008柳州五菱柳机动力公司 发动机原理培训课程.ppt
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1、发动机原理培训课程 柳州五菱柳机动力有限公司 售后服务部,二零零八年三月,发动机产品简介,LJ465QE1,LJ465Q3-1AE1,一、产品结构:目前,我公司所生产的发动机按使用燃料来分有柴油机、汽油机两种,其中,主导产品为汽油机,其系列有多种(又可分为化油器式发动机及电喷发动机),化油器式发动机如LJ276M、LJ462MW、LJ465MY等等发动机;电喷发动机如LJ462QE1、LJ465QE系列、LJ465Q-1AE系列、LJ465Q3-1AE系列LJ465Q-1ANE系列、LJ474QE系列、LJ486QE系列、LJ491QE系列等等。,我公司产品结构及外销市场的简单介绍,我公司产品
2、结构及外销市场的简单介绍,二、市场分布:(一)上汽通用五菱市场;(二)上汽通用五菱外市场;1、出口市场:如巴基斯坦亚盾公司等;2、微卡市场;3、微车市场;4、摩托车市场。,第一章 发动机基本原理介绍一 发动机分类发动机的结构形式很多,根据基本工作原理可分为往复活塞式发动机、旋转活塞式发动机、燃气轮机等,其中以往复活寒式发动机使用最为广泛,通常所讲的“发动机”就是指这种型式。1、按使用燃料分类,可分为:柴油机(所用燃料为柴油);汽油机(所用燃料为汽油);2按工作循环的冲程数来分,可分为:二冲程发动机:活塞连续移动两个冲程(即活塞往复两个单程完成一个工作循环);四冲程发动机:活塞连续移动四个冲程(
3、即活塞往复四个单程完成一个工作循环);,发动机基本原理介绍,3按点火方式来分,可分为:压燃式:利用气缸内的空气被高度压缩所产生的高温,使燃料自行着火燃烧(柴油机);点燃式:利用外界热源(火花塞发出的电火花)点燃燃料,使其着火燃烧(汽油机);4按冷却方式分:水冷式发动机;风冷式发动机;5按气缸数分:单缸发动机;多缸发动机(两个缸以上);,发动机基本原理介绍,6按进气压力来分:非增压发动机(自燃吸气);增压发动机;7 按气缸排列分 单列发动机 多列发动机8.按发动机是否按电喷系统分(1)电喷发动机(2)化油器式发动机,二、基本术语1、上止点:活塞能到达的最高位置,即离曲轴旋转中心最大距离的位置2、
4、下止点:活塞能到达的最低位置,即离曲轴旋转中心最小距离的位置3、曲轴转角:曲柄绕曲轴旋转,离开上止点位置的角度,以表示;4、曲柄半径:自曲轴中心线到曲柄销中心线之间的距离,以R表示;5、连杆长度:连杆大、小端轴承孔中心线之间的距离,以L表示;,基本术语,6、活塞行程:活塞上下止点之间的距离,以S表示,活塞冲程长度为曲柄半径的两倍,即S=2R;7、压缩容积;活塞位于上止点时,活塞上顶面与气缸盖底面之间的气缸容积,称为压缩容积,以Vc表示,由于燃料在这个容积内燃烧,所以称Vc为燃烧室容积。8、气缸工作容积:活塞从上止点移动到下止点,它所扫过的空间容积,称为气缸工作容积,以Vh表示。Vh=D2S/4
5、10-6(L)=式中 D 气缸直径(m)S 活塞行程(m),基本术语,10、发动机工作容积(Vl):发动机所有气缸工作容积之总和,也叫发动机排量,设发 动机的气缸数为i,则 Vl=Vh*i(L)11、气缸总容积:活塞位于下止点时,活塞上顶面到气缸盖下底面之间的气缸容积,以Va表示,也可称为气缸最大容积,它等于燃烧室容积和气缸工作容积之和,即:Va=Vc+Vh12、曲轴转速:曲轴每分钟的转速,以n表示。13、活塞平均速度:活塞在气缸中往复运动的平均速度,以Cn表示,即:Cn=S*n/30(m/s)14、压缩比:气缸总容积与压缩容积的比值,称为压缩比。,三、发动机简单工作原理,在发动机内每一次将热
6、能转化为机械能,都必须经过空气的吸入、压缩和输入燃料,使之着火燃烧而膨胀做功,然后将生成的废气排出这样一系列连续的过程,这称为发动机的一个工作循环。四冲程发动机的工作循环包括四个活塞冲程,即进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程(作功冲程)和排气冲程,发动机就是这样重复上述四个过程,使之连续运转的。,第一冲程 进气冲程(图1-1)在进气冲程开始时,进气门 开启,排气门关闭,活塞从上止 点向下止点运动,由于活塞的下行,活塞顶部的气缸容积增大,缸内压力下降到大气压以下,靠 气缸内外压力差的作用,可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。当活塞运动到下止点时,进气门关闭,进气过程结束。,图1-1,第二冲程 压
7、缩冲程(图1-2)为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而发动机发出较大的功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小,密度加大、温度升高,为下一个作功冲程做准备,即需要有压缩冲程;在这个过程中,进、排气门均处于关闭状态,活塞自下止点向上止点运动;在压缩冲程开始时,活塞位于下止点,曲轴 在飞轮惯性的作用下带 动旋转,通过连杆推动 活塞向上运动,随着气 缸容积的不断减小,气 缸内的空气受到了压缩,其温度和压力迅速上升。,图1-2,第二冲程 压缩冲程,在此过程中,压缩比越大,在压缩终了时混合气的压力和温度便越高,燃烧速度也越快,因此发动机发出的功率越大,经济性越好。但发动机压
8、缩比过大时,不仅不能进一步改善燃烧情况,反而会出现爆燃和表面点火等不正常现象。爆燃是由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。表面点火是由于燃烧室内炽热处点燃可燃混合气产生的一种不正常现象。,在这个冲程中,进、排气门仍旧关闭,当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气,可燃混合气被燃烧后,放出大量的热能。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械能,除了用于发动机本身继续运转外,其余即用于对外作功。,第三冲程 作功冲程(图1-3),图1-3,第四冲程 排气冲程(图1-4)可燃混合
9、气燃烧后生成的废气必须从气缸中排除,以便进行下一个进气过程。当膨胀接近 终了时,排气门开启,靠废气的压力进行自由排气,活塞到达下止点后再向上运动时,继续将废气排到大气中。当活塞到达上止点附近时,排气冲程结束。,图1-4,第四冲程 排气冲程,综上所述,四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个冲程,完成一个工作循环。在这期间活塞在上、下止点间往复移动四个冲程,相应地曲轴旋转了两周,发动机通过连续的工作循环,才能源源不断向外输出机械。从以上分析中,我们可以了解到,四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴转动两周,凸轮轴转动一周;发动机在每完成一个工作循环的四个冲程中,只有作功冲程对外做功,其余三个
10、冲程均消耗机械功。,四、四冲程柴油机工作原理的简单描述,柴油机中使用的是柴油。与汽油相比,柴油粘度大,蒸发性差,一般来说不可能在气缸外部与空气形成均匀的混合气,故采用高压喷射的方法。在压缩冲程接近终了时把柴油喷入气缸,直接在气缸内部形成混合气,并借缸内空气的高温自行发火燃烧。,五、四冲程柴油机与四冲程汽油机的主要异同点,1、相同点:(1)、发动机每完成一个工作循环,曲轴转动两周。(2)、发动机在起动时均需要有外力作用。(3)、发动机每完成一个工作循环,只有做功冲程做功,其他三个冲程不做功。2、不同点:(1)、进气方式不同;(2)、着火方式不同。,六、多缸发动机的工作原理,前面介绍的是单缸发动机
11、的工作过程,但是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。故现代汽车发动机都是多缸四行程发动机,那么,多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程有什么区别呢?,就能量转换过程来说,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。而多缸发动机的作功行程是差开的,按照工作顺序作功,即曲轴转两圈交替作功,因此,运转平稳,振动小。缸数越多,作功间隔角越小,同时参与作功的气缸越多,发动机运转越平稳。同时,多缸发动机的发火顺序应注
12、意使连续作功的两缸相距尽可能远,以减轻主轴承的载荷,同时避免可能发生的进气重叠现象,且作功间隔应力求均匀,也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内,每个气缸都应发火作功一次,而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示,称为发火间隔角。,四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈,其转角为720,在曲轴转角720内发动机的每个气缸应该点火作功一次。且点火间隔角是均匀的,因此四行程发动机的点火间隔角为720/i,(i为气缸数目),即曲轴每转720/i,就应有一缸作功,以保证发动机运转平稳。LJ465Q-1AE1发动机通过曲轴形状及凸轮轴等相关零部件的结构形式,其点火顺序为1-3-4-2,以下表所示:,发
13、火顺序为1-3-4-2工作循环表,18,七、发动机出厂编号介绍(一)、发动机型号介绍为了便于内燃机的生产管理和使用,国家标准(GB72582)内燃机产品名称和型号编制规则中对内燃机的名称和型号作了统一规定。1.内燃机的名称和型号 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: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
14、需要区分时,由制造厂选用适当符号表示。2.内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义 内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下:,(1)汽油机1E65F:表示单缸,二行程,缸径65mm,风冷通用型4100Q:表示四缸,四行程,缸径100mm,水冷车用4100Q-4:表示四缸,四行程,缸径100mm,水冷车用,第四种变型产品CA6102:表示六缸,四行程,缸径102mm,水冷通用型,CA表示系列符号8V100:表示八缸,四行程、缸径100mm,V型,水冷通用型TJ376Q:表示三缸,四行程,缸径76mm,水冷车用,TJ表示系列符号CA488:表示四缸,四行程,缸径88mm,水冷通用型,CA表示
15、系列符号(2)柴油机195:表示单缸,四行程,缸径95mm,水冷通用型165F:表示单缸,四行程,缸径65mm,风冷通用型495Q:表示四缸,四行程,缸径95mm,水冷车用6135Q:表示六缸,四行程,缸径135mm,水冷车用X4105:表示四缸,四行程,缸径105mm,水冷通用型,X表示系列代号,(二)、发动机出厂编号(流水线号):此号由我公司技术部门制定,但要清晰明了,一目了然,但不能重复,从发动机的出厂编号我们可以清楚地了解到发动机的生产年、月及发动机状态(如生产车间、部分零部件的状态),以利于质量跟踪,同时还需进行发动机条形码制作,以便进行报关之类的工作。如一总装车间所打流水线号为50
16、7100001,二总装车间所打流水线号为507200001,但我公司部分发动机往往在出厂编号后面加上字母表示状态区别,如LJ465QE1发动机有四档、五档变速器两种状态,如507200001S表示该发动机配装四档变速器。注意,此发动机流水线号不可重复,而发动机型号是一定的。,八、发动机主要性能指标与特性,1、发动机性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。发动机的主要性能指标有:动力性能指标,经济性能指标和排放性能指标。(1)动力性能指标 动力性能指标指曲轴对外作功能力的指标,包括有效扭矩、有效功率和曲轴转速。a.有效扭矩: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
17、位为Nm。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩,并克服了摩擦,驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。,b.有效功率: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。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定,测出有效扭矩和曲轴转速,然后用下面公式计算出有效功率。=(KW)式中:Te 有效扭矩,单位为Nm;n 曲轴转速,单位为r/min。,c.转速:指发动机曲轴每分钟的转数,单位为r/min。发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。按照汽车发动机可靠性试验
18、方法的规定汽车发动机应能在额定工况下连续运行3001000小时。(2)经济性能指标 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),燃油消耗率通常用ge表示,其单位为g/kwh,计算公式如下(g/kw.h)式中:GT 每小时的燃油消耗量,kg/h;Pe 有效功率,kW。,很明显,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。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率ge是最小值。(3)排放性能 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。,
19、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。其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,而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。在发动机特性中,其速度特性最为常用,下面仅介绍发动机的速度特性。,速度特性 发动机的速度特性指发动机的性能指标Te,Pe,ge,随发动机转速n变化的规律,用曲线表示,称为速度特性曲线。速度特性可以在发动机试验台上测得。当节气门开度保持不变时,同时用测功器对发动机曲轴施加一定
20、数值的阻力矩。当发动机运转稳定时即阻力矩和发动机发出的有效扭矩相等时,可用转速表测出此时的稳定转速,同时在测功器上测出该转速下的有效扭矩Te,计算出有效功率Pe,另外可测出消耗一定量汽油所经历的时间,换算成每小时耗油量GT,然后计算出有效燃油消耗率ge。改变测功器的阻力矩数值,重复上述过程,又可以得出一组n、Te、Pe、ge,这样重复若干次,可以得到一系列的n、Te、Pe、ge,然后根据这些数据,以转速n为横坐标,以性能指标Te、Pe、ge为纵坐标作出三条曲线,即为相对应于该节气门开度的速度特性曲线。节气门全开时的速度特性叫发动机的外特性;节气门不全开的任意位置所得到的速度特性都称为部分特性。
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