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1、1,发动机技术培训 Technical Training 销售部 客户服务科,2,发动机的发展,3,世界第一台发动机,惠更斯于1673年设计了法国巴黎凡尔赛宫的汲水总管,惠更斯绘制的发动机（火力）设计草图（1673年）,发动机的发展,4,蒸汽机的发明,英国铁匠纽科门于1712年发明了第一台工业用蒸汽机，用于煤矿排水。,发动机的发展,5,发动机的发展,6,纽科门蒸汽机,发动机的发展,7,瓦特蒸汽机,瓦特改进了纽科门蒸汽机，发明了独立的冷凝器，效率大大提高更促成了第一次工业革命。,瓦特蒸汽机1763年改进设计1776年研制成功,发动机的发展,8,内燃机,1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机结构，设计

2、制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机（压缩比1、最大功率4.5kw、效率4.5%）,蒸汽机,150年后,在这之后,发动机的发展,9,1876年，德国发明家奥托（Otto）成功制作第一台往复活塞式、单缸、卧式、最大功率3.2kw的四冲程内燃机。,在此基础上，发动机不断发展完善，直到今天，虽然技术不断提高，结构更加复杂，但其基本形式仍然不变。,发动机的发展,10,回顾发动机的发展历史，它经历了外燃机和内燃机两个阶段。,发动机的发展,11,发动机工作原理,发动机基本原理,发动机的分类,发动机常用术语,12,2.1发动机基本原理,气缸内油气混合气燃烧产生压力，推动活塞

3、往复运动，通过曲柄连杆机构转化为曲轴的旋转运动进行动力输出。, 重要概念：发动机工作循环,2.1发动机基本原理,13,2.2发动机分类,通常可按下列特征进行分类：点火方式、冲程数、缸数及排列、冷却、工作方式。,点火方式,点燃式发动机,压燃式发动机,汽油自燃温度高，采用火花塞强制点火，汽油发动机为点燃式发动机。,柴油自燃温度低，采用高压缩比压燃，柴油发动机为压燃式发动机。,2.2发动机分类,14,冲程数,曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使用。,曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用，并已

4、逐渐用于摩托车。,二冲程,四冲程,2.2发动机分类,15,缸数及排列,L 4 2.4L,V 6 3.0L,直列LINE,4缸,排气量,V形排列,6缸,排气量,直列发动机,V形发动机,水平对置发动机,2.2发动机分类,16,工作方式,转子式发动机,活塞式发动机,转子发动机又称为米勒循环发动机。采用三角转子旋转来控制压缩和 排放。 转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。 还存在气密性、润滑和磨损等一系列技术难题。,2.2发动

5、机分类,17,上止点 下止点 活塞行程 燃烧室容积 工作容积 总容积 压缩比=,总容积 燃烧室容积,2.3发动机基本术语,2.3发动机基本术语,18,发动机构造,曲柄连杆机构,进排气系统,配气机构,燃油供给系统,起动系统,润滑系统,冷却系统,机体组,点火系统,19,3.1.1 机体组概述,机体组,概述：机体组简而言之就是为活塞提供上下往复运动的基体，同时为曲柄连杆机构、配气机构、发电机、水泵等各个部件提供安装位。 可以说，机体组是整台发动机的骨架。它包括缸体、缸盖、气缸垫、油底壳等部件。,缸盖,气缸垫,缸体,油底壳,气缸盖用来封闭气缸顶部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。,另外，气缸盖和机体

6、内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。,上级目录,20,3.1.2 缸盖,20,缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。 缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。 汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。 顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。,机体组,21,21,3.1.3 气缸垫,气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体

7、接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。 气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮棉结构的气缸垫，由于铜皮棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。,机体组,22,3.1.4 缸体,缸体分类,特点：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。 优点：机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便； 缺点：刚度和强度较差。,特点：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。 优点：强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷； 缺点：工艺性较差，结构笨重，加工较困难。,特点：气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚

8、动轴承，曲轴从气缸体后部装入。 优点：结构紧凑、刚度和强度好; 缺点: 加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。,机体组,23,曲柄连杆机构,3.2.1曲柄连杆机构概述,概述 曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 作功冲程：将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。 其他冲程：把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动（依靠曲轴与飞轮的惯性）。,上级目录,24,3.2.2 活塞连杆组介绍,活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。,曲柄连杆机构,25,1.活塞概述,功用： 1.与气缸盖、气缸壁

9、等共同组成燃烧室； 2.承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。工作条件： 活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。 要求： 1.要有足够的刚度和强度，传力可靠； 2.导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损； 3.质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。构造： 活塞可分为顶部、头部、裙部。,曲柄连杆机构,BOX 知识补充 活塞并不是一个正圆柱体，而是一个上小下大的圆锥。 活塞裙部为椭圆形，其长轴与活塞销孔轴线垂直。,26,2、活塞环 是具有弹性的开口环，分为气环和油环 工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。,26,气环作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2）传热

10、：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。,油环作用： 刮油，即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。,曲柄连杆机构,27,3、活塞销 作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。一般分为全浮式和半浮式,27,曲柄连杆机构,28,28,销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。,在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。,曲柄连杆机构,29,功用： 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。,4、连杆,组成： 1)小头：用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油沟） 2)杆身：常做成“工”字形断面。 3)大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，

11、即连杆体大头和连杆盖。,1-小头；2-杆身；3-大头；4、9-装配记号（朝前）；5-螺母；6-连杆盖；7-连杆螺栓；8-轴瓦；10-连杆体；11-衬套；12-集油孔,曲柄连杆机构,30,3.2.3 曲轴飞轮组,曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。,曲柄连杆机构,31,主轴瓦,飞轮螺栓,飞轮,皮带轮,曲轴,起动爪,正时齿轮,曲柄连杆机构,3.2.3 曲轴飞轮组,32,曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。,功用: 1.把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 2.驱动配气机构及其它附属装置。材料：大多采用优质中碳钢或

12、中合金碳钢有的采用球墨铸铁。,1.曲轴,曲柄连杆机构,33,飞轮,功用: 1、贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其它三个行程，使发动机运转平稳。 2、利用飞轮上的齿圈起动时传力。 3、将动力传给离合器。 4、克服短暂的超负荷。,构造 飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。,曲柄连杆机构,34,配气机构,34,3.3.1 配气机构概述,配气机构的作用是根据发动机的作功顺序或点火次序的要求，适时地开启和关闭各个气缸的进气门及排气门，使可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）及时地进入燃烧室，并将燃烧后的废气及时地排出气缸。,上级目录,35,3.2.2 配气机构的组成,35,配气机构,配气机构主要由气门

13、组件和气门传动组件组成。 气门组件：气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片（锁销）等组成； 气门传动组件：凸轮轴驱动件（包括正时齿轮、正时链条、正时皮带）、凸轮轴、气门挺杆、推杆、摇臂及摇臂轴总成等组成。,36,3.3.3 配气机构形式,根据气门位置可分为气门顶置式和气门侧置式。现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。 根据凸轮轴位置可分为下置式，中置式和顶置式三种。,36,配气机构,37,37,SOHC(单顶置凸轮轴）,DOHC(双顶置凸轮轴）,凸轮顶置式 配气机构又分为单顶置和双顶置凸轮配气机构,配气机构,38,3.2.5 气门正时,引擎在

14、运转时，进气门与排气门开启和关闭的时机，成为气门正时。 在基本的理论上，进气门在进气行程开始瞬间开启，在进气行程结束瞬间结束；排气门亦然。,39,发动机是利用活塞下行产生吸力把原本静止的气体吸入汽缸的。由于气体的惯性，吸入时要有一个加速的过程，加上要克服进气歧管的摩擦阻力，所以在实际情况中气门正时被进行了调整，进气门的开启时间被提前，同时排气门的关闭被延后，利用排气造成的吸引力使进气提前加速，以增加进气量。这样的调整更加符合现代汽车使用上的需要。,配气机构,气门正时是指用发动机曲轴转角表示进、排气门实际开启和关闭的时刻和开启的持续时间。配气相位通常用环形图来表示，我们把这种图称之为配气相位图，

15、如动画所示。 气门重叠角：进气门提前角+排气门迟后角。 不同的转速运行，气门重叠角的要求也不一样。,40,燃油供给系统,上级目录,41,汽油介绍： 汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的关系。 特点： 不好（气化不良） 1.良好的蒸发性 太好（形成气阻） 2.高抗爆性 抗爆性的衡量指标为辛烷值，也就是我国的汽油牌号，辛烷值越高，抗爆性越高。,BOX 知识补充 爆燃：就是炉镗中积存的可燃混合物瞬间，同时燃烧，从而使炉膛烟气侧压力突然升高的现象。,燃油供给系统,42,燃油供给系统,供油,燃油供给系统,燃油供给系统根据发动机工况向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好

16、的汽油，以便与一定数量的空气混合形成可燃混合气。 油箱用来储存燃油； 燃油滤清器过滤燃油中的杂质与灰尘； 燃油泵将油箱的燃油通过滤清器过滤后加压送到喷油系统，并和燃油 压力调节器一起建立起稳定的燃油压力，保证喷油系统在恒定的燃油压力下工作； 喷油器：按照电控单元的指令将一定量的汽油适时喷入进气道或歧管内。,43,燃油供给系统,分油器，也称为油轨，它通过各支管将燃油分配给喷油器，通过燃油压力调节器使分油器内的燃油压力恒定。,燃油脉冲阻尼器，有些分油器容积较小，一个喷油器工作时就会使分油器内的油压波动，影响了后续喷油器的正常工作。,喷油器在恒定 的燃油压力下 工作，ECU通 过控制喷油器 开启时间

17、控制 喷油量。,燃油脉冲阻尼器,分油器（油轨）,喷油器,电磁线圈,柱塞针阀,44,点火系统,44,3.9.1 概述 点火系统的基本功用是在发动机各种工况下，在气缸内适、准确、可靠的产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。通过准确的点火正时，点火系统将各系统联系在一起。,上级目录,45,45,3.9.2 传统点火系统的组成,传统点火系统主要由电源（蓄电池和发电机）、点火开关、点火线圈、电容器、断电器、配电器、火花塞、阻尼电阻和高压导线等组成。,点火系统,46,3.9.3 工作原理,46,点火系统,47,3.9.2 电子点火系统的组成,48,48,3.9.4 点火系统主要元件介绍,火花塞的原理

18、非常简单： 它使电荷击穿间隙，就像闪电一样。 电荷电压必须很高，以便穿过间隙，产生很强的火花。火花塞处的电压可以在4万伏至10万伏之间。,1.火花塞,点火系统,49,50,线圈是一个很简单的装置其实就是由两组线圈构成的高压变压器。 一组线圈称为初级线圈。缠绕在它周围的是次级线圈。 次级线圈的匝数一般是初级线圈的数百倍。,50,2、点火线圈,点火系统,51,分电器工作情况 ：,51,3、分电器,点火系统,52,52,分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前装置等组成。,点火系统,53,润滑系统,润滑系统概述,润滑系统的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力

19、，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。 润滑系通常由润滑油道、机滤器、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 常见的润滑方式有三种：压力润滑、飞溅润滑、润滑脂润滑。,上级目录,54,润滑系统,55,润滑系统,机油进入机油滤清器过滤后分为两路，一路进入缸体和主轴承盖连接桥的油道，通过曲轴主轴颈与连杆轴颈间的斜油道把机油引到连杆轴颈进行润滑。 另一路机油上行经中间缸盖螺栓孔进入缸盖油道，对配气机构进行强制润滑，最后通过泄油孔流回油底壳。,BOX 知识补充 循环在润滑系统中的机油有如下主要功用： 润滑、冷却、清洗、密封、防锈 除此之外，其兼有缓冲以及降噪的功能。,56,润滑系统,机油泵,内接齿

20、轮式机油泵,机油泵的作用是从油底壳中吸出机油，并加压输送到发动机各个部位，机油泵内的调压阀将油压调整到规定值内。,外接齿轮式机油泵,57,润滑系统,机油滤清器,机油滤清器用于过滤机油中的金属粉末和沉淀物等杂质，以保证润滑系统的正常工作，避免因机油中杂质造成运动件早期磨损和烧瓦。,58,冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作,发动机过热，机件的机械强度降低，正常的配合间隙破坏，严重时会使发动机不能正常工作。 发动机过冷，会引起汽油雾化不良，油耗增加，功率下降，磨损加剧,冷却系统概述,上级目录,59,冷却系统,冷却系统构成,冷却系统的功用是将受热零

21、件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作,60,冷却循环,冷却循环主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。也叫小循环，大循环。,冷却系统,61,冷却系统,水泵,水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。,62,冷却系统,节温器,节温器的作用根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。,63,冷却系统,散热器,散热器的功能是发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷却液由于向空气散热而变冷,BOX 知识补充 冷却风扇是 吸入空气使其通 过散热器

22、，以增 强散热器散热能 力的。,散热器盖与储液罐,散热器芯结构形式,64,起动系统,概述： 使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。完成所需要的装置叫起动系。,类别： 人力起动：即手摇起动或绳拉起动。 辅助汽油机起动 ：起动装置的体积大、结构复杂，只用于大功率柴油发动机的起动。 电力起动机起动 ：以电动机作为动力源。,BOX 知识补充 一键启动： 这个车是无钥匙启动的，只要车主把钥匙放在车内，按这个star stop键汽车就启动了，停车的时候再按这个键汽车就灭火了。,上级目录,65,起动过程,65,起动时，接通起动开关，起动电机电路通电，继电器的吸引线圈和保持线圈通电，产生很

23、强的磁力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆绕其销轴转动，使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时，由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组，电枢开始转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。,起动系统,66,进排气系统,进气系统,进气系统的功能就是为发动机提供其所需要的清洁空气。 过滤空气使其达到发动机正常工作所需的清洁度；控制进气量；平均分配空气进入每缸。,上级目录,67,节气门体,节气门也就是我们俗称的油门，是整个进气系统乃至整个发动机的咽喉，它通过油门拉索与加速踏板联接，当加速踏板踩下时，节气门打开，吸入空气与燃油，使发动机输出功率增加。怠速时通过ISCV（怠速控制阀）控制进气量。,进排气系统,68,排气系统,

24、排气系统的功能就是把发动机产生的废气排入大气。 改善发动机废气排放性能，提高发动机效率；清除废气有害成分；减少排放废气时产生的噪音。,进排气系统,69,进排气系统,排气歧管,排气歧管的重要功用就是能够尽快把发动机产生的废气排出大气。 由于排气口之间的距离较近，因此有可能会互相干涉造成排气不畅甚至回流的现象，因此，某些注重性能的赛车会把排气歧管设计的很怪异，但其中其实包含着几项必须遵守的重要原则： 各缸排气歧管尽可能相互独立；各缸排气歧管长度尽可能相等；排气歧管的长度尽可能长；排气歧管内表面尽可能光滑，多管齐下防止出现紊流。,氧传感器,70,废气再循环,进排气系统,废气再循环(EGR)系统用于降

25、低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。,71,进排气系统,三元催化转化器,三元催化转化器通过贵金属(铂、铑、钯)催化剂的作用,使汽车尾气中有害物质,包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx),经化学反应转化为无害的二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮气(N2).,BOX 知识补充 空燃比：空气质量与燃油质量之比。 理论混合气：=14.8 浓混合气：14.8,72,发动机常见技术,气门管理技术,可变进气歧管技术,增压技术,缸内直喷技术,73,气门管理技术,4.1 气门管理

26、技术,在介绍气门正时的时候我们提到过，车厂会因为发动机设定为高转速还是低转速运作而进行气门正时的设定。 如果是以高转速来设定气门正时，那么在低转速的时候就会面临油耗过多，燃烧不完全的问题；而以低转速设定的发动机在高转速时又会出现动力不足的情况。 因此人们就希望有一套系统，能够在各个不同的转速之下均能调节气门的设定，让发动机在不同的转速范围内都能有最佳的运作效率。,可变气门技术应运而生。,74,4.1.1 本田iVTEC,iVTEC: intelligent Variable Valve Timing And Lift Electronic Control 智能可变气门正时及升程控制系统,iVT

27、EC,VTEC：,VTC：,Variable Valve Timing And Lift Electronic Control 可变气门正时及气门升程系统 （提高进气效率，实现较高的涡流比。）,VTC:（Variable Timing Control)可变正时控制 (气门重叠角控制，高进气效率，低泵气损失。),i-VTEC技术将VTEC和VTC技术有效地结合，通过VTEC对气门升程、VTC对气门重叠（进气门和排气门同时开启的状态）进行周密的智能化控制，使大功率、低油耗、低排放这三个具有不同要求的特性都得到提高。,气门管理技术,75,VTC,VTC主要控制进气门的开启和关闭正时 (Timing)，也就是控制进气门打开和关闭的最大提前角和最大迟闭角。可以根据发动机不同的负荷状态，连续地调节进气门的闭合角度，使发动机运转更加顺畅，获得最佳的动力性、经济性和排放的综合性能。,气门管理技术,76,VTEC,低速运转时,主摇臂和辅摇臂分别由大升程和小升程凸轮驱动, 产生涡流, 使油气更好地混合,实现快速燃烧, 获得极佳的燃油经济