发动机基础培训

1、2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥1 FAW第一汽车制造厂（第一汽车制造厂（First Automotive Works) VW-大众汽车大众汽车(Volkswagen) ES发动机车间（发动机车间（Engine Shop) PP动力总成厂（动力总成厂（Powertrain Plant） VW集团产品系列集团产品系列A00、A0、A、B、C、D Jetta A2-VW集团集团VW品牌品牌A级车第级车第2代产品代产品 Bora A4-VW集团集团VW品牌品牌A级车第级车第4代产品代产品 Audi A6-VW集团集团Audi品牌品牌C级车第级车第5代产品代产品 1991年年2月月6

2、日，一汽日，一汽大众汽车有限公司正式成立大众汽车有限公司正式成立 1996年年7月月10日，发动机车间全面建成投产日，发动机车间全面建成投产 简介 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥2 发动机 发动机(Einge/Motor)是燃料与空气在发动机内部混合、 燃烧而产生的热能转化为机械能的机器. 发动机正时皮带一侧为发动机前端,离合器一侧为发动 机后端(动力输出端),机油滤清器一侧为发动机左侧, 排气管一侧(直列发动机)为发动机右侧,缸盖罩盖一侧 为发动机上部,油底壳一侧为发动机下部. VW品牌发动机是横置发动机,Audi品牌发动机是纵置 发动机 各缸布置： 1 23 45 6

3、飞轮（后）飞轮（后） 前前 1 23 4 飞轮（后）飞轮（后） 前前 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥3 发动机分类发动机分类 汽车用发动机分类汽车用发动机分类: 1.按活塞运动形式分为:往复活塞式和旋转活塞式发动机. 2.按所用燃料分为:液体燃料和气体燃料发动机. 3.按发火方式分为:压燃式和点燃式发动机. 4.按工作循环的冲程数分为:二冲程和四冲程发动机. 5.按气缸数及其排列方式分为:单缸和多缸发动机;单缸 有立式和卧式,多缸有V形与直列. 6.按冷却方式分为:水冷式和风冷式发动机. 7.按进气形式分为:自然吸气式和进气增压式发动机. 8.按每缸气门数分为:2气门、4气

4、门和5气门发动机. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥4 发动机车间生产的发动机种类发动机车间生产的发动机种类 Jetta A2 1.6L 2V 64kW E2 SG2.)有效功率P=T*n/9550(kW). 1.2 经济性指标经济性指标:燃油消耗率g/(kWh)是指发动机每发出1kW 有效功率,在1h内所消耗的燃油质量(g). 1.3 发动机运转性能指标发动机运转性能指标:1.)排气品质;2.)噪声;3.)起动性能. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥11 发动机参数发动机参数(Jetta) 参数 机型Jetta 1.6L 2V MPIJetta 1.9L

5、SDI 总功率(kW/n)64/580047/4000 最大扭矩(Nm/n)135/3000125/2000-2600 气缸直径(mm)8179.5 冲程(mm)77.495.5 排量(ml)15951896 压缩比9.5(-0.5):119.0:1 发火顺序1-3-4-21-3-4-2 燃油RON90 或RON95无铅按GB252-94中国一等品柴油 润滑油容量4.7L5.0L 怠速转速n(r/min)800-90090050 满足排放要求EE 发动机干重(kg)125136 发动机标识号ATKAQM 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥12 发动机参数发动机参数(Bora)

6、参数 机型Bora 1.6L 5VBora 1.8L 5VBora 1.8T 5V 总功率(kW/n)78/580092/6000110/5700 最大扭矩(Nm/n)150/4250170/3800210/1750-4600 气缸直径(mm)818181 冲程(mm)77.486.486.4 排量(ml)159517811781 压缩比10.3(-0.3):110.5(-0.5):19.3(-0.3):1 发火顺序1-3-4-21-3-4-21-3-4-2 燃油RON93以上无 铅 RON93以上无 铅 RON95或 RON93无铅 润滑油容量5.1L5.1L5.1L 怠速转速n(r/min

7、)800-900860760 满足排放要求EEE 发动机干重(kg)127142163 发动机标识号AWBBAFBAE 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥13 发动机参数发动机参数(Audi) 参数 机型Audi 1.8L 5VAudi 1.8T 5VAudi 2.4L 5VAudi 2.8T 5V 总功率(kW/n)92/5800110/5700125/6000140/6000 最大扭矩(Nm/n)168/3500210/1750-4600230/3200260/3200 气缸直径(mm)81818182.5 冲程(mm)86.486.477.486.4 排量(ml)1781

8、178123932771 压缩比10.3(-0.5):19.3(-0.3):110.0:-10.5:1 10.1(-0.5):1 发火顺序1-3-4-21-3-4-21-4-3-6-2-51-4-3-6-2-5 燃油RON95无铅RON95无铅RON95无铅RON95无铅 润滑油容量4.34.3L6.9L6.9L 怠速转速n(r/min)8605080050650-800680-800 满足排放要求EEE/EE 发动机干重(kg)142163178180 发动机标识号ANQAWLAPS/BDVBBG 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥14 发动机基本术语发动机基本术语 1上止点

9、：上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置，用英文缩写词 TDC来表示. 2下止点：下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置，用英文缩写词 BDC来表示. 3活塞行程活塞行程(S)：上、下止点间的距离(mm)。 4曲柄半径曲柄半径(R)：与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离 (mm).显然，S=2R.曲轴每转一周，活塞移动两个行程. 5汽缸工作容积汽缸工作容积(Vh)：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)：Vh=D2S/4106 式中：D汽缸直径(mm)。 6发动机排量发动机排量(VL)：发动机所有汽缸工作容积之和(L),设发动

10、机的汽缸数为i,VL= Vh i 7燃烧室容积燃烧室容积(Vc)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容 积(L). 8汽缸总容积汽缸总容积(Va)：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为汽缸总容积(L),它等于汽缸 工作容积与燃烧室容之和，即Va= Vh+ Vc 9压缩比压缩比()：汽缸总容积与燃烧室容积的比值，即= Va/ Vc=1+ Vh / Vc 它表示活塞由下止点运动到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度。压缩比越大， 压缩终了时汽缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为7-10， 柴油机的压缩比为1522. 10发动机的工作循环：发动机的工作循环：在汽缸内进

11、行的每一次将燃料的热能转化为机械能的一系列连 续过程（进气、压缩、作功和排气）称为发动机的工作循环. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥15 发动机基本术语示意图发动机基本术语示意图 图图3 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥16 汽油发动机工作原理汽油发动机工作原理示意图示意图 四个工作行程：四个工作行程：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程. 图图4 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥17 汽油发动机工作原理汽油发动机工作原理 (1)进气行程：进气行程：活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动.进气门打开,排气门关闭(图4(a).由于活塞下 移,

12、活塞上腔容积增大,形成一定真空度,在真空吸力的作用下,经过滤清的空气与汽油形成混合气,经 进气门被吸人汽缸,至活塞运动到下止点时,进气门关闭,停止进气,进气行程结束,由于进气过程中进 气管和进气门等有进气阻力,汽缸内压力低于大气压力,约为75-90kPa.由于汽缸壁、活塞等高温机 件及残留高温废气的加热,气体温度约为370440K。 (2)压缩行程：压缩行程：进气行程结束时,活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动(图4(b),进、排气门均 关闭,活塞上移,活塞上腔容积不断减小,混合气被压缩,至活塞到达上止点时,压缩行程结束.在压缩行 程过程中,气体压力和温度同时升高,混合气进一步混合,形成可

13、燃混合气.压缩终了时,汽缸内压力约 为600-1500kPa,温度约为600800K,远高于汽油的点燃温度,因而很容易点燃. (3)作功行程：作功行程：压缩行程末(图4(c),火花塞产生电火花,点燃汽缸内的可燃混合气,并迅速着火燃烧,气 体产生高温、高压，在气体压力的作用下,活塞由上止点向下止点运动,再通过连杆驱动曲轴旋转向 外输出作功,至活塞运动到下止点时,作功行程结束.在作功行程中,开始阶段汽缸内气体压力、温度 急剧上升,瞬时压力可达3-5MPa,瞬时温度可达2200-2800K.随着活塞的下移,压力、温度下降,作功 行程终了时,压力约为300-500kPa,温度约为15001700K.

14、(4)排气行程：排气行程：在作功行程终了时,排气门被打开,活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动(图 4(d).废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下,自排气门排出汽缸,至活塞运动到上止点时,排气 门关闭,排气行程结束.排气终了时，由于燃烧室的存在，汽缸内还存有少量废气，气体压力也因排 气门和排气道等有阻力而高于大气压力.压力约为105-125kPa,温度约为9001200K.排气行程结束 后,进气门再次开启,又开始了下一个工作循环,如此周而复始,发动机就自己运转. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥18 柴油发动机工作原理柴油发动机工作原理示意图示意图 四个工作行程：四个工作

15、行程：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程. 图图5 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥19 柴油发动机工作原理柴油发动机工作原理 (1)进气行程：进气行程：进气行程如图5(a)所示.它不同于汽油机的是进入汽缸的不是混 合气,而是纯空气.由于进气阻力比汽油机小,上一冲程残留的废气温度比较低等 原因,进气终了压力和温度与汽油机稍有不同,压力约为800-900kPa,温度约为 320350K. (2)压缩行程：压缩行程：压缩行程如图5(b)所示.不同于汽油机的是压缩行程的是纯空气, 且由于柴油机压缩比大,压缩终了的温度和压力都比汽油机高,压力可达3 5MPa,温度可达800-10

16、00K. (3)作功行程：作功行程：作功行程如图5(c)所示.此行程与汽油机有很大不同,压缩行程末, 喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷人汽缸内的高温空气中,迅速汽化并与空 气形成可燃混合气.因为此时汽缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约500K左 右),柴油自行着火燃烧,且以后的一段时间内边喷边燃烧,汽缸内的温度、压力 急剧升高,推动活塞下行作功.此行程中,瞬时压力可达510MPa,瞬时温度可达 18002200K;作功终了,压力约为200400kPa,温度约为1200c1500K. (4)排气行程：排气行程：排气行程如图5(d)所示.与汽油机排气行程基本相同.排气终了,气 缸压力约为105-1

17、25kPa,温度约为800-1000K. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥20 发动机构造发动机构造 汽油机通常由两大机构、五大系统组成，柴油机由两大机构、四大系统组成(缺少点火系). 两大机构是： (1)曲柄连杆机构：曲柄连杆机构：曲柄连杆机构主要是由缸盖、缸体、油底壳、活塞、连杆、曲轴及飞轮等 组成.其功用是把可燃混合气在汽缸内燃烧产生的高压转变为有用的机械能输出的,可见曲柄连 杆机构是维持发动机工作循环,实现能量转换的主要机构. (2)配气机构：配气机构：配气机构主要是由气门组和气门驱动组组成,由于凸轮轴的位置的不同,所以组 成有所差别.其作用是适时开关进、排气门,以便

18、可燃混合气能及时进入汽缸,废气能及时从气 缸中排出. 五大系统是： (1)燃料供给系：燃料供给系：燃料供给系主要的作用是将汽油和空气混合形成一定比例的可燃混合气供入 汽缸，并将着火燃烧后产生的废气排出发动机. (2)点火系：点火系：点火系主要由点火线圈、火花塞等组成.其作用是使火花塞适时产生电火花，点燃 缸内的可燃混合气. (3)冷却系：冷却系：冷却系主要由水泵、节温器、汽缸体和汽缸盖铸出的空腔一水套、水管等组成.其 作用是把受热机件感受的多余热量散发到大气中去，以保证发动机在正常温度下工作. (4)润滑系：润滑系：润滑系主要由机油泵、集滤器、润滑油道、机油滤清器等组成.其主要的作用是将 机油

19、送到各摩擦副，以减少它们之间的摩擦与磨损. (5)起动系：起动系：起动系主要是由起动机和起动齿圈等件组成，其作用是起动发动机. 2021-6-27PPES TRY-OUT 陈志祥21 燃油燃油 1 汽油汽油 1.1 汽油蒸发性和流动性好,所以采用缸外混合方式. 1.2 汽油易点燃,所以采用点燃式. 1.3 汽油牌号标识其抗爆性(抗自然能力),是指其辛烷值的含量, 例如90#汽油,其辛烷值的含量不低于90. 1.4汽油热值(约为44000kj/kg) 2 柴油柴油(轻柴油) 2.1 柴油蒸发性和流动性差,所以采用缸内混合方式. 2.2 柴油易自然,所以采用压燃式. 2.3 柴油牌号标识其流动性,是其凝点的高低,例如-35#柴油,其凝 点不高于-35. 2.4.柴油热值(比汽油略低约为42500kj/kg) 2.5.我国轻柴油(按GB252-87)分为优等品、一级品和合格品，每个