发动机基本结构与工作原理

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第1章 汽车发动机基本结构与工作原理,第1章 汽车发动机基本结构与工作原理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,发动机基本结构与工作原理,（1）进气行程进入气缸的是纯空气；,（2）,着火,方式属于压燃式。,2.,工作原理,2,四冲程柴油机工作原理,3,四冲程柴油机各行程示意图,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,新鲜空气,开始喷油,4,汽油机和柴油机的特征点参数对比,5,柴油机与汽油机比较,性 能,汽 油 机,柴 油 机,着火方式,点燃,压燃,燃油消耗,高,低,热效率,30%左右,40%左右,工作平稳性,柔和,粗暴,6,发动机转速,高,低,升功率,大,小,起动性,易,难,制造维修成本,低,高,比质量,小,大,使用寿命,短,长,排放,CO 、HC,、,NO,X,多，黑烟少,CO 、HC,小，,NO,X,、,黑烟多,7,1.,3,二冲程发动机结构特点与工作原理,二冲程发动机：,指活塞在上、下止点间往复移动两个行程（相当曲轴旋转了一周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机。,8,1.,3.1,二冲程汽油机结构特点与 工作原理,1.二冲程汽油机结构特点,与四冲程汽油机比较：没有进、排气门及驱动机构，设进、排气孔和扫气孔，由活塞控制开闭。,1-气缸 2-扫气孔 3-活塞 4-连杆 5-曲轴箱 6-曲轴 7-进气孔 8-排气孔 9-火花塞,9,2,.二冲程汽油机工作原理,（1）第一行程（换气-压缩行程）,（2）第二行程（膨胀-换气行程）,10,二冲程汽油机工作原理,11,二冲程汽油机与四冲程汽油机比较,性 能,二冲程汽油机,四冲程汽油机,结构,简单,复杂,质量功率比,小,大,燃油消耗,高,低,12,升功率,大,小,起动性,易,难,制造维修成本,低,高,比质量,小,大,使用寿命,短,长,排放污染,大,小,13,1.,3.2,二冲程柴油机结构特点与工作原理,1-活塞 2-缸套上的空气进气孔 3-排气门 4-泵-喷嘴 5-传动轮（由柴油机驱动） 6-单向传动离合器 7-废气排出口 8-排气涡轮叶轮 9-离心式风机 10-排水口 11-增压空气冷却器 12-进水口 13-集流箱,美国,GM,公司,710G3B,二冲程柴油机,14,（1）第一行程（换气-压缩行程）,（2）第二行程（膨胀-换气行程）,15,1.4,发动机性能指标,动力性能指标 经济性能指标,运转性能指标,可靠性、耐久性能指标,1.4.1 动力性能指标,1.有效转距（,T,e,）,：发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩 。,2.平均有效压力（,P,me,）,：单位气缸工作容积所输出的有效功。,16,3.有效功率（,P,e）,：,发动机曲轴输出的功率称为有效功率。,T,e,-有效转距（,N m）,n,-曲轴转速（,r/min）,P,me,-,平均有效压力（,kP,a,）,V,s,-气缸工作容积（,m,3,）,i-,气缸数, -,冲程数,17,标定功率,(1),标定功率,：发动机制造厂按国家规定标定的有效功率（发动机产品名牌上标明的功率）。,(2),标定转速,：标定功率对应的转速。,(3)我国内燃机功率标定分以下四级：,15,min,功率,：在标准环境条件下，内燃机能连续稳定运转15,min,时的最大有效功率 。（汽车等）,1,h,功率,（工程机械、拖拉机等）,12,h,功率,（部分拖拉机和发电机等）,持续功率,（铁路机车、船舶和发电机组等）,18,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。,19,1.4.2 经济性能指标,1.燃油消耗率：,每小时单位有效功率消耗的燃油质量（以为单位）。,B-,发动机每小时消耗的燃油质量（,kg/h）,P,e,-发动机的有效功率（,kW）,20,：燃料中所含的热量转变为有效功的比例。,Q,1,-燃料中所含的热量（,kJ）W,e,-发动机有效功（,kJ）,P,e,-发动机有效功率（,kW）,B-,发动机每小时消耗的燃油质,量（,kg/h）,b,e,-燃油消耗率（,）,Hu,-燃料低热值（,kJ/kg）,e,：,汽油机一般0.30 左右,21,1.4.3 运转性能指标,排放指标,噪声,起动性能,可靠性,耐久性,22,1,. 排放指标,（1）CO,无色、无臭的有毒气体，吸入人体后，就能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人会发生恶心、头晕、疲劳等缺氧症状，严重时窒息死亡。,23,（2）NO,x,氮氧化物的总称，其中,NO,2,毒性较大，它是一种赤褐色带剌激性的气体，被人体吸收后会变为硝酸，硝酸与血红蛋白结合会变成变性血红蛋白，因而降低了血流的输氧能力，对心、肝、肾等都有不良影响。,NO,2,的另一大危害是它参与光化学反应会形成臭氧和醛等。臭氧有一种独特的臭味，氧化力极强，会使植物变黑，橡胶发裂。动物在臭氧1,PPm,浓度环境中停留4,h，,就会出现轻微肺气肿现象。,24,（3）HC,包括未燃和未完全燃烧的燃油，润滑油及其裂解产物和部分氧化产物，人体内吸入较多的,HC，,会破坏造血机能，造成贫血、神经弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。,HC,的另一危害是它与,NO,2,经光化反应后会形成臭氧。,25,（4）,光化学烟雾,它是,HC,与,NO,x,在阳光作用下所形成的烟雾，有刺激性 。,光化学烟雾会,降低大气可见度，伤害眼睛、咽喉，影响植物生长,26,（5）醛类,是燃料未完全氧化的产物，它包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、丁醛等，它会使排气产生臭味，具有较强的剌激性。长时间受浓度较大的甲醛的作用，将使眼睛、上呼吸道系统中枢神经受到损害。,27,（6）微粒（含碳烟）,燃用无铅汽油的汽油机可以认为不产生微粒。微粒主要来自柴油机排放物，它被人体吸入呼吸道及肺组织，并在其中沉积，从而引起人体肺组织等的病变。,28,（7）二氧化硫（,SO,2,）,是一种无色的气体，对人体的呼吸系统具有剌激作用。当,SO,2,的浓度达到8,ppm,时，人开始感到难受，它会使呼吸道内腔缩小，呼吸量少，并剌激鼻喉，引起咳嗽。如浓度进一步增大，则会引起呼吸困难，呼吸道红肿、脑闷，形成支气管炎、哮喘病甚至肺气肿等。,29,2,.噪声,噪声是发动机工作时发出的一种声强和频率无一定规律的声音。,它损害人的听觉器官、神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，容易使人性情烦躁，反应迟钝，甚至耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病。,我国的噪声标准（,GB/T 186972002,）中规定，轿车的噪声不大于,79dB,（,A,）。,30,3,.起动性能,起动性能是表征发动机起动难易的指标。,我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机和柴油机均在-10,2,的气温条件下起动发动机，在15,s,以内发动机要能自行运转（,GB/T 12535-2007,）。,31,1.4.4 可靠性与耐久性能指标,：是指发动机在规定的运转条件下，具有持续工作，不至因为故障而影响正常运转的能力。,：是指发动机在规定的运转条件下，长期工作而不大修的能力。,32,1.5,发动机特性曲线,1.5.1,发动机特性与特性曲线,1,发动机特性,发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。,发动机性能指标主要有功率、转矩、燃料消耗率、排气温度、排放物等；,调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对发动机性能的影响；,运转情况一般指发动机转速和负荷等。,33,2,特性曲线,以曲线形式表示的发动机特性称为发动机特性曲线 。,34,3.,发动机特性分类,（,1,）调节特性：,指发动机的性能指标随调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特性、汽油机的燃料调节特性等。,（,2,）性能特性：,指内燃机的性能指标随运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性等，它们可以通过试验测得。汽车应用较多的是速度特性。,35,1.5.2,发动机速度特性,速度特性：,指当燃料供给调节机构（汽油机的节气门或柴油机喷油泵的油量控制拉杆）位置不变时，发动机性能指标（转矩、功率、燃油消耗率等）随转速的改变而变化的关系。对应的曲线称为速度特性曲线。,外特性：,当燃料供给调节机构固定在全负荷位置（汽油机节气门全开位置或柴油机的油量控制拉杆在额定供油量位置）时，所测得的速度特性称外特性或全负荷速度特性。,部分负荷速度特性：,当燃料供给调节机构固定在全负荷以内各位置时，所测得的速度特性就称为部分负荷速度特性。,36,37,1.5.3,发动机负荷特性,当发动机转速不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为,负荷特性,。,通常内燃机的负荷是指扭矩或平均有效压力或平均有效压力，在稳定运行状态下也就是阻力矩。,负荷特性图以负荷为横坐标，其他性能参数为纵坐标。,38,39,1.5.4,发动机万有特性,通过对速度特性和负荷特性的分析发现，这两种特性都有一个限制条件，即要么转速一定或油门（节气门）开度一定，这就不能全面地了解和评价内燃机整个运行范围的状况。因此采用万有特性。,万有特性,即是以转速和平均有效压力为横、纵坐标，在平面坐标上显示等油耗和等功率（或其他参数）曲线。,40,BSFC g/kWh,41,1.,6,汽车发动机总体组成,一个机体上安装一个机构和六大系统(汽油机）（柴油机是五大系统）,机体组件,曲柄连杆机构,换气系统,燃油系统,润滑系统,冷却系统,点火系统（汽油机）,起动系统,机体组件,点火系统,换气系统,冷却系统,曲柄连,杆机构,润滑系统,起动系统,燃料系统,42,汽车发动机总体组成,43,汽车发动机总体组成,1.机体组件:,发动机的骨架，支承着发动机的所有零部件。,气缸罩,气缸盖,气缸垫,气缸,曲轴箱,水道、油道,气缸体,油底壳垫,油底壳,44,将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩，输出机械能。,活塞环,活塞,活塞销,连杆,连杆轴承,曲轴,曲轴齿轮,曲轴带轮,曲轴轴承,飞轮,45,3.换气系统：,按照发动机要求，定时开闭进、排气门， 吸入干净空气，排除废气 。,凸轮轴,排气管系,消声器,气门组件,空气滤清器,进气管系,46,4.燃油供给系统：,按照发动机要求，定时、定量供给所需要的燃料 。,燃油供给系统,汽油机,柴油机,化油器式,电控燃油喷射,47,汽油机电控燃油喷射系统,48,柴油机,燃油系统,49,5.点火系统：,按规定的时刻，准时点燃汽油机气缸内的可燃混合气 。,50,：润滑、减磨、延长寿命、密封、清洁、冷却、防锈蚀 。,51,：保持发动机在适宜的温度下工作。,1-,百叶窗,2-,散热器,3-,散热器盖,4-,风扇,5-,水泵,6-,节温器,7-,水温表,8-,水套,9-,分水管,10-,放水开关,52,：,作用是起动发动机。,主要部件：蓄电池、起动开关、起动马达等 。,53,小结,1. 内燃机是将燃料在气缸内燃烧所产生的热能转化为机械能的机器，它具有热效率高、体积小、质量轻、便于移动和起动性好等优点。,2.四冲程发动机是活塞在气缸内上、下止点间往复移动四个行程，完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机。按着火方式分为点燃式和压燃式。汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式。,54,3.衡量汽车发动机性能的主要指标有动力性能指标（有效转矩、有效功率、平均有效压力）、经济性能指标（燃油消耗率、有效热效率）、运转性能指标（排放指标、噪声、起动性能）和可靠性、耐久性能等。发动机铭牌上标明的功率及相应的转速，即为标定功率和标定转速。我国分四级进行功率标定。,55,4.,发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。速度特性是指当燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能指标随转速的改变而变化的关系。对应的曲线称为速度特性曲线。,5.,汽车发动机总体结构由机体组件、曲柄连杆机构、换气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统、点火系统（汽油机）和起动系统所组成。,56,The End,谢谢您的聆听！,期待您的指正！,