发动机总体构造修订版.ppt
2019/5/18,滚动的车轮,1,汽车发动机构造与维修,发动机总体构造,2019/5/18,滚动的车轮,2,目录,往复活塞式内燃机的基本结构和工作原理 发动机总体构造 发动机主要性能指标和特性,2019/5/18,滚动的车轮,3,目标,掌握汽车发动机的类型、总体构造和基本工作原理； 掌握发动机基本术语、主要技术参数和国产发动机的编号规则； 掌握发动机主要性能指标的定义和作用。,2019/5/18,滚动的车轮,4,2019/5/18,滚动的车轮,5,基本术语 四冲程发动机工作原理 二冲程发动机工作原理 发动机的几种分类 发动机的总体构造,目录,2019/5/18,滚动的车轮,6,2.1 基本术语,活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ),VL= V h × i,Vh= D2S ×10-6/4 （L） D气缸直径（mm） S活塞行程（mm ）,2019/5/18,滚动的车轮,7,2019/5/18,滚动的车轮,8,2019/5/18,滚动的车轮,9,2019/5/18,滚动的车轮,10,2019/5/18,滚动的车轮,11,2019/5/18,滚动的车轮,12,2019/5/18,滚动的车轮,13,2019/5/18,滚动的车轮,14,四冲程发动机的简单工作原理,一、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程,单缸四冲程汽油机的工作过程,2019/5/18,滚动的车轮,15,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370440 K， 压力7590 kPa,大气压力线,P,V,r,a,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。,2019/5/18,滚动的车轮,16,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比： =Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度600800K， 压力6001500 kPa,2019/5/18,滚动的车轮,17,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,2019/5/18,滚动的车轮,18,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,2019/5/18,滚动的车轮,19,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,喷油泵,吸气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度300370K压力800900 kPa,温度8001000K压力35 MPa,瞬时：温度18002200K压力510 MPa,温度8001000K压力105400 kPa,终了：温度8001000K压力105400 kPa,2019/5/18,滚动的车轮,20,思考,四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环当中有什么相同之处？,2019/5/18,滚动的车轮,21,相同点：,每个工作循环中曲轴都转两周，每一行程曲轴都转半周。 只有在作功行程产生动力。,2019/5/18,滚动的车轮,22,思考,四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环当中有什么不同呢？,2019/5/18,滚动的车轮,23,不同点,2019/5/18,滚动的车轮,24,二冲程发动机的工作原理,二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理,2019/5/18,滚动的车轮,25,一、二冲程汽油机工作原理,1、结构,第一行程：活塞从下止点向上止点运动，事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 第二行程：活塞从上止点向下止点运动，活塞上方进行作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。,2019/5/18,滚动的车轮,26,二、二冲程柴油机工作原理,第一行程：活塞从下止点向上止点运动，行程开始前不久，进气孔和排气门均以开启，利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭，排气门也关闭，空气受到压缩，当活塞接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，燃油和空气混合后燃烧，使气缸内压力增大。,第二行程：活塞从上止点向下止点运动，开始时气体膨胀，推动活塞向下运动，对外作功，当活塞下行到大约2/3行程时，排气门开启，排出废气，气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气，换气一直延续到活塞向上运动1/3行程进气孔关闭结束。,2019/5/18,滚动的车轮,27,思考,二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何不同点？,理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。 由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 构造简单，质量较小。 易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。,2019/5/18,滚动的车轮,28,2.4 发动机的分类,冷却方式,水冷发动机,风冷发动机,气缸数,燃烧的燃料,工作行程数,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,直接喷射式发动机发动机,排列方式,单列式发动机,双列式发动机,2019/5/18,滚动的车轮,29,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需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。,2019/5/18,滚动的车轮,30,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：,2019/5/18,滚动的车轮,31,3. 型号编制举例,(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,2019/5/18,滚动的车轮,32,2.5 发动机的总体构造,2019/5/18,滚动的车轮,33,单缸发动机结构示意图,2019/5/18,滚动的车轮,34,连杆,飞轮,曲轴,活塞,进气门,排气门,推杆,挺柱,正时齿轮, 配气机构 曲柄连杆机构,2019/5/18,滚动的车轮,35,摇臂,凸轮轴,2019/5/18,滚动的车轮,36,桑塔纳发动机结构示意图,2019/5/18,滚动的车轮,37,桑塔纳发动机冷却系示意图,2019/5/18,滚动的车轮,38,桑塔纳发动机润滑系示意图,2019/5/18,滚动的车轮,39,压缩比,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。 = Va/Vc,现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。,2019/5/18,滚动的车轮,40,压缩比过大的不良后果,2019/5/18,滚动的车轮,41,四冲程发动机工作状态,2019/5/18,滚动的车轮,42,柴油机工作时各行程状态参数,2019/5/18,滚动的车轮,43,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Me表示，单位为N·m。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。,2019/5/18,滚动的车轮,44,式中：Me 有效扭矩，单位为N·m； 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。,2019/5/18,滚动的车轮,45,(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/kW·h，计算公式如下 式中：GT 每小时的燃油消耗量，kg/h；,2019/5/18,滚动的车轮,46,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。,2019/5/18,滚动的车轮,47,2. 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。,2019/5/18,滚动的车轮,48,2019/5/18,滚动的车轮,49,2019/5/18,滚动的车轮,50,速度特性 发动机的速度特性指发动机的性能指标Me，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Me，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、Me、Pe、ge，这样重复若干次，可以得到一系列的n、Me、Pe、ge，然后根据这些数据，以转速n为横坐标，以性能指标Me、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。发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力.,
