汽车发动机的工作原理ppt课件.ppt

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1、上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,章目录,M 21 发动机的分类和基本构造,M 22 发动机基本术语,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标和特性,M 23 发动机工作原理,M 24 发动机编号规则,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,学习目标,能正确描述发动机的作用和常用术语的定义；能正确叙述发动机基本工作原理；能正确描述国产发动机编号规则和总体构造；能简单叙述发动机主要性能指标和主要工作特性；,应知目标,应会目标,会根据发动机编号识别其类型；会根据发动机特性曲线图对发动机的性能进行正确分析；,学习目标,上一页,下一页,返 回,结 束,模

2、块2 发动机基本知识,学习目标,汽车的动力源是发动机，发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,学习目标,现代汽车所使用的发动机多为内燃机，内燃机是把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能的机器，并且这种能量转换过程是在发动机气缸内部进行的。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,节目录,M 21 发动机的分类和基本构造,1.分类,2.基本构造,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,1.分类,内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不

3、同的类型,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(1)按照所用燃料分类,可分为汽油机和柴油机；,汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；,柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,2)按照行程分类,可分为四行程内燃机和二行程内燃机,活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机,汽车发动机广泛使用四行程内燃机。,活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；,上一页,下

4、一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(3)按照冷却方式分类,分为水冷发动机和风冷发动机,水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；,风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。,水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(4)按照气缸数目分类,分为单缸发动机和多缸发动机,现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2

5、 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(5)按照气缸排列方式分类,可以分为单列式和双列式,单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的,双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为90)称为V型发动机,若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(6)按照进气系统是否采用增压方式分类,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,2.基本构造,发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，

6、还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备一些机构和系统。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。,(1)曲柄连杆机构,在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直

7、线运动。,在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(2)配气机构,配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。,配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混

8、合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；,(3)燃料供给系统,柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(4)润滑系统,润滑系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，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、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(5)冷却系统,冷却系的功用

9、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。,水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(6)点火系统,在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,(7)起动系统,曲轴在外力作用下开始

10、转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 21 发动机的分类和基本构造,发动机装配示意,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知

11、识,节目录,M 22 发动机基本术语,1.上止点,2.下止点,3.活塞行程,4.曲柄半径,5.气缸工作容积,6.燃烧室容积,7.气缸总容积,8.发动机排量,9.压缩比,10.工作循环,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,1.上止点,2.下止点,当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。,当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,3.活塞行程,4.曲柄半径,曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称

12、为曲柄半径，一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R,活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。一般用s表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,5.气缸工作容积,活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,6.燃烧室容积,7.气缸总容积,活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积,用Va表示。,活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积,用Vc表示。,Va Vc Vh,上一页,下一页

13、,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,8.发动机排量,多缸发动机各气缸工作容积的总和，用VL表示：,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,9.压缩比,气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比,用表示。,汽油机的压缩比为611，柴油机的压缩比较高，一般为1622。,发动机中一个非常重要的概念,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 22 发动机基本术语,10.工作循环,内燃机每一次能量转换所经历的一系列连续过程叫一个工作循环,1-2 end,上一页,下一页,返 回,结 束,

14、模块2 发动机基本知识,节目录,M 23 发动机工作原理,1.四行程汽油机的工作原理,2.四行程柴油机的工作原理,3.二行程汽油机的工作原理,4.多缸发动机的工作原理,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,1.四行程汽油机的工作原理,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,不断循环反复,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,进气门开，排气门关，活塞由上止点向下止点运动，吸进新鲜混合气。,(1)进气行程,进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.0750.09MPa,温度达到370400K,上一页,下一

15、页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,(2)压缩行程：,塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。,气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.61.2MPa，温度可达600700K。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,活塞运动到接近压缩上止点时，火花塞点火，点燃混合气，高温高压的混合气作用在活塞顶上，推动活塞下移，并通过连杆使曲轴旋转。,(3)作功行程,燃烧后最高压力可达35MPa，最高温度可达2

16、2002800K。,作功行程结束，气体压力降低到0.30.5MPa，气体温度降低到13001600K。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。,(4)排气行程,排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.115 MPa，温度约为9001200K。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,2.四行程柴油机的工作原理,柴油机使

17、用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0.07850.0932MPa，气体温度约为300370K。,(1)进气行程,上一页,下一页,返 回,结 束,模

18、块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多(一般为1622)，压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度。压缩终了时，气体压力约为3.54.5MPa，气体温度约为7501000K，柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。,(2)压缩行程：,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,柴油喷入气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧，柴油机的

19、可燃混合气是在气缸内部形成的，而不象汽油机那样，混合气主要是在气缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达69MPa，最高温度也可高达20002500K。作功终了时，气体压力约为0.20.4MPa，气体温度约为12001500K。,(3)作功行程,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,柴油机的排气行程和汽油机一样，废气同样经排气管排入到大气中去，排气终了时，气缸内气体压力约为0.1050.125MPa，气体温度约为8001000K。,(4)排气行程,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M

20、23 发动机工作原理,2、工作原理不同 1）混合气的形成方式:缸外混合 缸内，边喷、边混、边烧 2）燃烧方式:点（他）燃 压（自）燃,汽油机与柴油机的比较,1、燃料不同 汽油 柴油,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,3、结构不同 化油器或FEI、点火、电控 喷油泵、喷油器、增压 4、性能不同 汽油机转速高、质量小、噪声小、起动容易、工作稳定、制造维修费用低 柴油机压缩比高、转速低、质量大、制造和维修费用高,汽油机与柴油机的比较,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2

21、 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,1一个工作循环，吸、压、功、排四个过程顺序不变，周而复始。2一个循环只有作功冲程（主冲程）其他三个过程消耗 动力（但不可或缺辅冲程）。3一个循环进、排气门各开闭一次，曲轴转二周，每冲 程曲轴均转过180。4起动时需外力，工作时又靠飞轮贮能、放能，完成三 个辅助冲程，使转速均匀，减少振动，所以飞轮质量大。5作功能力与进气量、排气程度有关-进气足、排气净，功率大。,归纳几点 对于单缸四冲程发动机,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,3-4 end,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 2

22、3 发动机工作原理,3.二行程汽油机的工作原理,二行程汽油机的工作循环也是由进气、压缩、燃烧膨胀、排气过程组成，但它是在曲轴旋转一圈(360)，活塞上下往复运动的两个行程内完成的。,二行程发动机与四行程发动机工作原理不同，结构也不一样。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,第一行程：活塞从下止点向上止点运动 缸内：先关扫（换）气孔，后关排气孔，再压缩-压缩 箱内：容积增大、进气孔开-进气,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,第二行程：活塞从上止点向下止点运动 缸内：点火燃烧 进而排气（前期排气）、换气-

23、作功 箱内：容积减小，压缩，继而换气（强制排气）活塞顶导气作用-驱气。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,1.进入气缸的不是混合气，而是纯空气。2.有换气泵将空气压入气缸。新鲜空气由换气泵提高压力(约120kPa140kPa)，后经气缸外部的空气室和气缸上的进气口进入气缸内。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,3.当活塞接近上止点时，喷油器向缸内喷入雾状柴油，柴油迅速与空气混合形成可燃混合气并自行着火燃烧。4.废气由专

24、设的排气门排出。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,优：1简单、轻、制造成本低，2作功次数为四冲程机的两倍，在Vh、n相同时Ne为四冲程 的两倍，实际为1.51.6倍（窜气损失、膨胀不充分）3工作稳定缺：1经济性差（带走部分混合气、膨胀不充分）2热负荷大、润滑差（混合油）但因结构简单、轻、造价低多用于小排量、摩托车或需经 常移动小机具动力。二冲程柴油机的换气过程没有燃料损失，多用于对动力机要求功率大、重量轻的轮船上。,二冲程机与四冲程机比较,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,4.多缸发动机的工作原理

25、,四缸发动机1-3-4-2,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,六缸发动机1-5-3-6-2-4,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 23 发动机工作原理,就能量转换过程，多缸发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的，都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程。,单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功，其余三个行程不作功，即曲轴转两圈，只有半圈作功，所以运转平稳性较差，功率越大，平稳性就越差。为了使运转平稳，单缸机一般都装有一个大飞轮。,多缸发动机的作功行程是差开的，按照工作顺序作功，因此，运转平稳，振动小。缸数越多，作

26、功间隔角越小，同时参与作功的气缸越多，发动机运转越平稳。,多缸发动机的工作特点,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,节目录,M 24 发动机编号规则,1.内燃机的名称和型号,2.内燃机型号排列顺序及符号意义,3.型号编制举例,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 24 发动机编号规则,1.内燃机的名称和型号,首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制

27、造厂选用适当符号表示。,内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。,内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。,内燃机型号由以下四部分组成：,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 24 发动机编号规则,2.内燃机型号排列顺序及符号意义,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 24 发动机编号规则,3.型号编制举例,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,节目录,M 25 发动机的性能指标,1.发动机性能指标,2.特性,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,1.发动机性

28、能指标,发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,(1)动力性能指标,指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Te表示，单位为Nm。,指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。,指发动机曲轴每分钟的转数，通常用 n 表示，单位为r/min。,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能。燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，燃

29、油消耗率通常用ge表示，其单位为g/kWh,(2)经济性能指标,GT 每小时的燃油消耗量，kg/h；Pe 有效功率，kW。,有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC，NOx)排放量、噪声等。,(3)排放性能,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,2.特性,发动机的主要性能指标有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率ge随其运转工况(负荷、转速)变化而变化的关系称为发动机的特性。,性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性,性能指标随负荷变化的关系称为发动机的负荷特性,用曲线来表示这些关系，称为发动机的特性曲线,发动机特性是对发动机性能进行全面评价和鉴定的依据,上一页,下一页,返 回,结 束,模块2 发动机基本知识,M 25 发动机的性能指标,