《汽车构造课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车构造课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章第十二章 新型车用发动机新型车用发动机 第一节第一节 转子发动机转子发动机一、概述一、概述 1958年德工程师年德工程师F.汪克尔发明并研制出第一台转子发动机汪克尔发明并研制出第一台转子发动机优点：比功率大，比质量小，振动小，结构简单，零件数量少，优点：比功率大，比质量小，振动小，结构简单，零件数量少，拆装，维修，制造方便。（主要是克服了往复活塞式因过多的拆装，维修，制造方便。（主要是克服了往复活塞式因过多的往复运动质量而引起的噪声，振动，磨损等）往复运动质量而引起的噪声，振动，磨损等）二、分类二、分类 匀速型、差速型、行星型匀速型、差速型、行星型三、基本结构三、基本结构 气缸内壁为双
2、弧外旋轮线构成。活塞型线为三弧内包络线。主气缸内壁为双弧外旋轮线构成。活塞型线为三弧内包络线。主轴为偏心轴。当发动机运转，转子上内齿圈绕固定的外齿圈旋轴为偏心轴。当发动机运转，转子上内齿圈绕固定的外齿圈旋转，作行星运动（转，作行星运动（即转子绕固定外齿轮中心（主轴承中心）公即转子绕固定外齿轮中心（主轴承中心）公转，且绕自身的回转中心（偏心轴颈中心）自转转，且绕自身的回转中心（偏心轴颈中心）自转）。）。四、工作原理四、工作原理 三角转子的三个角顶与气缸型面紧密接触，形成三个工作腔，三角转子的三个角顶与气缸型面紧密接触，形成三个工作腔，转子转动，工作腔容积变化，变化规律符合四冲程内燃机对气转子转动
3、，工作腔容积变化，变化规律符合四冲程内燃机对气缸容积的变化要求。缸容积的变化要求。1工作过程工作过程 也分为也分为进气、压缩、作功和排气进气、压缩、作功和排气四个过程。四个过程。转子每自转一周，主轴转三周，则三个工作腔各完成转子每自转一周，主轴转三周，则三个工作腔各完成一个工作循环，每行程对应主轴转角为一个工作循环，每行程对应主轴转角为270度度2气缸型线创成及三角转子外廓气缸型线创成及三角转子外廓 A 当内外圈齿数比为当内外圈齿数比为3：2时，其内齿圈绕固定外齿圈时，其内齿圈绕固定外齿圈作纯滚动其外任意一点作纯滚动其外任意一点A则创出双弧长短幅圆外旋轮则创出双弧长短幅圆外旋轮线。线。 B 内
4、圈固定，外圈运动，形成一系列气缸型线，作其内圈固定，外圈运动，形成一系列气缸型线，作其内切线（即气缸型线的内包络线）即为转子的外廓。内切线（即气缸型线的内包络线）即为转子的外廓。3基本参数：（基本参数：（P330 图图125）创成半径创成半径R偏心距偏心距e 决定气缸型线，转子弧边形状决定气缸型线，转子弧边形状等距半径等距半径A 及其它性能指标及其它性能指标形状系数形状系数K=R/e 五、密封系统五、密封系统 1气体密封气体密封 径向密封：径向密封：径向密封片径向密封片 防止相邻工作腔漏气防止相邻工作腔漏气 端面密封：端面密封：端面密封条和密封销端面密封条和密封销 防止工作腔气体通过防止工作腔
5、气体通过端面泄漏端面泄漏 2油密封油密封 防止润滑油通过端面间隙进入工作腔。防止润滑油通过端面间隙进入工作腔。六、进气方式六、进气方式 1周面进气：进气孔布置在气缸型面上。周面进气：进气孔布置在气缸型面上。进、排气方向与缸内气流方向一致，进、排气阻力小，所以高进、排气方向与缸内气流方向一致，进、排气阻力小，所以高速性能好，但气门重叠角大，使得低速时可能废气会进入进气速性能好，但气门重叠角大，使得低速时可能废气会进入进气腔。腔。 2端面进气：进气孔布置在端盖工作表面上端面进气：进气孔布置在端盖工作表面上进排气重叠角小，改善了低速性，但因进气阻力大，影响了其进排气重叠角小，改善了低速性，但因进气阻
6、力大，影响了其高速性能。高速性能。 3混合进气：兼有周面和端面进气。混合进气：兼有周面和端面进气。七、冷却七、冷却 功用：降低受热零件温度，并减小气缸体及端盖工作表面的功用：降低受热零件温度，并减小气缸体及端盖工作表面的温差。温差。 采用轴流式冷却液循环方式采用轴流式冷却液循环方式 八、润滑八、润滑特点：部分润滑油进转子内腔，冷却转子。特点：部分润滑油进转子内腔，冷却转子。装有机油计量泵，根据工况，计量润滑油送入化油器，与汽油装有机油计量泵，根据工况，计量润滑油送入化油器，与汽油混合进入气缸，润滑气缸型面及密封件。混合进入气缸，润滑气缸型面及密封件。九、点火系九、点火系 不利因素不利因素 措施
7、措施 点火频率高，使火花塞受点火频率高，使火花塞受 采用无触点高能点火系采用无触点高能点火系 热且点火能量不足热且点火能量不足 火花塞缩进气缸型面，火花塞缩进气缸型面， 采用冷型火花塞采用冷型火花塞 冷却不良，电极温度高冷却不良，电极温度高 点火后火焰中心散热点火后火焰中心散热 装用两个火花塞装用两个火花塞 快，易灭火快，易灭火第二节第二节 燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机 一、概述一、概述 1950年，英国的罗弗公司制成世界上第一辆燃气轮机车年，英国的罗弗公司制成世界上第一辆燃气轮机车 1组成：压气机，涡轮机，燃烧室及回热器组成：压气机，涡轮机，燃烧室及回热器 2工作原理工作原理 起动机通电驱动
8、压气机旋转，空气经进气道入压气机，起动机通电驱动压气机旋转，空气经进气道入压气机，压缩后经扩压管升压，进入回热器，与燃气热交换升温后压缩后经扩压管升压，进入回热器，与燃气热交换升温后进入燃烧室。此时，燃油经喷油嘴喷入与空气混合，并被进入燃烧室。此时，燃油经喷油嘴喷入与空气混合，并被点火器点燃，燃烧。高温高压燃气经喷管提速，推动压气点火器点燃，燃烧。高温高压燃气经喷管提速，推动压气机涡轮旋转并带动压气机工作；从压气机涡轮流出燃气再机涡轮旋转并带动压气机工作；从压气机涡轮流出燃气再经喷管提速推动动力涡轮旋转，动力涡轮的旋转运动经减经喷管提速推动动力涡轮旋转，动力涡轮的旋转运动经减速装置和变速器驱动
9、汽车行驶；从动力涡轮流出燃气经回速装置和变速器驱动汽车行驶；从动力涡轮流出燃气经回热器降温后排入大气。热器降温后排入大气。3优点优点 A 无往复运动件，平衡性好，振动少无往复运动件，平衡性好，振动少 B 转速高，体积，质量小转速高，体积，质量小 C 摩擦副少，效率高摩擦副少，效率高 D 燃料适应性好燃料适应性好 E 排气污染少排气污染少 F 起动性好（起动功率小，温度低）起动性好（起动功率小，温度低） G 转矩特性好转矩特性好 缺点：缺点： A 加速性差加速性差 B 耗空气量大，且对空气净度要求高耗空气量大，且对空气净度要求高 C 突然减负会有超速危险突然减负会有超速危险二、压气机二、压气机
10、压气机涡轮传给压气机的机械功转化为气流的动能再转为压压气机涡轮传给压气机的机械功转化为气流的动能再转为压力能力能三、涡轮机三、涡轮机 功用：将燃气的能量转换为机械功功用：将燃气的能量转换为机械功 1径流式涡轮机径流式涡轮机 2轴流式涡轮机轴流式涡轮机四、燃烧室四、燃烧室 应满足的要求：保证燃料完全燃烧，各运行工况都应满足的要求：保证燃料完全燃烧，各运行工况都获得高的燃烧效率；保证燃烧稳定，工况变动或小负荷时不灭火；获得高的燃烧效率；保证燃烧稳定，工况变动或小负荷时不灭火；保证燃烧室出口燃气温度均匀，确保涡轮机安全运转；保证燃烧室出口燃气温度均匀，确保涡轮机安全运转； 有足够强有足够强度和刚度，
11、能承受振动载荷。度和刚度，能承受振动载荷。组成：外壳、火焰管、空气旋流器，点火器组成：外壳、火焰管、空气旋流器，点火器 1火焰管火焰管 一次空气进主燃烧室，二次空气进尾端与燃气混合。一次空气进主燃烧室，二次空气进尾端与燃气混合。 二次空气的作用：使出口温度趋于均匀并降低，并使主燃烧室二次空气的作用：使出口温度趋于均匀并降低，并使主燃烧室未燃烧完全的可燃物继续燃烧。未燃烧完全的可燃物继续燃烧。 2空气旋流器空气旋流器 旋转气流可促进燃料与空气混合，且起到稳定火焰作用。旋转气流可促进燃料与空气混合，且起到稳定火焰作用。 3燃油喷嘴燃油喷嘴 供油量一定，通过控制回油阀开度来决定回油量，从而控制喷供油
12、量一定，通过控制回油阀开度来决定回油量，从而控制喷油量。油量。 4点火器点火器 用火花塞产生电火花，将起动喷嘴喷出的轻质燃料点燃，形成用火花塞产生电火花，将起动喷嘴喷出的轻质燃料点燃，形成小火焰，再借此点燃主喷嘴喷出的燃油。小火焰，再借此点燃主喷嘴喷出的燃油。五、回热器五、回热器 提高燃气轮机的热效率提高燃气轮机的热效率第三节第三节 电动及混合动力汽车电动及混合动力汽车电动汽车的特点电动汽车的特点（1）能广泛地使用各种能源；）能广泛地使用各种能源；（2）能量的利用率高，节约能源；）能量的利用率高，节约能源；（3）电动汽车是零排放汽车；）电动汽车是零排放汽车；（4）结构简单和维修使用方便。）结构
13、简单和维修使用方便。电动汽车的类型电动汽车的类型1. 蓄电池电动汽车蓄电池电动汽车Electric Vehicle（EV）2. 混合动力电动汽车混合动力电动汽车Hybrid Electric Vehicle（HEV）所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。一台小型燃料发动机或动力发电机组。 3. 燃料电池汽车燃料电池汽车Fuel Cell Electric Vehicle（FCEV）一、蓄电池电动汽车一、蓄电池电动汽车以蓄电池
14、为能源，经过驱动控制系统驱动电动机，带动汽车的驱以蓄电池为能源，经过驱动控制系统驱动电动机，带动汽车的驱动轮转动，推动汽车行驶。动轮转动，推动汽车行驶。1873年英年英R.戴彼特逊用手工制作第一辆电动汽车（铅酸电池为动戴彼特逊用手工制作第一辆电动汽车（铅酸电池为动力）力）1890年在美国依年在美国依柯华州诞生了美柯华州诞生了美国第一辆蓄电池国第一辆蓄电池汽车，时速汽车，时速23km/h 1.EV的基本结构的基本结构主要由电池组、主要由电池组、控制系统、驱动控制系统、驱动系统及安全保护系统及安全保护系统等组成。系统等组成。混合动力电动汽车的基本结构与工作原理混合动力电动汽车的基本结构与工作原理n
15、混合动力汽车的优点：混合动力汽车的优点：n1 1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。n2 2、因为有了电池，可以十分方便地回收制动、下坡及怠
16、速时、因为有了电池，可以十分方便地回收制动、下坡及怠速时的能量。的能量。n3 3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零零”排放。排放。n4 4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。霜等纯电动汽车遇到的难题。n5 5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。n6 6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。长其使用寿命，降
17、低成本。 n串联式：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力串联式：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机当车辆处于启动、加速
18、、爬坡工况时，发动机发电机组和发电机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机由发动机发电机组向电池组充电。发电机组向电池组充电。n串联式结构适用于串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况城市内频繁起步和低速运行工况，可以将，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的，使发动机避免了怠速和动机的输出来达到调整车速的目的
19、，使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。n并联式：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽并联式：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机
20、构提供动力，一旦动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为使用，又称为电动发电机组电动发电机组。由于没有单独的发。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。 n混联式：混联式装置包含了
21、串联式和并联混联式：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据动力装置不同，它又分为和电动机，根据动力装置不同，它又分为发动机为主或电机为主两种。以发动机为发动机为主或电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源。该结构的优点是控动机作为辅助动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。丰田的制方便，缺点是结构比较复杂。丰田的Prius属于以电机为主的形式。属于以电机为主的形式
22、。 第四节第四节 压缩天燃气汽车及液化石油气汽车压缩天燃气汽车及液化石油气汽车 优点：优点： 1.CNG和和LPG易与空气均匀混合，燃烧完全，且排污少。易与空气均匀混合，燃烧完全，且排污少。2.CNG和和LPG辛烷值高，可提高发动机压缩比从而热效率高辛烷值高，可提高发动机压缩比从而热效率高3.冷起动和低温运转性能好。冷起动和低温运转性能好。4.燃烧界限宽，稀燃特性优越。燃烧界限宽，稀燃特性优越。5.不稀释润滑油。不稀释润滑油。缺点缺点: 1.因常温下为气体，储运性差因常温下为气体，储运性差2.续驶里程短续驶里程短3.因为气态，所以充量系数下降，且理论混合气热值小，所以因为气态，所以充量系数下降，且理论混合气热值小，所以导致发动机功率下降。导致发动机功率下降。CNGV和和LPGV的基本结构与原理的基本结构与原理第五节第五节 太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车的基本组成太阳能汽车的基本组成太阳能汽车的工作原理太阳能汽车的工作原理第六节第六节 直接喷射式汽油机直接喷射式汽油机
