汽車技術(shù)基礎(chǔ)-1發(fā)動(dòng)機(jī)的基本知識(shí).ppt

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壓縮比,,定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比。用ε表示。ε=Va/Vc,現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比一般為6～9(轎車有的達(dá)9～11)。上海桑塔納轎車汽油機(jī)壓縮比為8.2,用93號(hào)汽油（92-95號(hào)）。桑塔納2000為9.5，用95（95-100號(hào)）,有效扭矩指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的扭矩，通常用Me表示，單位為Nm。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過(guò)連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈扭矩。,有效功率指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。式中：Te－有效扭矩，單位為Nm；n－曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。,轉(zhuǎn)速指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法的規(guī)定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行300～1000小時(shí)。,燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為g/kWh，計(jì)算公式如下,,式中：GT－每小時(shí)的燃油消耗量，kg/h；Pe－有效功率，kW。,很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。,排放性能指標(biāo)包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。,如果把汽油發(fā)動(dòng)機(jī)CO排放量當(dāng)作1的話，則液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放量為1/2，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放量為1/100?？梢钥闯觯裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)與其有發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其CO排出量要小得多。而且，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排出量也較少，但NOx排出量則和汽油機(jī)差不多，且會(huì)排出令人討厭的黑煙。,速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)Te，Pe，ge，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)的速度特性；部分特性：節(jié)氣門(mén)不全開(kāi)的任意位置所得到的速度特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。,一般轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩多在3千至4千轉(zhuǎn)/分之間的轉(zhuǎn)速中產(chǎn)生。因此選擇汽車時(shí)，要注意最大扭矩指標(biāo)，數(shù)字愈大愈好，同時(shí)也要考慮最大扭矩輸出時(shí)的轉(zhuǎn)速值，轉(zhuǎn)速越高的汽車對(duì)路面的適應(yīng)性就越強(qiáng)，換檔次數(shù)越少,發(fā)動(dòng)機(jī)的工況用功率（或負(fù)荷）與曲軸的轉(zhuǎn)速來(lái)表示,P,第一章發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造,基本術(shù)語(yǔ)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)的分類,單缸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,1.1基本術(shù)語(yǔ),Vh=πD2S10-6/4（L）VL=VhiD——?dú)飧字睆絤mS——活塞行程mm,上止點(diǎn)下止點(diǎn)活塞行程(S)曲柄半徑(R),氣缸工作容積(Vh)發(fā)動(dòng)機(jī)排量(VL)燃燒室容積(Vc)氣缸總?cè)莘e(Va)工作循環(huán),1.2四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理,一、四沖程汽油機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣行程2、壓縮行程3、作功行程4、排氣行程,單缸四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程,1、進(jìn)氣行程,排氣門(mén)關(guān)閉,進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟,活塞,溫度370~440K，壓力75~90kPa,示功圖：表示活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。,2、壓縮行程,進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉,排氣門(mén)關(guān)閉,活塞,壓縮比：ε=Va/Vc,溫度600~800K，壓力600~1500kPa,3、作功行程,進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉,排氣門(mén)關(guān)閉,活塞,V,瞬時(shí)最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa作功終了：溫度1500~1700K，壓力300~500kPa,4、排氣行程,進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉,排氣門(mén)打開(kāi),活塞,溫度900~1200K壓力105~125kPa,殘余廢氣,二、四沖程柴油機(jī)的工作原理,吸氣行程,壓縮行程,作功行程,排氣行程,思考,四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)有什么相同之處呢？,共同特點(diǎn)：,每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一行程曲軸轉(zhuǎn)半周。只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。,不同點(diǎn),1.3二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,一、二沖程汽油機(jī)工作原理,1-進(jìn)氣孔2-排氣孔3-掃氣孔,A圖、活塞向上運(yùn)動(dòng)，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開(kāi)始?jí)嚎s,B圖、當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，活塞下方打開(kāi)了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱,C圖、接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮,D圖、當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣孔打開(kāi)，排出廢氣，活塞再向下運(yùn)動(dòng)，換氣孔打開(kāi)，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)氣孔流入氣缸內(nèi)，并掃除廢氣,二、二沖程柴油機(jī)工作原理,第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開(kāi)始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門(mén)均以開(kāi)啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門(mén)也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。,第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開(kāi)啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。,思考,二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比，有何優(yōu)點(diǎn)？,理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的二倍。由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小。易受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量較少。,1.4發(fā)動(dòng)機(jī)的分類,4、按照氣缸數(shù)目分類5、按照氣缸排列方式分類6、按是否采用增壓方式分,多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理前面介紹的是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，那么，多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)與單缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有什么區(qū)別呢？,就能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸和單缸機(jī)的工作過(guò)程是完全一樣的，都要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程。但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)行程中只有一個(gè)行程作功，其余三個(gè)行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機(jī)一般都裝有一個(gè)大飛輪。而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的作功行程是差開(kāi)的，按照工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時(shí)參與作功的氣缸越多，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機(jī)使用最多的有四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。,1.5發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造,連桿,飛輪,曲軸,活塞,進(jìn)氣門(mén),排氣門(mén),推桿,挺柱,正時(shí)齒輪,■配氣機(jī)構(gòu)■曲柄連桿機(jī)構(gòu),搖臂,凸輪軸,桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,,桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系示意圖,,桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系示意圖,四、發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)和特性,動(dòng)力性能指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)排放性能速度特性負(fù)荷特性,有效扭矩有效功率轉(zhuǎn)速,,燃油消耗率,動(dòng)力性能指標(biāo),,特性,,內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則,首部：為產(chǎn)品系列符號(hào)和換代標(biāo)志符號(hào)，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門(mén)核準(zhǔn)。中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號(hào)，以字母表示。尾部：區(qū)分符號(hào)。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號(hào)表示,表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號(hào),CA6102：,,,,,,,8V100：,表示八缸，四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型,TJ376Q：,表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車用，TJ表示系列符號(hào),CA488：,表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號(hào),汽油的標(biāo)號(hào)及其選用,,1）根據(jù)汽車生產(chǎn)廠家規(guī)定選用汽油2）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比選用汽油。汽油使用的一般的原則是：壓縮比為7.O-8.0的汽油機(jī)應(yīng)選用90號(hào)汽油；壓縮比在8.0以上的汽油機(jī)應(yīng)選用93號(hào)或97號(hào)汽油。,,高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)選用低標(biāo)號(hào)汽油，發(fā)動(dòng)機(jī)極容易產(chǎn)生爆震，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震過(guò)久，容易造成活塞燒頂、環(huán)岸燒損、活塞環(huán)斷裂等故障，加速了機(jī)件的損壞；若低壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)選用高標(biāo)號(hào)的汽油，不僅生產(chǎn)成本增加，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)也沒(méi)什么好處。如果發(fā)動(dòng)機(jī)使用電噴系統(tǒng)和廢氣凈化裝置，,,,,汽油選用參考表,本章完,