1汽車發(fā)動機的工作原理及總體構造.ppt

1、汽車發(fā)動機的工作原理和總體結構。汽車發(fā)動機的類型。往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語。往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構。發(fā)動機性能指標、優(yōu)點：與外燃發(fā)動機相比，它具有結構緊湊、體積小、重量輕、啟動方便等優(yōu)點。汽車發(fā)動機都是熱能設備，簡稱熱機。熱機通過工作介質的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉化為機械能。1.1各種類型的汽車發(fā)動機(1)、熱機、內(nèi)燃機、外燃發(fā)動機、直接使用燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物作為工作介質的熱機，反之亦然，活塞式內(nèi)燃機、燃氣輪機、蒸汽機、蒸汽輪機和熱氣機等。1.1汽車發(fā)動機類型(2)，由于上述諸多優(yōu)點，內(nèi)燃機，特別是活塞式內(nèi)燃機，被廣泛用作汽車動力?；钊絻?nèi)燃機分類：活塞式內(nèi)燃機，按活

2、塞運動方式：往復活塞式；根據(jù)所用燃料，旋轉活塞型：汽油發(fā)動機；柴油發(fā)動機。燃氣發(fā)動機按冷卻方式：風冷；水冷按沖程數(shù)：四沖程；根據(jù)進氣狀態(tài)分為兩個沖程：增壓；非增壓，1.1型汽車發(fā)動機(3)，往復活塞和旋轉活塞，1.1型汽車發(fā)動機(4)，1.1型汽車發(fā)動機(5)，1.1型汽車發(fā)動機(6)，1.1型汽車發(fā)動機(7)，1.2往復活塞內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(1)，1.2往復活塞內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(11)，2?；拘g語1)、工作循環(huán)：進氣、壓縮、作功和排氣四個沖程2)、上死點和下死點：活塞上止點和曲軸旋轉中心之間的最遠距離是上止點，反之亦然3)、活塞沖程：上死點和下死點之間的距離s是活塞沖程

3、；1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(12)，曲軸的轉動半徑r為曲柄半徑，其中明顯包括：S=2*r，1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(13)，4)，氣缸工作容積：包含在上死點和下死點之間的氣缸容積稱為氣缸工作容積(Vs)，5)，內(nèi)燃機排量：內(nèi)燃機所有氣缸工作容積之和稱為內(nèi)燃機。有：VL=i*Vs，其中I代表氣缸數(shù))，1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(14)，6)，燃燒室容積：當活塞位于上止點時，活塞頂面上方和氣缸蓋底面下方形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也稱為壓縮容積(Vc)。7)氣缸總容積：氣缸工作容積和燃燒室容積之和即為氣缸總容積。(Va)包括：Va

4、=Vs Vc，1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(15)，8)，壓縮比：1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(16)，9)，工況內(nèi)燃機在某一時刻的工況簡稱為工況，它由內(nèi)燃機的有效功率輸出和當時的曲軸轉速來表示。曲軸轉速是內(nèi)燃機轉速。10)負載率內(nèi)燃機在一定速度下發(fā)出的有效功率與在相同速度下發(fā)出的最大有效功率之比稱為負載率，用百分比表示。負載率通常簡稱為負載。1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(2)，3。內(nèi)燃機的工作原理1)四沖程汽油機的工作原理，進氣沖程：(1)功能：吸入新鮮混合氣；(2)活塞從上止點向下止點移動： ;(3)曲軸轉角：0o180o(4)閥門狀態(tài)：進氣門打開

5、，排氣門關閉；(5)末端壓力3360-7590千帕；(6)結束溫度：80130；壓縮沖程：(1)效果：壓縮混合物，為燃燒創(chuàng)造條件；(2)活塞從下止點向上止點移動： ;(3)曲軸角度： 180 360 ;(4)閥門狀態(tài)：進氣門和排氣門都關閉；(5)最終壓力3360 8001400千帕；(6)最終溫度：做功沖程：(1)功能：燃燒高溫高壓氣體膨脹做功；(2)活塞從上止點向下止點移動： ;(3)曲軸角度： 360 540；(4)閥門狀態(tài)：進氣門和排氣門都關閉；(5)最大壓力： 2490 3520千帕；(6)最終壓力3360 3000最終溫度： 1200，排氣沖程：(1)功能：膨脹后排出廢氣；(2)活塞

6、運動：從下止點到上止點；(3)曲軸轉角： 540 720 ;(4)閥門狀態(tài)：進氣門關閉，排氣門打開；(5)末端壓力： 105120 kpa(6)終溫： 60090 1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(3)，四沖程汽油機的工作原理，1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(4)?？偠灾?，當發(fā)動機完成一個工作循環(huán)時，曲軸旋轉兩次(720A)，進氣門和排氣門打開一次，活塞完成四個沖程，其中進氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程消耗動力，并且只有工作沖程產(chǎn)生動力。進氣、壓縮、作功和排氣的每個過程稱為一個工作循環(huán)。四沖程發(fā)動機特點：發(fā)動機曲軸旋轉兩次，活塞往復運動四個沖程，完成一個工作循環(huán)。1.2往復

7、活塞式內(nèi)燃機工作原理及基本術語(5)、四沖程汽油機工作原理、1.2往復活塞式內(nèi)燃機工作原理及基本術語(6)、2)四沖程柴油機工作原理還包括進氣、壓縮、作功和排氣四個過程。在每個活塞沖程中，進氣門和排氣門的開啟和關閉以及曲柄連桿機構的運動與汽油機完全相同。正因為柴油和汽油的性能不同，柴油發(fā)動機和汽油發(fā)動機在混合氣形成和點火方式上有著根本的區(qū)別。進氣沖程在柴油機的進氣沖程中，只有純空氣被吸入氣缸。壓縮沖程由于柴油機壓縮比大，壓縮沖程結束時氣體壓力高。1.2往復活塞式內(nèi)燃機(7)的工作原理和基本術語當做功沖程在壓縮沖程結束時，噴油泵將柴油泵入噴油器并通過噴油器將其噴入燃燒室。由于噴射壓力很高，噴射孔

8、的直徑很小，所以噴射的柴油是細霧。細小的油滴在熱空氣中迅速蒸發(fā)，在空氣運動的幫助下，它們迅速與空氣混合形成可燃混合物。因為氣缸內(nèi)的溫度比柴油的自燃點高得多，所以柴油會立即燃燒。燃燒氣體的壓力和溫度迅速增加，體積迅速膨脹。在氣壓的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸轉動做功。排氣沖程排氣沖程開始，排氣閥打開，進氣閥仍然關閉，燃燒后的廢氣從氣缸中排出。1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(8)，四沖程柴油機工作原理概要表，1.2往復活塞式內(nèi)燃機的工作原理和基本術語(9)，4。汽油機與柴油機的相似之處在于：1)每個工作循環(huán)包括四個活塞沖程，即進氣沖程、壓縮沖程、作功沖程和排氣沖程，每個沖程占用1

9、80曲軸轉角，即曲軸每轉兩圈完成一個工作循環(huán)。2)在四個活塞沖程中，只有一個是工作沖程，另外三個是工作沖程。顯然，有角度的水平1.2往復活塞式內(nèi)燃機(10)的工作原理和基本術語，區(qū)別如下：1)汽油機的可燃混合氣開始在缸外形成，并持續(xù)很長時間，直至進氣和壓縮沖程結束。柴油機的可燃混合氣是在氣缸內(nèi)形成的，它在壓縮沖程接近結束時開始，只占作功沖程的一小部分，而且時間很短。2)汽油機的可燃混合氣是通過火花點燃的，而柴油機是自燃的。因此，汽油發(fā)動機也稱為點火內(nèi)燃機，柴油發(fā)動機稱為壓燃內(nèi)燃機。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(1)汽油機：由以下兩個機構和五個系統(tǒng)組成，即曲柄連桿機構、配氣機構、供油系統(tǒng)、潤

10、滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)；柴油機：由上述兩個機構和四個系統(tǒng)組成，即曲柄連桿機構、配氣機構、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動系統(tǒng)。柴油機是壓燃式的，不需要點火系統(tǒng)。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(2)，1。曲柄連桿機構曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)和完成能量轉換的主要運動部件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組組成。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(3)，2。氣門機構的作用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和過程，有規(guī)律地打開和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，排氣從氣缸排出，實現(xiàn)換氣過程。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(4)，3)。水冷發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)通常由冷卻水套、水泵

11、、風扇、水箱和恒溫器組成。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(5)，4)。汽油機燃油供給系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機的要求配制一定量和濃度的混合氣體，供給氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸排放到大氣中；柴油機燃油供給系統(tǒng)的作用是將柴油和空氣分別供給氣缸，在燃燒室中形成混合氣體并燃燒，最后排出燃燒后的廢氣。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(6)，5)。潤滑系統(tǒng)的作用是向相對運動的零件表面輸送一定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，降低摩擦阻力，減少零件磨損。清潔并冷卻零件表面。潤滑系統(tǒng)通常由潤滑油通道、油泵、濾油器和一些閥門組成。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(7)，6)。點火系統(tǒng)在汽油發(fā)動機中，氣缸中的可燃混

12、合物通過火花點燃。因此，在汽油發(fā)動機的氣缸蓋上安裝一個火花塞，火花塞的頭部伸入燃燒室。所有能在火花塞電極之間及時產(chǎn)生火花的設備稱為點火系統(tǒng)，通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞組成。1.3往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構(8)，7)。為了使發(fā)動機從靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，起動系統(tǒng)必須首先在外力作用下轉動發(fā)動機的曲軸，使活塞做往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹做功，推動活塞向下運動使曲軸轉動。發(fā)動機可以自行運轉，工作循環(huán)可以自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動直至發(fā)動機自動怠速的整個過程稱為發(fā)動機起動。完成起動過程所需的裝置稱為發(fā)動機起動系統(tǒng)。1.4往復活塞式內(nèi)燃機性能指標(1)，發(fā)動

13、機性能指標用于表征發(fā)動機的性能特征，并作為評價各種發(fā)動機性能的依據(jù)。同時，發(fā)動機性能指標的建立也促進了發(fā)動機結構的不斷改進和創(chuàng)新。因此1.4往復活塞式內(nèi)燃機性能指標(2)，1。功率指數(shù)功率指數(shù)是表征發(fā)動機功能力的指數(shù)。通常，發(fā)動機的有效扭矩、有效功率、速度和平均有效壓力被用作評價發(fā)動機動力性能的指標。1.有效扭矩發(fā)動機輸出的扭矩稱為有效扭矩，記錄為Te，單位為Nm。曲軸的有效扭矩和角位移的乘積是發(fā)動機輸出的有效功。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(3)，2。單位時間內(nèi)有效功率發(fā)動機輸出的有效功稱為有效功率，記錄為pe，單位為KW。它等于曲軸的有效扭矩和角速度的乘積。發(fā)動機的有效功率可通過臺架試

14、驗測量，有效扭矩和曲軸角速度也可通過測功機測量，然后發(fā)動機的有效功率pe可通過公式計算：其中：Te有效扭矩，nm；n曲軸轉速，r/min。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(4)，3。發(fā)動機轉速發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數(shù)稱為發(fā)動機轉速，用n表示，單位為r/min。發(fā)動機轉速與每單位時間的工作次數(shù)或發(fā)動機的有效功率有關，即發(fā)動機的有效功率隨轉速而變化。因此，在解釋發(fā)動機的有效功率時，必須同時顯示相應的轉速。發(fā)動機產(chǎn)品標簽上規(guī)定的有效功率及其相應的轉速分別稱為標定功率和標定轉速。發(fā)動機在標定功率和標定速度下的工況稱為標定工況。標定功率不是發(fā)動機能夠發(fā)出的最大功率，而是根據(jù)發(fā)動機的用途有效功率的最大使用極

15、限。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(4)，4。平均有效壓力每缸工作容積的有效功稱為平均有效壓力，記錄為平均有效壓力，單位為兆帕。顯然，平均有效壓力越大，發(fā)動機的功能功率越強。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(5)，2。經(jīng)濟指標發(fā)動機經(jīng)濟指標包括有效熱效率和有效燃油消耗率等。1.有效熱效率燃料燃燒產(chǎn)生的熱量轉化為有效功的百分比稱為有效熱效率，記錄為e。顯然，獲得一定有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機的經(jīng)濟性越好。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(6)，2。有效燃油消耗率發(fā)動機每輸出1kW有效功消耗的燃油稱為有效燃油消耗率，記錄為be，單位為g/(kWh)。式中：B發(fā)動機每單位時間的

16、油耗，千克/小時；Pe發(fā)動機的有效功率，千瓦。顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。1.4往復活塞式內(nèi)燃機(7)性能指標，三。強化指數(shù)強化指數(shù)是指發(fā)動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標，一般包括上升功率和強化系數(shù)。1.在標定條件下，單位發(fā)動機排量的有效功率輸出稱為上升功率。舉升功率大表明每升氣缸工作容積的有效功率大，發(fā)動機的熱負荷和機械負荷高。2.強化系數(shù)平均有效壓力和平均活塞速度的乘積稱為強化系數(shù)。平均活塞速度是指發(fā)動機以標定速度工作時活塞的平均往復速度。1.4往復活塞式內(nèi)燃機的性能指標(8) 4。緊湊性指數(shù)緊湊性指數(shù)是一種用于表征發(fā)動機整體結構緊湊性的指數(shù)，通常通過比體積和比質量來測量。1.特定容積發(fā)動機的外部容積與其標定功率之比稱為特定容積。2.比質量發(fā)動機的干質量與其標定功率之比稱為比質量。干質量是指沒有燃油、機油和冷卻液的發(fā)動機質量。比體積和質量越小，發(fā)動機結構越緊湊。五.環(huán)境，1.4往復活塞式內(nèi)燃機(9)的性能指標，VI?？煽啃灾笜丝煽啃灾笜耸潜碚靼l(fā)動機在特定工況下正常和連續(xù)工作能力的指標?？煽啃缘脑u估方法有很多，如首次故障里程、平均故障間隔里程、主要部件的損壞率等。七.耐久性指數(shù)耐久性指數(shù)是指發(fā)動機主要部件磨損，不能繼續(xù)正常工作的極限時間。它通常由發(fā)動機的大修里程來衡量，即汽車從工廠到第一次大修的里程。八、可制造性指標可制造性指標是指對發(fā)動機制造技術和維修技術