汽车知识第二章汽车发动机工作原理及内部构造ppt课件

1、 第二章 发动机的任务原理和总体构造一、热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力安装。 内燃机：可燃混合气在机器内部熄灭而产生热能， 然后再转为机械能。 燃料在机器外部的锅炉内熄灭，将锅内 的水加热，使之变为高温高压的水蒸气， 然后送至机器内部，使所含热能转变为 机械能。 内燃机的优点：热效率高、体积小、分量轻、广泛运用。但由于运用的是石油燃料，因此污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。 热力发动机 外燃机： 第一节 发动机的分类 .液化石油发动机 按每一任务循环的冲程数分： 按点火方式分：柴油机 天然气发动机 点燃式发动机汽油机 压燃式发动机柴油机 四冲程发动机：活

2、塞往复四个单程完成一 个任务循环。 二冲程发动机：活塞往复二个单程完成一 个任务循环。汽油机 按所用燃料分：气体燃料发动机液体燃料发动机1、内燃机：活塞式内燃机本章的主要引见对象。燃气轮机：旋转式的内燃机。活塞式内燃机分类：一个任务循环：在气缸中完成一次热功转换所进展的一系列延续过程。. 单缸立式、卧式发动机 多缸直列、型、型或对置式发动机 按气缸数及陈列方式分：.型或对置式多缸直列、型、型或对置式发动机.L型发动机：又称“直列(LineEngine)发动机，是指汽缸是按直线陈列的，它一切的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面。 “直列普通用L代表，后面加上汽缸数就是发动机代号，现代汽车上主要有

3、L3、L4、L5、L6型发动机。 优点：稳定，本钱低，构造简单，运转平衡性好，体积小稳定性高，低速扭矩特性好，燃料耗费少，尺寸紧凑，运用比较广泛。 缺陷：当排气量和汽缸数添加时，发动机的长度将大大添加。 直列4缸发动机，普通广泛运用于2.2升排量以下的发动机中。 直列6缸发动机，目前的佼佼者就是著名的BMW，BMW直列6缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术，堪称直列6缸的巅峰之作。 .V型发动机：是将一切汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定的夹角布置在一同，使两组汽缸构成两个有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。 V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代

4、汽车比较注重空气动力学，要求汽车的迎风面越小越好，也就是要求发动机盖越低越好。 常见的V型发动机有V6、V8、V10、V12。还有V3、V5以及V16不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了。 顾名思义，V代表发动机气缸成V型陈列，普通是90度，这样可以抵消运转时的震动，更加稳定。也有75度和72度的。雷诺赛车甚至用了超越90度的广角V10引擎。 优点：运转稳定针对V6、V8、V12、节省空间。 缺陷：构造比较复杂，不利于保养和维修，并且造价较高。同时，V3、V5包括V10都由于其构造或排量的缘由，并不非常稳定，尤其是作为F1发动机的V10 3L引擎，更是需求投入大量的精神和经费用于保证其稳定性。

5、 .H型发动机：又称程度对置发动机，这也是V型发动机的一种，只不过V的夹角变成了180度了，普通为4缸或6缸。 优点：低重心：产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低，更容易到达整体平衡。 低振动：活塞运动的平衡良好180度左右抵消。相比直列式，在曲轴方面所需的平衡配重要素减少，有助转速提升。它能坚持650转的低转速，并保证发动机平稳的任务。同样相比其它发动机行式油耗最低。 缺陷：造价高，发动机太宽。 目前世界上只需“保时捷和“斯巴鲁两家汽车制造商消费程度对置发动机。 .W型发动机：W型发动机是德国群众专属发动机技术。 简单说就是两个V型发动机相加，再组成一个V型发动机，也

6、就是“V+V=W=V。 W型与V型发动机相比可以将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时分量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机室更满。 优点：构造更紧凑，可以包容更多的汽缸数，有更大的排量。 缺陷是，构造太复杂了！运转平衡性也不好。 由于专利的缘由，这种发动机只在群众和奥迪等少量车上可以见到，在欧版群众高尔夫、欧版群众帕萨特以及奥迪A8上，分别配备着W6,W8和W12发动机。 .转子发动机：转子发动机最早是德国科学家汪克尔发明的，所以又叫汪克尔发动机。其实转子发动机的效率并不高，只是升功率高。 转子发动机全称为三角活塞转子发动机，它是一种特殊的活塞式发动机。转子

7、活塞为一个凸弧边三角形，当转子在近似椭圆的外旋轮线缸体内旋转时，弧边三角形的三个顶点与缸壁坚持接触，从而使转子弧面同缸壁之间构成三个相互分隔的任务室。这三个任务室的容积大小随转子的转动而周期性变化，转子每旋转一周，各个任务室都能完成一次四个冲程的过程，这四个冲程同活塞往复式发动机的四个冲程相对应，从而构成完好的任务循环。 缺陷：是费油，污染环境，还有机器的寿命比较短。 目前只需“马自达在运用这项技术。 . 按冷却方式分：水冷式发动机 风冷式发动机.水冷和风冷的不同内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进展循环的冷却液作为冷却介质进展冷却

8、的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外外表散热片之间的空气作为冷却介质进展冷却的。水冷发动机冷却均匀，任务可靠，冷却效果好，被广泛地运用于现代车用发动机。 . 按能否装增压安装分： 增压发动机非增压发动机自然吸气发动机.内燃机按照进气系统能否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强迫进气(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用增压式的。 .涡轮增压器实践上是一种空气紧缩机，经过紧缩空气来添加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推进涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出

9、速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就紧缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以熄灭更多的燃料，相应添加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以添加发动机的输出功率了。 . 按每缸气门数分： 二气门发动机多气门发动机 .活塞由上止点到下止点所扫过的气缸容积Vh。 Vh=D / 4 103 S (L) ( D：气缸直径，cm. S：活塞冲程，cm.) 4、气缸排量气缸任务容积： 5、发动机排量：VL=Vh (-气缸数)活塞在上止点位置活塞在下止点位置 6、熄灭室容积：当活塞在上止点时，活塞上方与缸盖围成的容积Vc。 7、气缸总容积： Va=Vc+Vh8、紧缩比： 第四节 四冲程发动机任务原理一、气缸

10、总容积 1、上止点：活塞顶部离曲轴中心最远处。 2、下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处。3、活塞冲程：上、下止点间的间隔S。.汽油机：汽油粘度小，蒸发性好，在气缸外部构成 混合气，自燃温度高于 380C，外火源点燃。柴油机：柴油粘度大，蒸发性差，在气缸内部构成 混合气，自燃度为250C左右， 紧缩自燃。汽油机又称点燃式发动机。柴油机又称压燃式发动机。二、可燃混合气的构成及发火方式：.三、四冲程汽油机，柴油机的任务原理 1、进气行程： 柴油机：新颖空气。 汽油机：汽油与空气的混合物。 活塞被曲轴带动由上止点向下止点挪动，此时进气门开启，排气门封锁。 活塞由上 下 被吸入气缸。 终了压力： “汽0.

11、75 0.90 温度：100 130C个大气压 “柴0.80 0.95 60 80C 由于进气有阻力，进气终了的压力略小于大气压力。由于上一循环留在气缸中的高温剩余废气与新颖气体混合， 所以进气终了气体温度。 进开 排关 V，P 气缸内产生真空度新颖空气柴油机 汽油与空气的混合气汽油机进入气缸的是.2、紧缩行程：为使混合气体能迅速熄灭，产生较大的压力，使发动机发出较大的功率，必需在熄灭前对可燃混合气进展紧缩，使之V，T。 “汽紧缩接近终了，可燃混合气体由火花塞活塞由下 上 电极发出的电火花点燃。 “柴紧缩接近终了，由喷油泵把柴油提高 至上百个大气压以上使之雾化，再送至喷 油器，由喷油器把雾状柴

12、油喷入气缸，使 与紧缩后的高温空气混合，达自然温度时， 便自行发熄灭。 紧缩比： =Va/ Vc= 1+Vh/ Vc 是发动机重要的构造参数。 越大，紧缩终了的P、T越高，熄灭越快，膨胀作功愈充分。从而使发动机的动力性、经济性提高。但过高，对汽油机来说，会引起T过高而呵斥两种不正常熄灭即：进关排关VP，T 终了 P、T：“汽 612 ； 300 400C “柴 35 45 ； 500700C .爆燃：由于过大 P、T过高，远离火焰中心的可燃混合气在火焰尚未到达就自行发火熄灭的一种不正常熄灭。爆燃时，火焰以15002000m/s的速度向外传播，P、T极剧添加，构成压力波，撞击熄灭室壁，发出锋利的

13、敲缸声。同时，引起发动机过热功率，气门、火花塞等部件被燃坏。外表点火：由于过大 P、T过高，在电火花之前可燃混合气就被燃烧室炽热的外表点燃的另一种不正常熄灭。外表点火发生时，伴有沉闷的敲缸声，产生的高压使发动机负荷，寿命。 现代汽油机的紧缩比普通为= 69个别轿车可达911。 柴油机靠紧缩自燃，所以紧缩比设计等较高=1622。具有较好的 经济性。但高的紧缩比带来高的紧缩压力、熄灭压力，使柴油机各部 件要接受高的机械负荷，因此需求添加强度及刚度。故柴油机的尺寸、 分量目的不如汽油机。*. 进关 曲轴强迫 排关 旋转作功3、作功行程：紧缩终了，气缸容积很小，迅速熄灭的混合气使缸内P、T 急剧升高。

14、 最高压力：“汽3050 温度： 1900-2500C “柴60-90 1700-2200C高温高压气体推进活塞由上 下 热能 机械能 4、排气行程：可燃混合气熄灭后变成废气，为了进展下一 循环，必需把废气排气过程。 活塞由下 上 废气经排气门排出气缸 进关 排开终了压力：“汽3-5 温度：1000-1300C终了压力：“汽 1.05-1.25 温度：600-900C “柴 1.05-1.25 500-700C 。 “柴2-4 800-1000C.四冲程发动机经过进气、紧缩、作功、排气四个冲程完成一个任务循环。此期间，活塞在上、下止点间往复挪动了四个行程，曲轴旋转了两周。 进气终了P： “汽0

15、.750.90 个大气压 “柴0.80 0.95紧缩终了 P： “汽 612 “柴 35 45 熄灭时的最高P： “汽3050 “柴60-90作功终了P： “汽3-5 “柴2-4 排气终了P： “汽 1.05-1.25 “柴 1.05-1.25 5、示功图：表示发动机在任务过程中，其P、V的变化情况，曲线包围的面积即为发动机的指示功。*VPP0.进气终了P： “汽0.750.90 个大气压 “柴0.80 0.95“汽 612 “柴 35 45熄灭时的最高P： “汽3050 “柴60-90作功终了P： “汽3-5 “柴2-4排气终了P：P0P0P0P0“汽 1.05-1.25 “柴 1.05-1

16、.25紧缩终了 P：.汽油机：优点较小，体积小，分量轻，转速较高，动力性好。 制造维修本钱低，噪声小，起动容易。主要用于轿车、微型 车客车、货车、军用越野车。 缺陷燃料经济差，排污大HC、N0 x、CO柴油机：优点 较大，燃料熄灭完全，经济性好。 缺陷由于较大 P、T较高，所以体积大、分量大，转速 较低，制造维修本钱高喷油泵、喷油器加工精度要求高。 常用于中、重型货车。对经济性要求高，动力性要求较低。同排量的单缸与多缸发动机优缺陷比较：单缸：构造简单、分量轻。运转不平稳、冲击振动大。多缸：与单缸相反。发火间隔角 =720 / i i 缸数。现代汽车上普通不用单缸机，用得最多的是四缸、六缸、八缸

17、。 四：四冲程汽油机和柴油机的优缺陷比较. 1、构造：无进排气门及配气机构， 由三孔控制进、排气，活塞为凸顶 。一：二冲程汽油机的任务原理： 第三节 二冲程发动机任务原理二冲程发动机的一个任务循环也包括进气、紧缩、熄灭作功、排气四个行程。只不过这些行程的完成仅需活塞在两个行程内，即曲轴旋转一周完成。. 2、任务原理： 活塞上行三孔均闭，紧缩上一循环吸入气缸的可燃混合气，活塞上方 曲轴箱V，P产生真空度；上行2/3行程孔1开启，可燃混合气吸入曲轴箱接近上止点，由火花塞发火点燃。a、b、c)高温高压气体推进 活塞下行，孔1逐渐封锁；曲轴箱内气体被预压，接近下止点 孔2开启，废气排出，接着孔3 开启

18、，新颖混合气自孔3流入气缸，并驱除废气。d )V，P气 (发动机的任务原理)* 活塞上行：紧缩，进气。 下行：作功，换气。二冲程汽油机的任务原理.二、二冲程柴油机的任务原理： 1、构造： 有一排气门，有一进气孔，活塞顶部为凹顶。 2、任务过程：进孔开排门开 上行1/3行程进孔关，排门关 活塞由下 上空气进入，废气排出上行接近上止点，由喷油器喷入高压雾状柴油与高压空气迅速混合，发火自燃。 高温高压气体推进活塞下行至2/3行程。排气门开，废气排出，接着，进气孔开， 进展换气。* 活塞上行：换气；紧缩下行：作功，换气。. 二冲程发动机与四冲程发动机比较，其主要优点、缺陷如下： 优点：1曲轴每转一周就

19、有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工 作容积和转速与四冲程发动机一样时，在实际上它的功率应等于 四冲程发动机的两倍。 2由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较平稳。 3由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。 4由于附属机构少，所以受磨损和经常需求修缮的运动部件数量也 比较少 缺陷：1不易将气缸内的废气排除干净，而且在换气时减少了有效任务行 程。因此，在同样的任务容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率 并不等于四冲程发动机的两倍，只等于1.51.6倍。 2在换气时有一部分新颖可燃混合气随废气排出，因此，二冲程 发动机不如四冲程发动机经济。.燃料供应系： 汽油机：

20、由化油器向气缸供应由汽油与空气混合的混合气。 柴油机：由喷油泵提供雾状柴油，经过喷油器喷入气缸。曲柄连杆机构：进展热功转换。 配气机构：控制进、排气门的开启时辰及延续时间。五大系统包括： 点火系：汽油机独有在紧缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极 间产生电火花以点燃混合气。 冷却系：降低气缸及高温部件的高温，使发动机坚持正常的任务温度。光滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。起动系：用外力转动发动机曲轴以到达熄灭作功所需的条件。 两大机构：第四节 发动机的总体构造.发动机构造表示图.曲柄连杆机构：进展热功转换。. 配气机构：控制进、排气门的开启时辰及延续时间。.燃料供应系：汽油机：由

21、化油器向气缸供应由汽油与空气混合的混合气。柴油机：由喷油泵提供雾状柴油，经过喷油器喷入气缸。汽油机柴油机. 点火系：汽油机独有在紧缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极 间产生电火花以点燃混合气。. 冷却系：降低气缸及高温部件的高温，使发动机坚持正常的任务温度。.光滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。.起动系：用外力转动发动机曲轴以到达熄灭作功所需的条件。. 第三节 发动机的主要性能目的与特性 发动机的主要性能目的包括： 动力性目的：有效扭矩Te 、有效功率Pe 、转速 n 经济性目的：be 运转性目的：排气质量、噪声、起动性。一、动力性目的： 1、有效扭矩Te：发动机对外输出的扭矩

22、。可在实验台架上测出。 2、有效功率Pe：发动机对外输出的功率。 Pe=Te n/ 9550 ( kw ) ； Te (Nm)、n (r/min)可测定二、经济性目的： 1、 燃油耗费率be：发动机每发出1KW有效功率，在1h内所耗费的燃油量。 be=x1000 (g / kwh ) ； B发动机每小时的耗油量(kg/h)可测定BPe.三、发动机的运转性能目的： 1、 排气质量：有害气体成分的限制规范。P41 美日欧韩：74-80 dB(A) 中国：82-89dB(A) 3、起动性能：规范：汽油机在-10C，柴油机在-5C以下气温 条件下，接通起动机15s 内发动机要能自行运转。 1、定义：指发动机的Pe、Te、be随曲轴转速的变化规律。 这个特性可经过发动机在实验台上进展实验而求。四、发动机