汽车发动机基础知识PPT.

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1、汽车构造及工作原理 底盘盘 电电气设备设备 汽车构造及工作原理 发动发动机 车车身 1 2 3 4 汽车车燃料 1.汽车发动机 汽车发动机 发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力。 简单讲，发动机就是一个能量转换机构，即将燃料 放在密封汽缸内燃烧，气体膨胀推动活塞作功，使热能 转变为机械能，这是发动机最基本原理。 虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，天 才的发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为 一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发 动机性能达到近乎完美的程度，但发动机的工作原理仍 然未变。 发动机的定义及分类 热机 内燃机外燃机 活塞式叶片式蒸汽机汽轮机热气机 燃

2、气轮机斯特灵发动机 u定义：把某种能源转化成机械能的装置 u分类： 返回 车辆车辆与与动动力工程系力工程系 5 5 1.1 发动机的分类 按冷却方式 水冷发动机 风冷发动机 按汽缸数 按使用燃料 按冲程数 四冲程发动机 二冲程发动机 汽油发动机 柴油发动机 单缸发动机 多缸发动机 化油器式发动机 直接喷射式发动机 按着火方式 压燃式发动机 点燃式发动机 Type of cooling Water-cooling engine air-cooling engine two-stroke engineFour-stroke engine Four-stroke engine Two-stroke

3、engine Number of cycles Single-cylinder engine Multi-cylinder engine Number of cylinders in-line or stright engines Arrangement of cylinders V-engines Opposed cylinder engine 气缸排列方式分类 气缸排列方式分类(H) 往复活塞式转子式 reciprocating engine rotary engine the internal motion 燃料种类分类 燃料种类分类 u二甲醚(CH3-O-CH3) uCNG（compr

4、essed natural gas）（ CH4） uLPG(liquid petrol gas)（丙、丁烷） u煤气（CO） u木炭、煤粉（C） 返回 是否采用增压分类 1.2发动机常用术语 上止点:（TDC）top dead center 下止点:（BDC）bottom dead center 活塞行程: piston stroke 曲柄半径: crank throw 气缸工作容积: cylinder displacement 发动机工作容积/排量 : engine stroke volume 燃烧室容积: combustion chamber volume 气缸总容积 : cylinder

5、 volume 压缩比: ratio of compression 1.3四冲程汽油机的工作原理 工作循环：发动机将热能转化为机械 能，必经过进气、压缩、作功、排气 四个过程，每完成一次这样的过程称 一个工作循环。 1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程 进气行程 示功图 上止点 下止点 示功图：表示活塞在不同位置时 气缸内气体压力的变化情况。 进气门 开 启 活塞 排气 门 关 闭 温度370440 K， 压力 7590 kPa 压缩行程 示功图 上止点 下止点 排气门 关 闭 进气门 关 闭 温度600800K 压力6001500 kPa 活塞 作功行程 作功终了： 温度1

6、5001700 K 压力 300500 kPa 排气门关闭 瞬时最高： 温度22002800 K 压力35MPa 进气门 关闭 活塞 排气行程 进气门关闭 排气门打开 上止点 下止点 温度9001200 K 压 力105125 kPa 残余废气 活塞 四冲程柴油机 进气过程 压缩过程 做功冲程 排气冲程 思考 四冲程汽油机和柴 油机的工作循环有 什么不同呢？ 压缩比过大的不良后果 名称成因现象后果 爆燃 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。 火焰以极高的速率 向外传播，形成压 力波，以声速向前 推进。当压力波撞 击燃烧室壁时就

7、发 出尖锐的敲缸声。 还会引起发动机过热，功 率下降，燃油消耗量增加 等一系列不良后果。严重 爆燃时甚至造成气门烧毁 、轴瓦破裂，火花塞绝缘 体击穿等。 表面 点火 由于燃烧室内炽热 表面与炽热处(如排 气门头，火花塞电 极，积炭处)点燃混 合气产生的另一种 不正常燃烧。 伴有强烈的较沉闷 敲击声。 产生的高压会使发动机机 件负荷增加，寿命降低。 1.4二冲程发动机的工作原理 二冲程柴油机工作原理示意图 二冲程柴油机工作原理示意图 思考 二冲程发动机与四 冲程发动机相比， 有何不同点？ 1. 理论上它的功率应等于四 冲程发动机的二倍。 2. 由于作功频率较大，二冲 程发动机的运转比较均匀 平稳

8、。 3. 构造简单，质量较小。 4. 易受磨损和经常需要修理 的运动部件数量较少。 1.2.1 汽车发动机 4.发动机构造汽油机 1.2.1 汽车发动机 4.发动机构造汽油机 曲柄连杆机构 组成：由汽缸体、汽缸盖、活塞、连杆曲轴和飞轮等机件组成。 功能： 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。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。而在进气、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线运动。 2.1 概 述 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞

9、往复运动的机 械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转 运动而对外输出动力。 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组 一、曲柄连杆机构的功用 二、组成 多缸发动机的曲柄连杆机构演示 2.2 机 体 组 机体组组成： 曲轴箱 气缸垫 气缸盖 气缸 油道和水道 油底壳 气缸体 气缸盖罩 一、气缸体 1、气缸体:气缸体的上半部有引导活塞作往复运动的圆筒，称为气缸 。下半部分有供安装曲轴用的上曲轴箱，有承孔、油道、水道。 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱. （2）根据气缸的排列方式 结构简单、加 工容易，但发 动机长度和高 度较大。 缩短了机体的长度 和高度，增加了刚

10、 度，减轻了发动机 重量；形状复杂， 加工困难。 高度小，总体 布置方便。 二、油底壳 1、概念： 贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。 2、使用特点： 油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁 ，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损 3、材料： 薄钢板冲压 三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩 功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。气缸盖上有冷却水套、燃烧 室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 分类： v 整体式：汽油机因缸径较小、缸盖负荷较 轻，一般采用整体式气缸盖 v 分开式：功率较大、缸径较大

11、的柴油机多采用分开式气缸盖，即一缸、二缸或三缸 一盖。 优点：制造和维修方便、减小变形对密封的影响 1、气缸盖 气缸垫：功用是保证气缸盖与气缸体接触面 的密封，防止漏气，漏水和漏油。 气缸盖 气缸盖罩 衬垫 安装火花塞 2、气缸盖罩和气缸垫 4、气缸垫 1）作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油 。 2）构造： (1)金属石棉垫 (2)金属骨架石棉垫 (3)纯金属垫 安装注意：金属皮的金属石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面 或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。 2.3 活塞连杆组 气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖 2.4 曲轴飞轮组

12、 一、曲轴飞轮组的组成 起动爪 正时齿轮 主轴瓦 皮带轮 扭转减振器 飞轮 曲轴 二、曲轴 1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱 动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。 2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。 组成：由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构 等组件等组成。 功能：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。 三 、类型： 1、按气门的布置： 气门顶置式；气门侧置式 2、按凸轮轴的布置位置： 下置式；中置式；上置式 3、按

13、曲轴与凸轮轴的传动方式： 齿轮传动；链条传动；齿带传动 4、按每气缸气门数目： 二气门式；四气门式等 3.1配气机构的总布置 一、配气机构的组成与工作情况 气门驱动组：气门驱动组是 从正时齿轮开始至推动气门 动作的所有零件。其功用是 定时驱动气门使其开闭。 气门组：其功 用主要是维持 气门的关闭。 一、气门传动组 功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂 凸轮轴正 时齿轮 摇臂轴 3.3 气门传动组与气门组 可变进气 配气凸轮轴设计一定,发动机的配气定时便确定. 转速高时:进气气流流速高,惯性能量大,希望进气门早些打开,晚些关闭 转速低时:进气

14、流速低,惯性能量小,如果进气门过早开启,由于此时活塞正在上行排气,容易把新鲜气体 挤出汽缸,希望进气门晚些开启. 组成：化油器式由汽油箱、汽 油泵、汽油滤清器等组成。电控燃 油喷射式由空气供给系统、燃油供 给系统和电子控制系统组成。 功能：汽油机燃料供给系的功 用是根据发动机的要求，配制出一 定数量和浓度的混合气，供入气缸 从气缸内排出到大气中去；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。 一、汽油机燃料供给系的任务： 将空气与雾化后的汽油充分混合后，形成可燃混合气， 提供给发动机并对可燃混合气的供给量及其浓度进行有效的 控制

15、，使发动机在各种工况下都能连续、稳定运转。 4.1汽油机供给系统的组成及燃料 二、化油器式汽油机燃料供给系的组成 燃油供给装置：汽油油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管 空气供给装置：空气滤清器 可燃混合气形成装置：化油器 废气排出装置：排气管道、排气消音器，三元催化转换器 油箱汽油滤清器汽油泵 化油器(混合) 空气滤清器 排气管 排气消声器 在 气缸内燃烧 油箱 油管 汽油泵 汽油滤清器 化油器 空气滤清器 桑塔纳轿车汽油供给系示意图 1、物理特性： 粘度小、流动性好、自润性差。 2、使用性能指标： 蒸发性：能被蒸发的性能。 热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。 抗爆性：在燃烧中，避免产生爆燃的能力。 （辛烷值越高，抗爆性越强） 3、牌号： 牌号越高，抗爆性越强。 三、汽油的使用性能 4.2 简单化油器及可燃混合气的形成 一、可燃混合气成分的表示方法 将实际吸入发动机中的空气的质量与燃料的质量比值称为 空燃比，用符号R表示。（多为欧美国家采用） 1、空燃比 2、过量空气系数 = 理论上完