《发动机概论》课件

发动机概论探讨发动机的基本原理和构造,为后续学习发动机相关知识奠定基础。了解发动机的历史发展,及其在现代交通运输中的重要地位。发动机的定义和作用发动机的定义发动机是一种机械装置,能将化学能转换为机械能,为汽车、飞机等提供动力。发动机的作用发动机是汽车的心脏,为汽车提供推动力,使汽车能够行驶。发动机的功能发动机通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程,释放出推动力以驱动汽车前进。发动机的组成部件发动机缸体发动机的核心部件,用于容纳活塞、连杆等机构。材料一般为铸铁或铝合金。发动机缸头负责进、排气的管道和阀门装置,是发动机的重要组成部分。曲轴和连杆将活塞的直线运动转换成曲轴的旋转运动,是发动机的动力传输部件。活塞和活塞环在缸体内往复运动,对燃料的爆炸力进行传递,是发动机的核心零件。发动机的分类内燃机内燃机是将化学能直接转化为机械能的动力设备,包括汽油机、柴油机和燃气轮机等。它们广泛应用于汽车、船舶和发电等领域。外燃机外燃机是利用燃料在设备外部燃烧产生热量,并通过活塞、涡轮等装置间接转换为机械能的动力设备。常见的有蒸汽机、斯特林发动机等。按工作循环分类四冲程发动机二冲程发动机按点火方式分类汽油机柴油机汽油机和柴油机的区别1燃料类型汽油机使用汽油作为燃料，而柴油机使用柴油。2点火方式汽油机使用火花塞点火，而柴油机依靠柴油自身的点火特性。3压缩比柴油机的压缩比较高，可以达到16-22:1,而汽油机一般为8-11:1。4扭矩特性柴油机的扭矩特性更好,能够提供更大的行驶动力。四冲程发动机工作原理1吸气行程活塞由上而下运动,在气缸内形成负压,使进气门打开,吸入新鲜空气和燃料混合气。2压缩行程活塞往上运动,压缩气缸内的空气燃料混合物,温度和压力逐步升高。3膨胀行程于压缩行程末期,点火塞点火,燃料爆炸性膨胀,推动活塞向下运动,产生有效功。4排气行程活塞向上运动,推出气缸内燃烧后的排气,为下一个循环做准备。二冲程发动机工作原理1进气活塞下行时,通过进气口吸入空气和燃料混合气。2压缩活塞上行时,将吸入的混合气压缩。3爆燃压缩后的混合气被点火器点燃,产生爆炸力推动活塞下行。4排气活塞下行时,将燃烧后的废气排出。二冲程发动机每个循环只有进气、爆燃两个过程,即压缩和排气过程在一个循环内完成。这种结构简单,体积小,功率大,但燃料消耗和排放较高。主要用于小型机械和摩托车。发动机的机油系统润滑功能机油系统通过给发动机各活动部件持续供应润滑油,降低运动部件的磨损和摩擦,保证了发动机的正常运转。冷却功能机油在流经发动机各部位时可以吸收部分热量,对发动机起到一定的冷却作用。清洁功能机油在流动过程中可以携带发动机内部的污垢和杂质,并通过机油滤清器将其过滤,保持发动机内部的清洁。密封功能机油在一些密封件附近形成一定的压力,能够防止泄漏,保证发动机各零部件的密封性。发动机的冷却系统液体冷却发动机核心部件采用水或其他液体作为冷却介质,通过泵送循环吸收发动机热量。气流冷却发动机外部配备风扇或利用车辆行驶产生的气流,对发动机散热片进行冷却。温度控制利用恒温器和水泵调节液体冷却剂流通量,保持发动机在最佳工作温度范围内。散热器作用冷却液在散热器内与外界空气进行热交换,使热量快速散失到环境中。发动机的进气系统作用发动机的进气系统负责将新鲜空气输送到发动机气缸内,为燃烧过程提供所需的氧气。组成部件主要包括进气歧管、节气门、进气阀、空气滤清器等。性能要求高效、低阻力、低噪音,以确保发动机能够获取足够的新鲜空气。技术发展涡轮增压、直喷等技术的应用可以大幅提升进气系统的性能。发动机的排气系统排出有害气体发动机燃烧后产生的废气需要通过排气系统排出,包括一氧化碳、氮氧化物等有害物质,保护环境。系统组成排气系统由排气歧管、排气管、消声器等部件组成,最后将废气排出车外。合理设计可降低排放和噪音。高温耐受排气系统需要承受发动机排出的高温废气,材料选择和结构设计必须考虑耐热性能,确保可靠使用。发动机的点火系统火花塞火花塞是点火系统的核心部件,产生高压电火花点燃发动机缸内的混合气。点火线圈点火线圈将低压电流转换成高压电流,为火花塞提供点火电压。分电器分电器将点火线圈的高压电流分配到各个缸位的火花塞。发动机控制单元ECU控制点火系统的工作时序,确保发动机各缸同步点火。发动机的燃料系统汽油发动机燃料系统汽油发动机的燃料系统由油箱、燃油泵、燃油管路、化油器或喷油器等组成。它负责从油箱抽取汽油,通过喷油器或化油器将汽油雾化并送入发动机气缸内燃烧。柴油发动机燃料系统柴油发动机的燃料系统由油箱、柴油泵、高压燃油管、喷油泵和喷油嘴等组成。它负责将柴油从油箱抽取,通过高压喷入气缸内并雾化,完成柴油的燃烧过程。汽油发动机燃油供给燃油泵燃油泵负责从油箱中抽取汽油,并将其输送到化油器或燃油喷射系统。它是确保汽油发动机顺畅运转的关键部件之一。化油器化油器负责将汽油与空气混合,形成可燃的混合气,然后输送到发动机缸体中进行燃烧。它控制发动机的功率输出。燃油喷射系统电子燃油喷射系统精准地控制向发动机供给的汽油量,可以提高燃油效率和减少排放。它取代了传统的化油器。柴油发动机燃油供给高压燃油泵向柴油发动机提供高压燃油,确保燃料能够高压喷入气缸内。燃油喷射器负责将高压燃油精准喷入气缸,实现柴油的高效燃烧。燃油轨为各个喷油嘴提供稳定的高压燃油供给,保证燃料喷射的一致性。发动机的润滑系统润滑作用发动机润滑系统的主要作用是减少各运动部件之间的摩擦和磨损,确保发动机工作顺畅。它能降低发动机零件的温度,延长发动机使用寿命。系统组成润滑系统主要包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器和机油管路等。机油从油箱被泵送到各零件,完成润滑保护作用。润滑油种类发动机使用的润滑油种类众多,根据发动机型号、工作环境等因素选择合适的润滑油品质和等级。机油的黏度和化学性能直接影响润滑效果。维护保养定期更换机油和滤清器是保证润滑系统正常工作的关键。同时还需要检查各连接管路是否密封完好,以防渗漏。发动机的启动系统1电启动系统使用电动机和蓄电池为发动机提供启动动力,可靠易用。2手启动系统通过人工拉拽发动机飞轮来启动,简单便捷但需要一定力气。3气启动系统利用压缩空气驱动发动机启动,适用于大型发动机。4混合启动系统融合了电启动和手/气启动的优点,提高了启动可靠性。发动机的供电系统电池供电发动机的供电系统以蓄电池作为主要电源,为各个电器设备提供稳定的电能。充电系统发动机运转时,发电机带动充电器为蓄电池进行充电,保持电池电量充足。电路配件包括线路、保险丝、继电器等,确保电力系统安全稳定运行。系统管理发动机控制单元监控供电系统状态,并及时调整电压、电流以满足用电需求。发动机的控制系统中控电子系统发动机的控制系统通过先进的电子控制单元(ECU)来实现对发动机各系统的自动调节和优化控制。传感器监测ECU会持续监测发动机状态,如温度、压力、转速等关键参数,并根据实时数据进行精准调整。指令执行ECU会根据控制算法发出精确的指令,调节点火时间、燃料喷射等,以确保发动机最佳工作状态。故障诊断ECU还能实时监测发动机状态,及时发现和诊断故障,并自动进行性能补偿。发动机的性能参数功率扭矩燃油消耗率排气量缸径发动机的主要性能参数包括功率、扭矩、燃油消耗率、排气量和缸径等。这些参数反映了发动机的整体性能,是选择和评估发动机时需要考虑的重要指标。发动机的效率发动机热效率衡量发动机把燃料转化为有用机械能的能力,通常为30-40%发动机机械效率衡量发动机机械系统的损耗,通常为80-90%整体效率热效率和机械效率的乘积,一般为25-35%影响发动机效率的主要因素包括压缩比、机械摩擦、冷却损耗等。提高发动机效率是降低燃油消耗、减少排放的关键。先进技术如涡轮增压、缸内直喷等有助于提高效率。发动机的噪音和振动70dB最高阈值发动机噪音超过70dB时会严重影响驾乘舒适性10N最大振动力发动机常见振动力可达到10牛顿,影响长期使用寿命$15降噪成本采用隔音措施可降低15%的噪音,但需要额外$15投资发动机在工作过程中会产生各种噪音和振动,这不仅影响乘员的舒适性,也会加速发动机零件的损耗。制造商需要采取有效的隔音和减振措施来降低这些负面影响。发动机的排放发动机在工作过程中会产生各种有害气体排放,包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等,这些污染物会对环境造成严重污染。污染物主要危害控制措施碳氢化合物(HC)光化学烟雾,致癌催化转换器,燃料喷射系统一氧化碳(CO)致命的有毒气体催化转换器,优化燃烧氮氧化物(NOx)酸雨,光化学烟雾三元催化,EGR系统近年来,各国政府颁布了日益严格的排放标准,促进了发动机技术的不断进步和创新。未来,实现更清洁高效的发动机排放将是汽车工业发展的重点任务。发动机的维护保养1定期检查定期对发动机各部件进行全面检查和保养,及时发现问题并及时维修。2更换机油定期更换发动机机油,确保发动机润滑性能良好。3检查零件检查发动机零件是否磨损,必要时及时更换以确保发动机性能稳定。4保持清洁定期清洁发动机及其周围环境,避免灰尘和杂质进入发动机。发动机的故障诊断故障诊断工具利用专业的诊断设备可以快速准确地定位发动机故障,为维修提供重要依据。这些工具包括故障码检测仪、压缩力测试仪和涡轮增压压力测试仪等。诊断流程通过观察发动机外观、听音、气味等初步诊断,再利用专业诊断工具进行系统检测,最终找出故障根源并进行修理。常见故障症状发动机无法启动发动机抖动或无力排放异常或燃油耗费过高发动机异响或过热汽车发动机技术的发展趋势电气化混合动力和纯电动发动机的广泛应用,提高能源利用率和减少排放。智能化发动机控制系统实现自动化诊断和故障预警,提高驾驶体验。轻量化采用新材料和结构设计,降低整车重量,提高燃油效率。绿色环保发动机排放标准日趋严格,研发高效清洁的发动机技术。环保型发动机技术排放控制通过采用先进的排放控制系统,如催化转换器和颗粒过滤器,可以显著降低发动机排放,减少对环境的污染。燃料效率通过优化发动机设计和采用新型燃料技术,可以提高发动机的燃料效率,降低碳排放。噪音降低采用隔音材料和优化发动机结构设计,可以有效降低发动机运转时的噪音污染。新能源技术电动机、氢燃料电池等新能源技术正在逐步应用到发动机领域,实现零排放和更清洁的动力系统。新能源汽车发动机技术电力驱动新能源汽车发动机采用电力驱动系统,摆脱了传统内燃机的限制,实现更高的能源效率和环保性。高性能电池先进的锂离子电池技术为新能源发动机提供强大而持久的动力输出,并支持快速充电。能量回收新能源发动机可利用刹车时产生的动能,通过再生制动系统回收并储存能量,提高整体效率。智能控制借助先进的车载电子系统,新能源发动机能够实现智能化管理,优化能量利用,降低排放。智能发动机技术智能感知利用传感器和人工智能技术,实现发动机的智能化感知和状态检测。智能优化通过算法分析和实时调节,优化发动机的性能和效率。智能联网将发动机与云平台连接,实现远程监控和维护。自动化控制依托无人驾驶技术,实现发动机的自主决策和控制。发动机未来的发展方向电动化随着环保意识的不断提高,电动发动机将成为未来主流,以减少碳排放和噪音污染。智能化采用人工智能技术,发动机将具备自