發(fā)動機基礎知識培訓

發(fā)動機基礎知識培訓第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一一、發(fā)動機的基本常識二、發(fā)動機的構造及原理三、發(fā)動機的設計與檢驗第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一一、發(fā)動機的基本常識1、什么是發(fā)動機？2、發(fā)動機的分類3、發(fā)動機基本術語4、摩托車發(fā)動機型號編制方法第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1、什么是發(fā)動機？

第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1、什么是發(fā)動機？

發(fā)動機是將某一種形式的能量轉變?yōu)闄C械能的機器。第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機包括熱機和電動機等。熱機是把熱能轉化為機械能，它包括內燃機和外燃機，內燃機燃料在機器內部燃燒，外燃機燃料在機器外部燃燒。電動機是把電能轉化為機械能。第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機熱機發(fā)電機內燃機外燃機第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一內燃機的特點是液體或氣體燃料和空氣混合后輸入機器內部燃燒而產生熱能。外燃機（如蒸氣機）的特點是燃料在機器的外部鍋爐內燃燒，將鍋爐內的水加熱，使之變成高溫高壓的水蒸氣，再將水蒸氣送入機器內部，使所含的熱能轉變?yōu)闄C械能。內燃機與外燃機相比，具有熱效率高、體積小、重量輕、便于移動，啟動性能好等優(yōu)點，因而廣泛運用于各種車輛上。第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機（內燃機）結構工作原理分類和結構工作原理分類結構四沖程二沖程燃料、行程冷卻、引燃凸輪、進氣曲柄連桿機構配氣機構潤滑系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)點火系統(tǒng)充電系統(tǒng)進氣行程壓縮行程做功行程排氣行程壓縮行程做功行程缸數、排列第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、發(fā)動機的分類：

1）按燃料分可分為柴油機、汽油機和天然氣機等。

2）按實現循環(huán)的行程數分

四沖程發(fā)動機---活塞移動四個行程或曲軸轉兩圈，氣缸內完成一個工作循環(huán)。二沖程發(fā)動機---活塞移動兩個行程或曲軸轉一圈，氣缸內完成一個工作循環(huán)。第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3）按冷卻方式分水冷式發(fā)動機、風冷式發(fā)動機、4）按點火方式

壓燃式(CI)發(fā)動機：利用氣缸內空氣被壓縮后產生的高溫，使燃油自燃。如柴油機。點燃式(SI)發(fā)動機：利用火花塞發(fā)出的電火花強制點燃燃料，使燃料強行著火燃燒。如汽油機、煤氣機。5）按凸輪軸位置分側置式：凸輪軸位于氣缸體一側。頂置式：凸輪軸位于氣缸蓋上。頂置式又分為以下兩種：單頂置凸輪軸(SOHC)發(fā)動機雙頂置凸輪軸(DOHC)發(fā)動機第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一6）按進氣方式分

自然吸氣式發(fā)動機：空氣靠活塞的抽吸作用進入氣缸內。增壓式發(fā)動機：為增大功率，在發(fā)動機上裝有增壓器，使進入氣缸的氣體預先經過壓氣機壓縮后再進入氣缸。7）按氣缸數目分

單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。8）按氣缸的排列型式分直列立式發(fā)動機：所有氣缸中心線在同一垂直平面內。直列臥式發(fā)動機：所有氣缸中心線在同一水平平面內。

V型發(fā)動機：氣缸中心線分別在兩個平面內，且兩平面相交呈V型。對置式發(fā)動機：V型夾角為1800時又稱為對置式。其他：還有W型(奧迪W16)、H型、X型、星型等第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3、摩托車發(fā)動機基本術語1）缸徑—即氣缸的直徑簡稱缸徑。2）行程—活塞從上止點運動到下止點所走過的距離叫活塞行程，簡稱行程。

上止點—習慣上把活塞運動到最高點，即活塞位于離曲軸最遠的位置叫上止點，由于此時活塞的運動速度為零，所以又稱上死點。

下止點—同理，習慣上把活塞運動到最低點，即活塞位于離曲軸最近的位置叫下止點，由于此時活塞的運動速度為零，所以又稱下死點。第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一5）燃燒室—活塞在上止點時，活塞上方與氣缸蓋之間的空間部分叫燃燒室。

6）氣缸的總容積—活塞在下止點時，它上方的全部空間，稱為氣缸總容積，它是氣缸工作容積和燃燒室容積的總和。

7）壓縮比—氣缸的總容積對燃燒室容積之比。壓縮比表示工作混合氣在氣缸中被活塞壓縮時體積縮小的倍數。壓縮比的大小，對發(fā)動機功率有很大的影響。

8）排量—又稱氣缸工作容積，即活塞從下止點運動到上止點所通過的行程容積。發(fā)動機排量計算公式如下：

V(CC)=πr2sn

其中r:氣缸半徑cm

s:行程cm

n:氣缸數

9）最大功率—在油門全開時，發(fā)動機所能產生的最大功率。

10）最大扭矩—在油門全開時，發(fā)動機所能產生的最大扭矩。第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一4、發(fā)動機型號編制方法

發(fā)動機型號由阿拉伯數字（以下簡稱數字）和漢語拼音字母（以下簡稱字母）組成。發(fā)動機型號依次包括下列四部分：第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1）首部：產品特征代號，為企業(yè)代號或產品的系列代號用不超過三個大寫字母表示，其中產品系列代號需經行業(yè)標準化歸口單位核準、備案。

2）中部：由缸數符號、氣缸布置形式符號、行程符號、缸徑符號組成。其中氣缸數符號用數字表示。缸徑符號用氣缸直徑（mm）的整數表示。

3）后部：由冷卻方式特征符號、發(fā)動機用途特征符號和發(fā)動機名義排量符號組成。4）尾部：為設計及改型代號。設計代號用阿拉伯數字1、2、3……依次表示發(fā)動機設計順序，當設計代號為1時可省略。改型代號用大寫字母A、B、C、D……依次表示原發(fā)動機型改型順序。設計及改型代號用符號“—”與前面符號隔開。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

發(fā)動機名義排量符號：按GB/T5375的規(guī)定劃分名義排量，按下表所示：

符號發(fā)動機名義排量符號發(fā)動機名義排量符號發(fā)動機名義排量A＜50J150T650B50K175U700C60L200V750D70M250W800E80N300X900F90P350Y1000G100Q400YG1100H110R500YL≥1200I125S600第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一以汽油機為例：1.1E52FMH：表示單缸，二行程，缸徑52mm，風冷、摩托車用、排量110ml2、1P52QMI：表示單缸、四行程、缸徑52mm、臥式、強制風冷、排量為125ml：3、477Q：表示四缸，四行程，缸徑77mm，水冷、汽車用4、2V50ML：表示兩缸、四行程、缸徑50mm、V型、水冷、排量為200ml：5、253FMM：表示兩缸、四行程、缸徑53mm、并列型、水冷、排量為250ml：6、462MS：表示四缸、四行程、缸徑62mm、水冷、排量為600ml第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

思考：力帆開發(fā)的某款摩托車用發(fā)動機基本信息如下：單缸、臥式、強制風冷、四氣門、四沖程、缸徑為52.4，行程為57.8，排量為124.6ml。該發(fā)動機的型號為:_________?第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

思考：力帆開發(fā)的某款摩托車用發(fā)動機基本信息如下：單缸、臥式、強制風冷、四氣門、四沖程、缸徑為52.4，行程為57.8，排量為124.6ml。該發(fā)動機的型號為:1P52QMI第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一二、摩托車發(fā)動機的構造1、摩托車發(fā)動機的構造2、四沖程發(fā)動機的基本原理3、二沖程發(fā)動機的基本原理第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機（內燃機）結構工作原理分類和結構工作原理分類結構四沖程二沖程燃料、行程冷卻、引燃凸輪、進氣曲柄連桿機構配氣機構潤滑系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)點火系統(tǒng)充電系統(tǒng)進氣行程壓縮行程做功行程排氣行程壓縮行程做功行程缸數、排列第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1、摩托車發(fā)動機的構造一般都是由兩大機構和六大系統(tǒng)組成1.1兩大機構曲柄連桿機構--是發(fā)動機借以產生動力，并將活塞的直線往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動而輸出動力的機構。（機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組）第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一連桿飛輪曲軸活塞進氣門排氣門推桿挺柱正時齒輪配氣機構曲柄連桿機構第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1.2配氣機構--是使可燃混合氣及時充入氣缸并在燃燒后及時將廢氣從氣缸中排出。（氣門組、氣門傳動組、配氣凸輪）搖臂凸輪軸第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1.2．六大系統(tǒng)1）進排氣系統(tǒng)--油箱、汽油濾清器、汽油泵、化油器(節(jié)氣門體)、噴油器、油軌(燃油噴射式發(fā)動機)、排氣道、消聲器等。第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2）點火系統(tǒng)--分電器、點火線圈和火花塞等。

第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3）冷卻系統(tǒng)--水泵、節(jié)溫器、風扇和散熱器等。常采用的冷卻方式有：風冷、強制風冷、油冷、水冷。第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

如圖所示，水在水泵的壓力作用下，經氣缸體→氣缸頭→節(jié)溫器→散熱器→水泵循環(huán)，將氣缸體、氣缸頭中的熱量通過散熱器散發(fā)到外界，降低了發(fā)動機工作溫度，改善了工作環(huán)境，提高了壓縮比，并且水套還有隔音作用，從而使水冷發(fā)動機具有長壽、強勁、省油、環(huán)保、冷靜的優(yōu)點。第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一4）潤滑系統(tǒng)--油底殼、集濾器、機油泵、濾清器、調壓閥和安全閥等。5）起動系統(tǒng)--起動機及附屬設備組成。第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一6）充電系統(tǒng)--蓄電池、發(fā)電機、調節(jié)器等。第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2、四沖程發(fā)動機的工作原理四行程汽油機的運轉是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復的。第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一1)進氣行程由于曲軸的旋轉，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內容積增大，壓力減小，當壓力低于大氣壓時，在氣缸內產生真空吸力，空氣經空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關閉，以便吸入更多的可燃混合氣。第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2)壓縮行程曲軸繼續(xù)旋轉，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關閉，氣缸內成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為ε＝6～10。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一(3)作功行程作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3～5MPa，最高溫度可達2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度降低，當活塞運動到下止點時，作功行程結束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一(4)排氣行程可燃混合氣在氣缸內燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。當作功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關閉，排氣行程結束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。曲軸繼續(xù)旋轉，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復運動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩圈。第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一3、二沖程發(fā)動機工作原理二沖程發(fā)動機上，活塞上下運動一次，即運動兩個行程，發(fā)動機就點一次火，它的工作原理如圖：第一沖程：活塞從下止點上行，遮蔽掃氣口、排氣口，壓縮氣缸中的可燃混合氣，當活塞到達上止點附近時，火花塞跳火點燃混合氣；與此同時，進氣口打開，新鮮的可燃混合氣體進入曲軸箱，在活塞到達上止點時，關閉進氣口。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第二沖程：混合氣迅速燃燒，同時產生大量的熱和很高的壓力，在高壓氣體的推動下，活塞下行，通過連桿使曲柄旋轉對外做功?；钊滦械揭欢ㄎ恢弥?，首先打開排氣口，燃燒后的廢氣高速噴出排氣口。接著打開掃氣口，新鮮的混合氣被壓進氣缸中，并把殘留的廢氣擠出氣缸。同時，在活塞到達下止點時，進氣口再次打開。在活塞到達下止點后，借助飛輪的慣性力，越過下止點，又繼續(xù)上行，開始下一個做功循環(huán)，二沖程發(fā)動機就這樣，曲柄每轉動一周，發(fā)動機就完成一個完整的做工循環(huán)（包括：壓縮、進氣、做功、排氣、預壓、掃氣6個過程）。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一二沖程發(fā)動機的優(yōu)點：第一，曲軸每轉一周就有一個做功行程，因此，當工作容積和轉速相同時，理論功率應等于四沖程發(fā)動機的二倍。第二，由于發(fā)生做功過程的頻率較大，故運轉比較均勻平穩(wěn)。第三，由于沒有專門的配氣機構，所以它結構較簡單，質量較小。第四，因附屬機構少，因此易受磨損和經常需要修理的運動部件數量比較少。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一二沖程發(fā)動機的缺點第一，不易將廢氣從氣缸中排除干凈，并且在換氣時減少了有效工作行程。因此在同樣的工作容積和曲軸轉速下，其功率僅為四沖程發(fā)動機的1．5～1．6倍。第二，在換氣時有一部分新鮮可燃混合氣隨同廢氣被排出，使得燃油經濟性降低。第三，由于為使活塞潤滑，需要不斷向氣缸供給潤滑油，因此排氣中往往含有潤滑油，導致碳氫化合物(HC)和可視煙霧的排放增加。由于以上缺點，二沖程發(fā)動機未被廣泛應用。第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一

三、發(fā)動機的設計與檢驗發(fā)動機設計開發(fā)能力是一個現代化公司發(fā)展的基石，我們公司擁有一支專業(yè)化、經驗豐富的產品研發(fā)隊伍。與國外知名研究機構合作，引進具有世界先進水平的的研發(fā)設備、設計軟件和檢測設備，具有國內一流的科研技術和研發(fā)力量；具備自行設計、自主研發(fā)的能力，新開發(fā)產品都擁有自主知識產權。新產品研發(fā)已經超越國內眾多企業(yè)的仿制、外觀改型階段，進入發(fā)動機性能全面提升，降低振動、噪音，減少排放等領域。第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一購進電渦流測功機、振動測試儀、噪音測試儀、三坐標檢測臺、動平衡檢測機、三維數據采集等檢測設備和研發(fā)設備。大量使用Unigraphics、Alias、CATIA等三維軟件輔助設計、輔助分析。熱力學、動力學、燃燒等模擬分析第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一為了對發(fā)動機性能有充分的了解和隨時控制發(fā)動機質量，我們無論是在發(fā)動機開發(fā)階段還是在發(fā)動機批量生產后，都需要對我們的發(fā)動機進行大量的試驗，來保證發(fā)動機的可靠。所以我們公司建立了設備非常完善的試驗室來支持開發(fā)和生產。通常我們對發(fā)動機要做下列試驗：1.起動性能試驗起動性能試驗目的：檢驗發(fā)動機常溫和低溫狀態(tài)下的起動性能和起動系統(tǒng)的可靠性。

1.1常溫起動試驗

1.2低溫起動試驗

1.3常溫起動可靠性試驗第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期一2.最低空載穩(wěn)定轉速（怠速）試驗檢測發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉速和最低穩(wěn)定轉速時的轉速漂移情況，以及發(fā)動機的基本運轉狀況。3.排氣污染物測量（怠速法）試驗檢測發(fā)動機怠速狀態(tài)下的一氧化碳（CO）和碳氰化合物（HC）。4.發(fā)動機清潔度測量試驗檢查發(fā)動機的清潔程度是否符合要求。5.速度特性試驗檢測發(fā)動機在不同工況條件下的功率、扭矩、油耗、冷卻水溫、火花塞墊片溫度、廢氣溫度等性能參數是否達到設計使用要求。一般測試100%、75％、