汽车发动机基本结构和工作原理

1,1.1.2四冲程柴油机结构特点与工作原理,1.结构特点没有火花塞，设喷油器,1-气缸2-活塞3-连杆4-曲轴5-气缸盖6-进气门7-进气道8-喷油器9-排气门10-排气道,2,（1）进气行程进入气缸的是纯空气；（2）着火方式属于压燃式。,2.工作原理,3,四冲程柴油机工作原理,4,柴油机与汽油机比较,5,6,1.2二冲程发动机结构特点与工作原理,二冲程发动机：指活塞在上、下止点间往复移动两个行程（相当曲轴旋转了一周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机。,7,1.2.1二冲程汽油机结构特点与工作原理,1.二冲程汽油机结构特点与四冲程汽油机比较：没有进、排气门及驱动机构，设进、排气孔和扫气孔，由活塞控制开闭。,1-气缸2-扫气孔3-活塞4-连杆5-曲轴箱6-曲轴7-进气孔8-排气孔9-火花塞,8,2.二冲程汽油机工作原理,（1）第一行程（换气-压缩行程）（2）第二行程（膨胀-换气行程）,9,二冲程汽油机工作原理,10,二冲程汽油机与四冲程汽油机比较,11,12,1.2.3二冲程柴油机结构特点与工作原理,1.二冲程柴油机结构特点,1-活塞2-缸套上的空气进气孔3-排气门4-泵-喷嘴5-传动轮（由柴油机驱动）6-单向传动离合器7-废气排出口8-排气涡轮叶轮9-离心式风机10-排水口11-增压空气冷却器12-进水口13-集流箱,13,2.二冲程柴油机工作原理,（1）第一行程（换气-压缩行程）（2）第二行程（膨胀-换气行程）,14,1.3内燃机分类及型号,按热能转变为机械能的方式分,1.3.1内燃机的分类,15,按冲程数分类,16,按着火方式分类,17,按燃料种类分,18,按进气状态分类,19,按冷却方式分类,20,按气缸数及布置分类,（1）单缸内燃机：只有一个气缸的内燃机。（2）多缸内燃机：具有两个或两个以上气缸的内燃机。（3）立式内燃机：气缸布置于曲轴上方且气缸中心线垂直于水平面的内燃机。（4）卧式内燃机：气缸中心线平行于水平面的内燃机。（5）直列式内燃机：具有两个或两个以上直立气缸，并呈一列布置的内燃机。,21,具有两个或两列气缸，其中心线夹角呈V形，并共用一根曲轴输出功率的内燃机。,（8）斜置式内燃机：气缸中心线与水平面呈一定角度(不是直角)的内燃机。,按用途分类：有汽车用、机车用、船用,（7）对置气缸式内燃机：两个或两列气缸分别排列在同一曲轴的两边呈1800夹角的内燃机。,（6）V形内燃机：,22,1.3.2内燃机型号（GB725-91）,23,1.4发动机性能指标,动力性能指标经济性能指标运转性能指标可靠性、耐久性能指标1.4.1动力性能指标1.有效转距（Te）：发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩。2.平均有效压力（Pme）：单位气缸工作容积所输出的有效功。,24,3.有效功率（Pe）：发动机曲轴输出的功率称为有效功率。,Te-有效转距（Nm）n-曲轴转速（r/min）Pme-平均有效压力（kPa）Vs-气缸工作容积（m3）i-气缸数-冲程数（二冲程2，四冲程4）,25,标定功率,(1)标定功率：发动机制造厂按国家规定标定的有效功率（发动机产品名牌上标明的功率）。(2)标定转速：标定功率对应的转速。(3)我国内燃机功率标定分以下四级：15min功率：在标准环境条件下，内燃机能连续稳定运转15min时的最大有效功率。1h功率12h功率持续功率,26,升功率,在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。,27,1.4.2经济性能指标,1.燃油消耗率：每小时单位有效功率消耗的燃油质量（以g/kw.h为单位）。,B-发动机每小时消耗的燃油质量（kg/h）Pe-发动机的有效功率（kw）,28,2.有效热效率：燃料中所含的热量转变为有效功的比例。,Q1-燃料中所含的热量（kJ）We-发动机有效功（kJ）,Pe-发动机有效功率（kw）B-发动机每小时消耗的燃油质量（kg/h）be-燃油消耗率（g/（kwh）Hu-燃料低热值（kJ/kg）,e：汽油机一般0.30左右柴油机一般0.40左右,29,1.4.3运转性能指标,排放指标噪声起动性能可靠性耐久性,30,1.排放指标,（1）CO无色、无臭的有毒气体，吸入人体后，就能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人会发生恶心、头晕、疲劳等缺氧症状，严重时窒息死亡。,31,（2）Nox氮氧化物的总称，其中NO2毒性较大，它是一种赤褐色带剌激性的气体，被人体吸收后会变为硝酸，硝酸与血红蛋白结合会变成变性血红蛋白，因而降低了血流的输氧能力，对心、肝、肾等都有不良影响。NO2的另一大危害是它参与光化学反应会形成臭氧和醛等。臭氧有一种独特的臭味，氧化力极强，会使植物变黑，橡胶发裂。动物在臭氧1PPm浓度环境中停留4h，就会出现轻微肺气肿现象。,32,（3）HC包括未燃和未完全燃烧的燃油，润滑油及其裂解产物和部分氧化产物，人体内吸入较多的HC，会破坏造血机能，造成贫血、神经弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。HC的另一危害是它与NO2经光化反应后会形成臭氧。,33,（4）光化学烟雾,它是HC与NOx在阳光作用下所形成的烟雾，有刺激性。光化学烟雾会降低大气可见度，伤害眼睛、咽喉，影响植物生长,34,（5）醛类是燃料未完全氧化的产物，它包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、丁醛等，它会使排气产生臭味，具有较强的剌激性。长时间受浓度较大的甲醛的作用，将使眼睛、上呼吸道系统中枢神经受到损害。,35,（6）微粒（含碳烟）燃用无铅汽油的汽油机可以认为不产生微粒。微粒主要来自柴油机排放物，它被人体吸入呼吸道及肺组织，并在其中沉积，从而引起人体肺组织等的病变。,36,（7）二氧化硫（SO2）是一种无色的气体，对人体的呼吸系统具有剌激作用。当SO2的浓度达到8ppm时，人开始感到难受，它会使呼吸道内腔缩小，呼吸量少，并剌激鼻喉，引起咳嗽。如浓度进一步增大，则会引起呼吸困难，呼吸道红肿、脑闷，形成支气管炎、哮喘病甚至肺气肿等。,37,2.噪声,噪声是发动机工作时发出的一种声强和频率无一定规律的声音。它损害人的听觉器官、神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，容易使人性情烦躁，反应迟钝，甚至耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病。发动机进气、压缩、燃烧、排气等都将产生噪声。我国的噪声标准中规定，小型水冷汽油机噪声不大于110dB（A），轿车的噪声不大于82dB（A）。,38,3.起动性能,起动性能是表征发动机起动难易的指标。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10、柴油机在-5以下的气温条件下起动发动机，在15s以内发动机要能自行运转。,39,1.4.4可靠性与耐久性能指标,1.可靠性：是指发动机在规定的运转条件下，具有持续工作，不至因为故障而影响正常运转的能力。2.耐久性：是指发动机在规定的运转条件下，长期工作而不大修的能力。,40,1.5汽车发动机总体组成,一个机体上安装一个机构和六大系统(汽油机）（柴油机是五大系统）：机体组件、曲柄连杆机构、换气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统、点火系统（汽油机）、起动系统。,41,1-凸轮轴2-摇臂3-排气门4-火花塞5-电控喷油器6-燃油滤清器7-电动燃油泵8-燃油箱9-点火线圈组件10-燃油压力调节阀11-进气门12-水温传感器13-爆振传感器14-进气管15-进气温度传感器16-节气门17-节气门传感器18-空气滤清器19-空气质量计20-控制单元（ECU）21-冷却水套22-发动机转速传感器23-点火开关24-蓄电池25-起动马达26-飞轮27-油底壳28-机油29-曲轴30-连杆31-曲轴皮带轮32-传动皮带33-气缸34-排气三元催化转化器35-氧传感器36-活塞37-凸轮轴皮带轮,汽车发动机总体组成,42,汽车发动机总体组成,1.机体组件:发动机的骨架，支承着发动机的所有零部件。主要部件：机体、气缸、气缸盖、气缸垫等.,43,2.曲柄连杆机构：将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。主要部件：活塞、连杆、曲轴、飞轮等,44,3.换气系统：按照发动机要求，定时开闭进、排气门，吸入干净空气，排除废气。,主要部件：空气滤清器、进排气管系、配气机构（气门组件、凸轮轴、驱动机构）、排气消音器等。,45,4.燃油供给系统：按照发动机要求，定时、定量供给所需要的燃料。,46,化油器式汽油机燃油供给系统,1-空气滤清器2-化油器3-主腔浮子室4-单向阀（怠速断油阀）5-油气管6-双向阀7-汽油箱盖8-汽油箱9-汽油滤清器10-汽油蒸气11-汽油蒸气储藏罐12-汽油泵13-汽油管14-进气管15-副腔浮子室,47,汽油机电控燃油喷射系统,48,柴油机燃油系统,49,5.点火系统：按规定的时刻，准时点燃汽油机气缸内的可燃混合气。,传统点火系统：,1-电容器2-断电器3-配电器4-点火线圈5-附加电阻6-点火开关7-电流表8-蓄电池9-起动机10-高压导线11-阻尼电阻12-火花塞,50,微机控制点火系统,51,6.润滑系统：润滑、减摩、延长寿命、密封、清洁、冷却、防锈蚀。,1-摇臂轴2-凸轮轴3-节流孔4-曲轴5-机油滤清器6-机油泵7-限压阀8-机油集滤器9-油底壳10-曲轴主轴承,52,7.冷却系统：保持发动机在适宜的温度下工作。主要部件：冷却水泵、风扇、节温器、散热器、冷却水道等.,53,8.起动系统：作用是起动发动机。主要部件：蓄电池、起动开关、起动马达等。,54,本章小结,1.内燃机是将燃料在气缸内燃烧所产生的热能转化为机械能的机器，它具有热效率高、体积小、质量轻、便于移动和起动性好等优点。2.四冲程发动机是活塞在气缸内上、下止点间往复移动四个行程，完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机。按着火方式分为点燃式和压燃式。汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式。,55,3.衡量汽车发动机性能的主要指标有动力性能指标（有效转矩、有效功率、平均有效压力）、经济性能指标