发动机基本构造课件

车主将一辆排量为2.0的汽车开到维修服务站，2002年出厂，该车行驶15万公里，车主反映行驶中感觉发动机无力，特别是高速时很明显，有时排气管发出腾、腾的声音，经初步检查发动机耗油异常发动机动力不足，耗油增加的故障检修学习任务任务描述车主将一辆排量为2.0的汽车开到维修服务站，2002年发动机概述发动机概述发动机概述发动机基本构造课件北京现代北京现代Alpha II Alpha II 发动机简介发动机简介Alpha II 发动机的主要特点：-使用CVVT 系统-独立点火系统 -稳压箱容积-进气歧管曲率半径和管径-节气门喉口尺寸由48mm 扩大到 52mm-增加缸体强度-DTC CAN通讯-2片芯片 集成一体PCM(ECM 与 TCM)-PCM 位置北京现代AlphaII发动机简介AlphaII发动机化学能热能机械能电能光能做功发动机能量转化过程发动机能量转化过程发动机是汽车的心脏，它是将某种形式的能发动机是汽车的心脏，它是将某种形式的能量转换成机械能，为汽车提供足够的动力。量转换成机械能，为汽车提供足够的动力。化学能热能机械能电能光能做功发动机能量转化过程发动机是汽车的按按燃燃料料种种类类分分内燃机气体燃料发动机气体燃料发动机液体燃料发动机液体燃料发动机多种燃料发动机：多种燃料发动机：液化石油（液化石油（LPGLPG）压缩天然气（压缩天然气（CNGCNG）沼气沼气柴油机柴油机汽油机汽油机醇类醇类化油器式电控燃油喷射式电控燃油喷射式柱塞式高压油泵分配式高压油泵分配式高压油泵共轨电控喷射式共轨电控喷射式柴油、甲醇发动机的分类发动机的分类按燃料种类分内燃机气体燃料发动机液体燃料发动机多种燃料发动机按照使用燃料分类按照使用燃料分类柴油机柴油机汽油机汽油机按照使用燃料分类柴油机汽油机发动机基本构造课件按冷却方式不同按冷却方式不同水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机按完成一个工作循环所需行程数按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机四行程发动机二行程发动机二行程发动机按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机按完成一个工作循环所需行程按气缸数及排列方式按气缸数及排列方式单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机单列式单列式型型对置式对置式单列式单列式型型对置式对置式W W型型按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机单列式型对置式单列式按照进气系统是否采用增压方式分类按照进气系统是否采用增压方式分类自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。用增压式的。按照进气系统是否采用增压方式分类自然吸气（非增压）式发动发发动动机机基基本本结结构构发动机基本结构发动机基本构造课件发动机结构参数发动机结构参数曲柄半径曲柄半径（R）气缸总容积气缸总容积（Va）上止点上止点下止点下止点活塞行程活塞行程（S）气缸工作容积气缸工作容积（Vh）燃烧室容积燃烧室容积（Vc）压缩比压缩比发动机排量发动机排量工作循环工作循环发动机结构参数曲柄半径（R）气缸总容积（Va）上止点下止点发动机基本构造课件动态演示动态演示 动态演示 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量排量，用用V VL L表示表示 。7 7发动机排量发动机排量VL=Vhi V Vh h气缸工作容积气缸工作容积 （气缸排量）（气缸排量）i i 气缸数目气缸数目 式中 D气缸直径，mm；S活塞行程，mm。多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量，用V8压缩比压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用比，用表示表示。例如：例如：现代化油器式发动机压缩比一般为现代化油器式发动机压缩比一般为8 812,12,柴油机压缩柴油机压缩比一般为为比一般为为16162929。V Va a 气缸总容积；气缸总容积；V Vh h 气缸工作容积；气缸工作容积；V Vc c 燃烧室容积；燃烧室容积；8压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和温由于气体压力和温度过高，在燃烧室度过高，在燃烧室内离点燃中心较远内离点燃中心较远处的末端可燃混合处的末端可燃混合气自燃而造成的一气自燃而造成的一种不正常燃烧。种不正常燃烧。火焰以极高的速率火焰以极高的速率向外传播，形成压向外传播，形成压力波，以声速向前力波，以声速向前推进。当压力波撞推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面表面点火点火由于燃烧室内炽热由于燃烧室内炽热表面与炽热处表面与炽热处(如如排气门头，火花塞排气门头，火花塞电极，积炭处电极，积炭处)点点燃混合气产生的另燃混合气产生的另一种不正常燃烧。一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷伴有强烈的较沉闷敲击声。敲击声。产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降低。低。名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃四行程发动机工作原理四行程发动机工作原理观观看看演演示示 1 1、进气行程、进气行程2 2、压缩行程、压缩行程3 3、作功行程、作功行程4 4、排气行程、排气行程四行程发动机工作原理观看演示1、进气行程2、压缩行程3 进气过程进气过程作用：作用：吸入新鲜混合气吸入新鲜混合气活塞运动活塞运动:从上止点向下止点从上止点向下止点曲轴转角曲轴转角:0o180 o气门状态气门状态:进气门打开排气门关进气门打开排气门关闭闭终了压力终了压力:7590 kPa终了温度终了温度:80130 oC活塞进气过程作用：活塞 压缩过程压缩过程作用：作用：压缩混合气，为燃烧创造压缩混合气，为燃烧创造条件条件活塞运动活塞运动:从下止点向上止点从下止点向上止点曲轴转角曲轴转角:180o360 o气门状态气门状态:进、排气门均关闭进、排气门均关闭终了压力终了压力:8001400 kPa终了温度终了温度:350400 oC活塞压缩过程作用：活塞 做功过程做功过程作用：作用：燃烧高温高压气体膨胀做燃烧高温高压气体膨胀做功功活塞运动活塞运动:从上止点向下止点从上止点向下止点曲轴转角曲轴转角:360o540 o气门状态气门状态:进气门、排气门均关闭进气门、排气门均关闭最高压力最高压力:2490 3520 kPa终了压力终了压力:300500 kPa终了温度终了温度:1200 oC活塞做功过程作用：活塞排气过程排气过程作用：作用：排出膨胀做功后的废气排出膨胀做功后的废气活塞运动活塞运动:从下止点向上止点从下止点向上止点曲轴转角曲轴转角:540o720 o气门状态气门状态:进气门关闭、排气门打开进气门关闭、排气门打开终了压力终了压力:105120 kPa终了温度终了温度:600900 oC活塞排气过程作用：活塞发动机基本构造课件发动机基本构造课件综上所述：综上所述：发动机每完成发动机每完成一个工作循环一个工作循环时，曲轴转动时，曲轴转动二周二周（720720），进、排气门各，进、排气门各开启一次开启一次，活塞完，活塞完成成四个行程四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。耗动力，只有作功行程产生动力。发动机一个工作循环：发动机一个工作循环：每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环。称为一个工作循环。四行程发动机特点四行程发动机特点 ：发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环。个工作循环。综上所述：工作循环工作循环发动机完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫做一个工作循环工作循环发动机完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫做一个工作四行程发动机四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈(720)，活塞上下往复运动四次四行程发动机完成一个工作循环发动机的主要性能指标发动机的主要性能指标动力性能指标 经济性能指标 排放性能 发动机的主要性能指标动力性能指标经济性能指标排放性能动力性能指标动力性能指标有效扭矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Te表示，单位为Nm 转速：指发动机曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min 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 动力性能指标有效扭矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，升功率升功率 在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。充气系数充气系数 v在一个工作循环中，实际充入气缸的空气质量与在一个工作循环中，实际充入气缸的空气质量与大气状态下气缸工作容积内能够充入的空气质量大气状态下气缸工作容积内能够充入的空气质量之比称为充气系数。之比称为充气系数。v不同类型的发动机其充气系数有较大的差别。汽不同类型的发动机其充气系数有较大的差别。汽油机约为油机约为0.70.70.850.85，柴油机约为，柴油机约为0.750.750.900.90。只。只有涡轮增压发动机大于有涡轮增压发动机大于1.01.0。v提高充气系数的措施：可变配气相位；多气门技提高充气系数的措施：可变配气相位；多气门技术；术；VTECVTEC可变进气歧管长度等；目前最有效的是可变进气歧管长度等；目前最有效的是蜗轮增压技术，多应用在柴油机上，现在汽油机蜗轮增压技术，多应用在柴油机上，现在汽油机也开始使用。也开始使用。充气系数混合气浓度混合气浓度v混合气的浓度是发动机工作时空气与燃油的比例，混合气混合气的浓度是发动机工作时空气与燃油的比例，混合气的浓度通常用空燃比和过量空气系数表示。的浓度通常用空燃比和过量空气系数表示。v空燃比：空燃比：是指混合气中空气质量与燃料质量之比。是指混合气中空气质量与燃料质量之比。v空燃比空燃比=空气质量空气质量/燃料质量燃料质量 v理论上，理论上，1 1千克汽车完全燃烧大约需要千克汽车完全燃烧大约需要14.714.7千克的空气，千克的空气，即空燃比为即空燃比为14.714.7。这种混合气称为标准混合气。这种混合气称为标准混合气。过量空气系数过量空气系数：燃烧燃烧1kg1kg燃料实际供给的空气量燃料实际供给的空气量 =理论上完全燃烧理论上完全燃烧1kg1kg燃料时所需要的空气质量燃料时所需要的空气质量 混合气浓度混合气的浓度是发动机工作时空气与燃油的比例，混合气可燃混合气成分对发动机性能的影响可燃混合气成分对发动机性能的影响可燃混合气成分对发动机性能的影响可燃混合气成分对发动机性能的影响混合气的分类：混合气的分类：1 1）标准混合气）标准混合气=1 14.7=1 14.7 理论上能完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的氧理论上能完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的氧正好使混合气中全部燃料燃烧完毕。正好使混合气中全部燃料燃烧完毕。2 2）稀混合气）稀混合气 1 14.7 1 14.7 实际上可以完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的实际上可以完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的氧能保证混合气中燃料全部燃烧完毕。氧能保证混合气中燃料全部燃烧完毕。3 3）浓混合气）浓混合气 1 14.7 1 14.7 混合气中燃料不能保证完全燃烧，但由于燃料分子密混合气中燃料不能保证完全燃烧，但由于燃料分子密集，火焰传播快，发动机的平均有效压力和功率大。集，火焰传播快，发动机的平均有效压力和功率大。可燃混合气成分对发动机性能的影响混合气的分类：混合气的浓度对发动机性能的影响混合气的浓度对发动机性能的影响混合气的浓度对发动机性能的影响混合气的浓度对发动机性能的影响混合气不燃烧，混合气不燃烧，发动机不工作发动机不工作1.41.4火焰传播下火焰传播下限限回火、发动机过回火、发动机过热、加速性变坏热、加速性变坏显著增大显著增大显著减小显著减小1.13-1.331.13-1.33过稀混合气过稀混合气输出最大功率输出最大功率增大增大 10-15%10-15%最大最大0.880.88功率混合气功率混合气最小最小减小减小8%8%1.111.11经济混合气经济混合气增大增大4%4%减小减小2%2%1.01.0标准混合气标准混合气燃烧室积炭、排燃烧室积炭、排气管冒黑烟，放气管冒黑烟，放炮炮激增激增减小减小0.43-0.870.43-0.87过浓混合气过浓混合气混合气不燃烧，混合气不燃烧，发动机不工作发动机不工作0.40.4火焰传播上火焰传播上限限性能性能耗油率耗油率发动机功发动机功率率空气过量系空气过量系数数混合气种类混合气种类混合气的浓度对发动机性能的影响混合气不燃烧，发动机不工作1燃烧过程燃烧过程v诱导期诱导期 v速燃期速燃期 v补燃期补燃期汽油机燃烧过程：汽油机燃烧过程：汽油机不正常燃烧现象：汽油机不正常燃烧现象：v爆震燃烧爆震燃烧 v表面点火表面点火 燃烧过程诱导期汽油机燃烧过程：汽油机不正常燃烧现象：爆震经济性能指标经济性能指标燃油消耗率是指发动机每发出1kw有效功率在1小时内所消耗的燃油质量燃油消耗率通常用ge表示，单位为g/kwh 经济性能指标燃油消耗率是指发动机每发出1kw有效功率在1小时排放性能排放性能固体颗粒（铅及铅化物、碳烟）一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）氮氧化物（NOx）二氧化硫（SO2）醛类排放性能固体颗粒（铅及铅化物、碳烟）欧洲排放标准欧洲排放标准CO%HC%NxO%PM%（微粒碳烟）4.51.180.3641.170.152.10.6650.11.50.463.50.02汽油机柴油机CO%HC%+NxO%PM%（微粒碳烟）2.721.360.1961.00.90.10.640.560.050.50.30.0025欧洲排放标准CO%HC%NxO%PM%（微粒发动机编号规则发动机编号规则 发动机编号规则首部：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发动机编号规则发动机编号规则 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汽油机汽油机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表示系列符号柴油机柴油机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表示系列代号汽油机1E65F：表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用康明斯柴油机编号规则康明斯柴油机的型号由以下6个部分组成。1柴油机系列：柴油机系列：柴油机系列：柴油机系列：用字母B、C、N、V、K等表示发动机系列。其中对B、C系列须加上汽缸数，如4B、6C。2吸气方式：吸气方式：吸气方式：吸气方式：用字母组表示：T-增压；TA-增压并中冷；TT-两极增压；TTA-两极增压并中冷。无字母组者为自然吸气。3工作总容量（总排量）：工作总容量（总排量）：工作总容量（总排量）：工作总容量（总排量）：柴油机工作纵容积用数字表示，单位为L。4应用符号：应用符号：应用符号：应用符号：用字母表示柴油机的用途。A-农业；B-公共汽车；C-工程；F-消防G-发电机组；G0-连续发电机组；GS-备用发电机组；L-机车；N-船舶；P-发电站。5额定功率：额定功率：额定功率：额定功率：用数字表示，6特殊符号：特殊符号：特殊符号：特殊符号：用字母表示特殊汽车的特征。知识扩展：康明斯发动机编号及其含义知识扩展：康明斯发动机编号及其含义知识扩展：康明斯发动机编号及其含义知识扩展：康明斯发动机编号及其含义知识扩展：康明斯发动机编号及其含义NTA-855-C360;NNTA-855-C360;N指发动机系列；指发动机系列；T T表示涡轮增压；表示涡轮增压；A A为中冷；为中冷；855855为为总排量总排量855in3855in3，(14L)(14L)；指工程机械用；指工程机械用；360360既最大额定功率为既最大额定功率为360PS360PS（269KW269KW）。）。康明斯康明斯B B系列车用柴油机型号及识别系列车用柴油机型号及识别康明斯康明斯B B系列车用柴油机按汽缸数可分为系列车用柴油机按汽缸数可分为4 4缸和缸和6 6缸，按进气方式不同缸，按进气方式不同分别用不同型号表示，见表分别用不同型号表示，见表1-21-2。示例：示例：NTA-855-C360;N指发动机系列；T表示涡轮增