第三章汽车发动机

,第三章汽车发动机,学习内容：发动机慨述曲柄连杆机构配气机构燃油供给系统点火系统润滑系统冷却系统起动系统,第三章汽车发动机3-1发动机概述发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器.车用发动机属内燃机，它将燃料燃烧的热能转化为机械能，然后再通过底盘的传动系统驱动汽车行驶。,一、发动机分类,根据冲程数分,四冲程发动机,二冲程发动机,根据气缸数分,根据所用燃料分,根据冷却方式分,水冷发动机,风冷发动机,汽油发动机,柴油发动机,单缸发动机,多缸发动机,根据布置形式分,单列式发动机,双列式发动机（V形发动机）,气体燃料发动机（代用燃料）,水平对置发动机,根据布置形式分,直列发动机,V形发动机,水平对置发动机,二、发动机基本结构及常用术语,1发动机基本结构,2发动机常用术语,上止点下止点活塞行程（S）曲柄半径（R）气缸工作容积（Vh）,发动机排量（VL）VL=Vhii气缸数燃烧室容积（Vc）气缸总容积（Va）,Vh=D2S10-6/4（L）D气缸直径（mm）S活塞行程（mm）,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。=Va/Vc=1+Vh/Vc,现代轿车发动机压缩比可达911。柴油机压缩比一般为1620。,压缩比,发动机常用术语,三、发动机工作原理,1四冲程汽油机工作原理,四冲程汽油机工作过程进气行程压缩行程作功行程排气行程,单缸四冲程汽油机的工作过程,发动机工作循环,发动机经进气、压缩、作功、排气4个过程，完成一个工作循环。活塞在上、下止点间往复移动4个行程，相应曲轴旋转两周，将往复运动转化为旋转运动，故此类发动机称为四冲程发动机。,2四冲程柴油机工作原理,四、发动机主要性能指标,1有效功率式中Pe有效功率（kW）；Te有效转矩（Nm）；n发动机转速（rmin）。,2有效转矩,3燃油消耗率发动机燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量。,五、发动机总体结构,1.汽油发动机结构,汽油发动机总体构造,2.柴油发动机总体构造,3-2曲柄连杆机构,功用将燃料燃烧产生的热能经机构转变为机械能，将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。组成曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。,一、机体组,机体组组成：,曲轴箱,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,气缸体,气缸盖罩,1.气缸体,缸体是基础，用来装配或支承各部件。,油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度,油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心,气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式,（1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分,气缸体分类,一般式,龙门式,隧道式,性能与应用比较,散热片,冷却水,（2）根据冷却方式不同分,（3）根据气缸的排列方式,2.气缸盖,功用：密封气缸的上部，与活塞顶、气缸壁等共同构成燃烧室。,燃烧室,各类燃烧室比较,气缸垫：功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。,气缸盖,安装火花塞,3.气缸垫,4油底壳,油底壳装在气缸体下部，其主要功用是储存机油并封闭曲轴箱。,二、活塞连杆组,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,组成,1.活塞,结构特点顶部，形状各异。防漏部，有活塞环槽。裙部，起导向、传力作用。裙部多为椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线。,活塞结构,活塞裙部导向及受力,裙部,活塞裙部预先做成椭圆形：椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向，这样活塞工作时趋近正圆。,活塞裙部截面形状变形分析,活塞预先做成阶梯形、锥形,活塞裙部开槽,横向绝热槽,纵向膨胀槽,绝热槽,膨胀槽,气环功用：密封和传导热量保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。,切口,气环,2.活塞环,它是具有弹性的开口环，分为气环和油环。,气环密封原理,将23道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。,气环断面形状及泵油作用,油环,功用布油(活塞上行)刮油密封(辅助作用),油环的刮油作用,活塞环,油环形状,3.活塞销,功用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。,连杆,活塞销,全浮式：活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。,半浮式：活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动。多用于小轿车,形式:全浮式（工作时自由转动）、半浮式。,活塞销连接方式,4.连杆,功用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。,连杆组件分解图,连杆小头,杆身,连杆大头,连杆大头的连接形式:,平切式,斜切式,连杆大头的连接,连杆轴瓦,三、曲轴飞轮组,组成,起动爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,曲轴,1.曲轴,功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。,前端轴,连杆轴颈,曲轴轴颈,后端轴,平衡重,曲拐,曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成,曲柄,曲轴,曲轴的支承形式,曲轴曲拐的布置,对缸数为i的发动机而言，其发火间隔角为为：四行程：720/i,四缸四行程发动机的曲拐布置,1-3-4-2或为1-2-4-3,六缸四行程发动机的曲拐布置,1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5,八缸四行程发动机的曲拐布置（红旗轿车SV100型发动机）,1-8-4-3-6-5-7-2,2.飞轮,功用：,贮存和释放能量来提高发动机运转的均匀性和改善发动机克服短暂超负荷的能力，与此同时飞轮又将发动机动力传给离合器。另外，发动机起动时，起动机必须通过飞轮上的齿圈啮合驱动，带动曲轴旋转。,飞轮构造,飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量。,齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。,飞轮上的标记符号,在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。,解放CA6102型发动机的记号是：上止点16奥迪100飞轮上有“0”标记。,例如：,标记,3-3配气机构,功用按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时充入气缸，燃烧后的废气及时排出气缸。组成由气门组和气门传动组组成,一、配气机构分类,按凸轮轴位置的不同分,配气机构分类,按曲轴和凸轮轴的传动方式分,配气机构分类,按每缸气门数目分,可分为二气门式、四气门式和五气门式,二、配气机构工作原理,配气机构工作原理,配气机构工作原理,三、配气机构构造,配气机构组成,包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧。,气门组,气门间隙,四、配气相位,气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。,上止点,下止点,1.概念,2可变配气系统,雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统,3-4燃油供给系,类型功用,汽油机燃油供给系统柴油机燃油供给系统,汽油机燃油供给系统的功用是根据发动机不同的工作状况，定时配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸燃烧作功。柴油机燃油供给系统的功用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压地将柴油以雾状喷入燃烧室，并迅速与气缸内的空气混合形成可燃混合气。,一、汽油机燃油供给系统,1.汽油机对混合气浓度的要求混合气及其浓度混合气浓度对发动机性能的影响发动机各工况对混合气浓度的要求,2汽油喷射式燃油供给系统的组成和原理,电控汽油喷射系统的基本组成,空气供给系统,汽油供给系统,电子控制系统,电控汽油喷射系统的工作原理,3汽油喷射式燃油供给系统主要部件,喷油器,电磁线圈,柱塞针阀,分配器,喷油器,汽油喷射式燃油供给系统主要部件,电动汽油泵,汽油喷射式燃油供给系统主要部件,燃油压力调节器和燃油分配管,二、柴油机燃油供给系统,1柴油机混合气形成特点混合气在燃烧室内部形成混合气形成时间极短混合气混合不均匀,2机械式燃油供给系统,3电控柴油喷射系统,柴油机电控共轨喷射系统,3-5点火系统,功用将汽车电源供给的低压电转变为高压电，并按发动机的作功顺序和点火时间要求，配送至各缸火花塞，产生电火花，点燃混合气。类型传统点火系统电子控制点火系统,一、传统点火系统,1点火系统组成,点火系统组成,点火线圈,断电器,分电器,火花塞,2点火系统工作原理,二、电子控制点火系统,点火线圈,点火控制模块,1点火系统组成,点火控制模块主要由晶体管等半导体器件组成，根据ECU发出的点火指令来控制点火初级线圈的电流。,先进的点火系统给每一个火花塞匹配一个点火线圈，由点火模块和火花塞组成，节省了易损耗的分电器和高压线，并由ECU精确控制各缸点火正时，提高效率，降低排放。,2点火系统工作原理,爆燃传感器,车速传感器,氧传感器,气温传感器,水温传感器,气压传感器,油门位置传感器,转速传感器,点火正时信号,辨缸信号,确认信号,3-6润滑系统,功用将机油连续不断地输送到发动机运动件摩擦表面进行润滑，减少其摩擦阻力，减轻零件磨损。兼有清洗、冷却、防锈、密封及减振作用。润滑方式压力润滑飞溅润滑注油润滑,一、润滑系统组成,润滑系一般由机油泵，油底壳，机油滤清器，机油散热器，各种阀，传感器和机油压力表、温度表等组成。,1机油泵,机油泵用来输送一定压力的机油,2集滤器,集滤器用来滤去机油中较大的杂质。,3粗滤器,粗滤器用来过滤机油中直径0.08mm以上的杂质，它通常串联在机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器。,滤清器外形,4细滤器,机油细滤器用来过滤机油中直径0.001mm以上的细小杂质，这种滤清器对机油的流动阻力较大，故多做成分流式，它与主油道并联，只有少量的机油通过它滤清后又回到油底壳。,1.润滑作用机理,轴承,轴,润滑油,二、润滑系统工作原理,2.润滑系统原理,3-7冷却系统,功用把发动机工作时受热零件吸收的部分热量及时散发出去，使工作中的发动机得到适度冷却，保持发动机在最适宜的温度下工作。冷却方式水冷式风冷式,一、水冷却系统的组成,水冷却系统组成,主要功能部件,水泵,节温器,散热器及风扇,节温器t70时小循环,节温器用来控制冷却系统大循环和小循环的切换,节温器内的石蜡在低于70度时呈固态，此时节温器关闭，进行“小循环”；当温度到达石蜡的熔点