汽車概論第四講發(fā)動機總體構(gòu)造概述課件

1、汽車發(fā)動機總體構(gòu)造概述9/10/20221一、發(fā)動機的類型（一）汽車發(fā)動機的定義概念：發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器。汽車的發(fā)動機一般為內(nèi)燃機。內(nèi)燃機的特點：熱效率高，體積小，質(zhì)量小。啟動性能好。便于維修。（一般采用石油燃料）排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。 發(fā)動機的類型、一般構(gòu)造及基本術(shù)語9/10/20222發(fā)動機的一般構(gòu)造四行程汽油機示意圖兩大機構(gòu)：五大系統(tǒng)：曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)燃油供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)點火系統(tǒng)起動系統(tǒng)9/10/20223汽車的發(fā)動機一般為內(nèi)燃機，是能量轉(zhuǎn)變的機器曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)燃油供給系統(tǒng)點火系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)工作場所基本機械裝置供氧氣排

2、廢氣內(nèi)燃機原理壓縮燃燒（氧化）條件及工作環(huán)境供燃料混合適當(dāng)燃燒點火高速零件減摩保證工作溫度克服起動阻力9/10/20224單缸四沖程柴油機一般構(gòu)造柴油機壓燃，不需要點火，故無點火系，其它機構(gòu)與汽油機相同。柴油機可燃混合氣是在氣缸內(nèi)形成：純空氣空氣濾清器進氣管吸入汽缸壓縮；柴油經(jīng)油箱輸油泵柴油濾清器噴油泵（加壓）噴油器噴入汽缸。柴油機點火方式和混合氣的形成與汽油機不同。9/10/20225三、 發(fā)動機基本術(shù)語1.上止點（ Top Dead Center ）：活塞運動到汽缸最高位置，即活塞頂離曲軸中心最遠處。2.下止點（ Bottom Dead Center ）：活塞運動到汽缸最低位置，即活塞頂離

3、曲軸中心最近處。3. 活塞行程（S）：從上止點到下止點活塞的位移。對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180。4. 曲柄半徑（R）：曲軸與連桿下端的連接中心到曲軸中心的距離。s=2R5.汽缸工作容積（Vh）：活塞由上止點移到下止點所掃過的容積。式中：D氣缸直徑，單位mm；S活塞行程，單位mm；9/10/20226發(fā)動機基本術(shù)語6.燃燒室容積（Vc）：活塞在上止點時，活塞頂以上的容積。7.汽缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點時，活塞頂以上的容積，VaVcVh。8.發(fā)動機排量（VL）：多缸發(fā)動機各汽缸工作容積的總和，VLVh，汽缸數(shù)。9.壓縮比（）：汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，achc。表示活塞由下止點（BDC

4、）移到上止點(TDC)汽缸內(nèi)氣體的壓縮程度，汽油機一般710，柴油機一般142210. 工作循環(huán)：每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)。 9/10/20227二、國產(chǎn)發(fā)動機型號編制規(guī)則內(nèi)燃機的名稱和型號 (GB7251991)內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則9/10/202210型號編制舉例 (1) 汽油機 1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸徑1

5、02mm，水冷通用型，CA表示系列符號 8V100： 表示八缸，四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車用，TJ表示系列符號 CA488： 表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號 (2) 柴油機 195： 表示單缸，四行程，缸徑95mm，水冷通用型 165F： 表示單缸，四行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 495Q： 表示四缸，四行程，缸徑95mm，水冷車用 6135Q： 表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車用 X4105： 表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號9/10/202211三、發(fā)動

6、機的主要性能指標用來衡量發(fā)動機性能好壞的標準 動力性能指標：表征內(nèi)燃機對外作功能力，有效扭矩Me、有效功率Ne等；經(jīng)濟性能指標:發(fā)動機油耗，有燃料消耗率ge,百公里燃料消耗量等。環(huán)境指標：排放性和噪聲水平9/10/202212斯巴魯2.5L DOHC H-4渦輪增壓引擎發(fā)動機型式：水平對置4缸渦輪增壓排量：2457cc壓縮比：8.2 ：1缸徑?jīng)_程：99.5mm79mm最大功率：223Kw /6000rpm最大扭矩：407N.m / 4000rpm升功率：89Kw / L搭載車型： SUBARU WRX STi9/10/202216本田3.0L SOHC VTEC V6引擎發(fā)動機型式：V型6缸單

7、頂置凸輪軸排量：2997cc壓縮比：10.0 ：1缸徑?jīng)_程：86mm86mm最大功率：177Kw / 6250rpm最大扭矩：288N.m /5000rpm升功率：59.9Kw / L搭載車型：HONDA Accord9/10/202217豐田1.5L DOHC I-4 Hybrid發(fā)動機型式：直列4缸雙頂置凸輪軸排量：1497cc壓縮比：13.0：1缸徑?jīng)_程：75.0mm84.7mm最大功率：57Kw /5000rpm最大扭矩：111N.m / 4200rpm升功率：38Kw / L搭載車型：TOYOTA Prius9/10/202218一、曲柄連桿機構(gòu)組成：機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。

8、功用：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運動的機械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力 。 9/10/2022193.曲軸飛輪組組成：曲軸、飛輪及附件飛輪曲軸曲軸軸承9/10/202223曲軸飛輪組的組成9/10/202224功用曲軸氣體壓力轉(zhuǎn)矩飛輪汽車傳動系曲軸驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置；飛輪貯存作功行程的能量，克服阻力，使曲軸能均勻地旋轉(zhuǎn)。飛輪外緣壓有齒圈與起動電機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動發(fā)動機用；9/10/202225曲軸前端曲軸帶輪空調(diào)壓縮機動力 轉(zhuǎn)向泵張緊輪導(dǎo)向輪發(fā)電機曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪凸輪軸正時齒形帶輪水泵機油泵9/10/202226曲軸后端曲軸帶輪曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪

9、安裝飛輪用凸緣飛輪9/10/202227二、配氣機構(gòu) 組成：氣門組 、氣門傳動組、配氣凸輪軸傳動系統(tǒng)功用：按照發(fā)動機的工作順序和工作循環(huán)的要求定時開啟和關(guān)閉進排氣門 。按照：（四沖程發(fā)動機）的傳動比來傳動。即曲軸轉(zhuǎn)過720，配氣凸輪軸轉(zhuǎn)過360。凸輪軸挺柱推桿搖臂氣門與氣門座氣門導(dǎo)管氣門彈簧9/10/202228配氣機構(gòu)9/10/202229型式9/10/202230雙頂置凸輪軸配氣機構(gòu)(DOHC)9/10/202231多氣門技術(shù)一個進氣歧管中裝入一個可隨電腦控制開閉的氣閥。當(dāng)發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速時，氣閥打開，這時兩根進氣歧管同時進氣，獲得大流量的混合氣體；當(dāng)發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速時，氣閥關(guān)閉，進氣歧管

10、的截面積就減小了一倍。提高汽缸的進氣負壓，能在汽缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣跟汽油更好的混合電控制氣閥9/10/202234多氣門汽車的特點 （1）擴大了氣門通道截面Audi 4氣門發(fā)動機與2氣門發(fā)動機相比，進氣通道截面增大30%，排氣通道截面增大50%，從而減少換氣損失，提高充氣效率。（2）采用稀燃技術(shù)。燃燒室內(nèi)混合氣形成了對燃燒十分有利的滾流（Tumble）形式。在采用分層燃燒、變渦流技術(shù)和多次噴射等方式后，可進一步提高燃燒質(zhì)量和著火穩(wěn)定性，其稀混合氣空燃比可達40以上，可以提高燃油經(jīng)濟性和降低NOX值。9/10/202235多氣門汽車的特點（3）改善燃燒過程：雙火花塞和緊湊形燃燒室。 （4）

11、配氣機構(gòu)的慣性減小，有利于提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速和增大功率。（5）EGR 廢氣再循環(huán)用于多氣門時，再循環(huán)率可大大提高。CCVS可控縱滾流分層燃燒4氣門發(fā)動機，其中一個進氣門是進可燃混合氣，另一個進氣門進廢氣，其廢氣再循環(huán)率提高到40%。 9/10/202236多氣門技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展多氣門發(fā)動機升功率大，早期的多氣門技術(shù)只用于賽車。多氣門技術(shù)現(xiàn)在多用于3L 以下的發(fā)動機，大排量的通常限于賽車。日本、歐洲等國家均已對發(fā)動機排量征稅我國生產(chǎn)的捷達王，采用了Audi公司新開發(fā)的EA113 4缸20氣門發(fā)動機，三進二排，功率從二氣門的53kw增至5氣門的74KW，轉(zhuǎn)矩從121Nm，增加至150Nm，升功率很大接

12、近50KW/L。9/10/202237可變配氣技術(shù)VVT-i，豐田，吸引買主的法寶Variable ValveTimingwithintelligence中文翻譯是“智能可變配氣正時系統(tǒng)”。 i-VTEC，本田，沖擊市場的利器VariableValve Timing andValveLiftElectronicControl System中文意思是“可變氣門配氣正時和氣門升程電子控制系統(tǒng)”。Mitsubishi公司的系統(tǒng)叫MIVEC，BMW公司叫做VANOS，3M公司所用的叫VACC。9/10/202238V V T概述氣門開度大，高轉(zhuǎn)速時功率能提高，但低轉(zhuǎn)速時由于進氣量太小，會讓發(fā)動機的扭力

13、下降，工作不穩(wěn)定，嚴重時甚至熄火；反之較小的氣門開度，那么低轉(zhuǎn)速時的扭力雖然提高了，但高轉(zhuǎn)速時的功率卻發(fā)揮不出來?？勺儦忾T行程機構(gòu)就是隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而改變氣門的行程。當(dāng)發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時使用短行程，高轉(zhuǎn)速時使用長行程。發(fā)動機的進氣機構(gòu)、排氣機構(gòu)以及增壓和柴油機的噴油等都應(yīng)該是可變的，才能使發(fā)動機發(fā)揮出較好的性能，也即發(fā)動機應(yīng)該是一個可變化系統(tǒng)，可變氣門正時是其中的一種，是近年來應(yīng)用較有成效的一種可變化系統(tǒng)。 9/10/202239可變配氣正時及氣門升程機構(gòu) 正時板輔助進氣搖臂主進氣搖臂凸輪軸中間進氣搖臂進氣門排氣門廣本雅閣VTEC結(jié)構(gòu)圖9/10/202240發(fā)動機氣門正時及升程電子控制系統(tǒng) 思域R1

14、8A1 1.8L i-VTEC發(fā)動機 本田i-VTEC 9/10/2022411. VTEC功用 VTEC使配氣正時和氣門升程根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化作出相應(yīng)的實時調(diào)整 使氣缸的充氣量同時滿足發(fā)動機低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速下的不同需要 從而提高了發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。9/10/202242寶時捷可變配氣相位系統(tǒng)每個進氣門分別有兩組凸輪控制，一組是高速凸輪，一組是低速凸輪。當(dāng)發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速范圍時，氣門由低速凸輪驅(qū)動氣門頂向下行程，氣門開度就較小。當(dāng)發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速范圍時，控制活塞在液壓的驅(qū)動下從氣門座推入到氣門頂中，等于是把氣門座和氣門剛性的連接在一起，當(dāng)高速凸輪驅(qū)動氣門座時就能帶動氣門向下行程獲得較大的氣門開

15、度。 9/10/202243本田R18A1發(fā)動機VTEC系統(tǒng) 裝備第八代思域，排量1.8L，最大功率103kW/6300rpm，最大扭矩174Nm/4300rpm，采用SOHC 16V（2進2排）9/10/202244本田R18A1發(fā)動機VTEC系統(tǒng)當(dāng)發(fā)動機達到轉(zhuǎn)速4000rpm時，電磁閥啟動開始控制液壓鎖止活塞使三根搖臂連成一體運轉(zhuǎn)，并且一并由較高的中間凸輪驅(qū)動，氣門的開啟時間還是開度都比普通凸輪驅(qū)動時要大。發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速1500rpm時，搖臂的驅(qū)動液壓降低，鎖止活塞則自動歸位使中間搖臂與兩側(cè)分開，恢復(fù)到兩側(cè)凸輪驅(qū)動狀態(tài)。9/10/202245第三代i-VTEC技術(shù) 本田R18A1

16、發(fā)動機應(yīng)用了第三代 i-VTEC技術(shù)。VTEC技術(shù)可以延長進氣門關(guān)閉時間，提高發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時的進氣量，進而使功率和扭矩的提升。思域 R18A發(fā)動機VTEC機構(gòu)被用于節(jié)省燃油消耗。9/10/202246寶馬的可變氣門行程控制機構(gòu)氣門行程能夠在一定范圍內(nèi)無段級調(diào)節(jié)。電機通過蝸桿傳動齒輪，由齒輪上的凸輪帶動搖臂運動來改變搖臂的控制角，在凸輪軸的驅(qū)動下由搖臂帶動氣門運動。通過改變搖臂的角度就可以改變氣門的行程了。在一定區(qū)域內(nèi)做無段級調(diào)節(jié)氣門開度，舒適性更強，配氣機構(gòu)在各轉(zhuǎn)速下的適應(yīng)性也更強，能最大限度的提高發(fā)動機充氣效率。寶馬745i,530i,330i為代表的直列6缸發(fā)動機和V型8缸發(fā)動機裝備該系

17、統(tǒng)。 9/10/202247小結(jié)配氣機構(gòu)有三種傳動方式齒輪驅(qū)動、鏈驅(qū)動和齒形皮帶驅(qū)動。四沖程發(fā)動機曲軸與凸輪軸之比(即傳動比)應(yīng)為2：1即曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，凸輪軸旋轉(zhuǎn)一周?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機采用多氣門布置和排列方式，進、排氣門配氣相位早開晚關(guān)，以改善進、排氣狀況。凸輪軸上主要配置有各缸進、排氣凸輪，凸輪的輪廓保證氣門開啟和關(guān)閉的持續(xù)時間符合配氣相位的要求，凸輪軸有軸向定位裝置。轎車發(fā)動機采用液力挺柱，可消除配氣機構(gòu)中的間隙，減小各零件的沖擊載荷和噪聲。9/10/202248三、燃料供給系統(tǒng)功用：根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料

18、供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。9/10/202249汽油的性質(zhì)物理特性：粘度小、流動性好、自潤性差使用性能指標：蒸發(fā)性、熱值、抗爆性抗爆性：在燃燒中，避免產(chǎn)生爆燃的能力。（辛烷值越高，抗爆性越強）標號：標號越高，抗爆性越強。按辛烷值不同分，以RQ打頭，后跟汽油的辛烷值。例如代號為RQ-90，“R”是燃的漢語拼音字頭，“Q”是汽的漢語拼音字頭，代表燃汽油-90是辛烷值（表示研究法辛烷值為90），壓縮比大的汽油機應(yīng)選用較高牌號的汽油。我國在2000年7月1日推廣使用無鉛汽油，含鉛量小于2.5mg/L為無鉛汽油。9/10/2022503、

19、燃油供給系統(tǒng)油箱燃油濾清器油泵空氣濾清器進氣管道排氣管道油管排氣消聲器9/10/202251可燃混合氣 按一定比例混合的汽油空氣混合物燃料系的功用功用根據(jù)發(fā)動機工況配制合適的可燃混合氣，供給氣缸將燃燒產(chǎn)物排至大氣中9/10/202252燃料供給系統(tǒng)組成 燃油供給裝置：汽油油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管 空氣供給裝置：空氣濾清器 可燃混合氣形成裝置：化油器 廢氣排出裝置：排氣管道、排氣消音器，三元崔化轉(zhuǎn)換器 9/10/202253四、 潤滑系統(tǒng) 功用：向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。組成：潤滑系一般由機油泵，油

20、底殼，機油濾清器，機油散熱器，各種閥，傳感器和機油壓力表、溫度表等組成。 9/10/202254潤滑密封冷卻利用油膜減少機件間的磨損利用油膜防止燃氣的泄露潤滑油可以吸收熱量清潔 防銹 減振 緩沖液壓帶走金屬屑、雜質(zhì)及酸性物利用油膜緩沖振動兼做液壓油，起液壓作用一、潤滑系功用9/10/202255組成 潤滑系一般由機油泵，油底殼，機油濾清器，機油散熱器，各種閥，傳感器和機油壓力表、溫度表等組成。現(xiàn)代汽車發(fā)動機潤滑系的組成及油路布置方案大致相似，只是由于潤滑系的工作條件和具體結(jié)構(gòu)的不同而稍有差別。 9/10/202256五、 冷卻系統(tǒng) 功用：將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。組成：冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 9/10/2022571.發(fā)動機過熱、過冷的危害發(fā)動機過熱發(fā)動機過冷 充氣效率低，早燃和爆燃易發(fā)生，發(fā)動機功率下降 運動機件易損壞 潤滑油粘度減小、潤滑油膜易破裂加劇零件磨損 燃燒困難，功率低及油耗高 潤滑油粘度增大，零件磨損 燃油凝結(jié)而流入曲軸箱，增加油耗，且機油變稀，從而導(dǎo)致功率下降，磨損增加一、冷卻系作用9/10/2022582.冷卻系功用使發(fā)動機得到適度冷卻，防止發(fā)動機過冷、過熱以保證發(fā)動機在正常的溫度范圍內(nèi)工作9/10/202259三、水冷系的組成及水路循環(huán)桑塔納轎車水冷系統(tǒng)膨脹水箱發(fā)動機水套水