题P164,1.已知：六缸机排量 ，压缩比 求：单缸工作容积 ，燃烧室容积 解：（1） =2.48（2） =8.5,，,2.已知：n=5600rpm 时，Pe =112kW求:Te解：,第三章 作用在汽车上的外力,山东理工大学徐家川,汽车驱动力,驱动力：由发动机输出的转矩经传动系传至驱动轮，对地面产生一个切向作用力，引起地面对驱动轮产生一个与汽车行驶方向一致的切向反作用力，这就是汽车驱动力。方向：与汽车行驶方向相同。题目：术语解释；问汽车驱动力与汽车行驶方向相同反吗？汽车驱动力与汽车方向相同相反吗？,驱动力的产生,由发动机输出的转矩经传动系传至驱动轮，对地面产生一个切向作用力，引起地面对驱动轮产生一个与汽车行驶方向一致的切向反作用力，这就是汽车驱动力。驱动轮的转矩大小：驱动轮转矩=发动机转矩X变速器传动比X主减速器传动比X传动系机械效率车轮对地面的圆周力驱动轮对地面作用力=驱动轮转矩车轮动力半径(滚动半径)驱动力则是该力的反作用力，大小相同，方向相反,注意,动力半径和车轮半径不同如判别题：这里可以给出车轮半径、静力半径、自由半径等都不对。驱动力和车轮对地面的切向作用力大小相等，方向相反所以驱动力为：驱动力=驱动轮转矩车轮动力半径最大驱动力=驱动轮最大转矩车轮动力半径,附着力和附着系数,驱动力和附着力成什么关系？答：驱动力小于等于附着力。驱动力在小于附着力时和车轮对地面的正压力成正比关系，在等于附着力后驱动轮打滑，驱动力不再增加。附着力：地面对轮胎的切向反作用力的极限值称为附着力。（术语解释）驱动力和制动力都受地面附着力的制约。驱动力=地面附着力，制动力=滚动阻力+空气阻力+坡度阻力水平路面：驱动力=滚动阻力+空气阻力坡道：驱动力=滚动阻力+空气阻力+坡度阻力,汽车行驶的附着条件,随着行驶阻力的增加，要满足驱动条件，就要增加驱动力。但是驱动力要受到地面附着条件的限制。最大驱动力滚动半径x车轮转速，随制动强度增加，滑动成分越大，车轮中心速度滚动半径x车轮角速度。第三阶段形成一条粗黑印痕，看不出花纹，车轮抱死拖滑，车轮角速度为零。,滑动率,滑动率定义：滑动率=（车轮中心速度-车轮滚动半径X车轮角速度）X100%/车轮中心速度。纯滚动时，滑动率=0；纯拖滑时，滑动率=100%；边滚边滑时0滑动率100%，滑动率越大，滑动成分越多。滑动率还能影响到纵向和横向的附着系数。使用自动防抱死系统的原理。见下页图。,滑动率,附着系数,影响