汽車技術(shù)基礎(chǔ)-1發(fā)動機的基本知識.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)動機壓縮比一般為6～9(轎車有的達(dá)9～11)。上海桑塔納轎車汽油機壓縮比為8.2,用93號汽油（92-95號）。桑塔納2000為9.5，用95（95-100號）,有效扭矩指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩，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連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。,有效功率指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，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)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定，測出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計算出有效功率。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)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動機產(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)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運行300～1000小時。,燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率在1小時內(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，計算公式如下,,式中：GT－每小時的燃油消耗量，kg/h；Pe－有效功率，kW。,很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟性越好。通常發(fā)動機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)動機CO排放量當(dāng)作1的話，則液化氣發(fā)動機的CO排放量為1/2，而柴油發(fā)動機的CO排放量為1/100?？梢钥闯?，柴油發(fā)動機與其有發(fā)動機相比，其CO排出量要小得多。而且，柴油發(fā)動機的HC排出量也較少，但NOx排出量則和汽油機差不多，且會排出令人討厭的黑煙。,速度特性發(fā)動機的速度特性指發(fā)動機的性能指標(biāo)Te，Pe，ge，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線。發(fā)動機的外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性；部分特性：節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。,一般轎車發(fā)動機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，要注意最大扭矩指標(biāo)，數(shù)字愈大愈好，同時也要考慮最大扭矩輸出時的轉(zhuǎn)速值，轉(zhuǎn)速越高的汽車對路面的適應(yīng)性就越強，換檔次數(shù)越少,發(fā)動機的工況用功率（或負(fù)荷）與曲軸的轉(zhuǎn)速來表示,P,第一章發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造,基本術(shù)語四沖程發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造二沖程發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造發(fā)動機的分類,單缸發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖,1.1基本術(shù)語,Vh=πD2S10-6/4（L）VL=VhiD——氣缸直徑mmS——活塞行程mm,上止點下止點活塞行程(S)曲柄半徑(R),氣缸工作容積(Vh)發(fā)動機排量(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)動機的簡單工作原理,一、四沖程汽油機的工作原理1、進(jìn)氣行程2、壓縮行程3、作功行程4、排氣行程,單缸四沖程汽油機的工作過程,1、進(jìn)氣行程,排氣門關(guān)閉,進(jìn)氣門開啟,活塞,溫度370~440K，壓力75~90kPa,示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。,2、壓縮行程,進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門關(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)氣門關(guān)閉,排氣門關(guān)閉,活塞,V,瞬時最高：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)氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞,溫度900~1200K壓力105~125kPa,殘余廢氣,二、四沖程柴油機的工作原理,吸氣行程,壓縮行程,作功行程,排氣行程,思考,四沖程汽油機和柴油機的工作循環(huán)有什么相同之處呢？,共同特點：,每個工作循環(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)生動力。,不同點,1.3二沖程發(fā)動機的工作原理,二沖程發(fā)動機二沖程汽油發(fā)動機工作原理二沖程柴油發(fā)動機工作原理,一、二沖程汽油機工作原理,1-進(jìn)氣孔2-排氣孔3-掃氣孔,A圖、活塞向上運動，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開始壓縮,B圖、當(dāng)活塞繼續(xù)上行時，活塞下方打開了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱,C圖、接近上止點時，火花塞點燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動活塞向下運動，進(jìn)氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮,D圖、當(dāng)活塞接近下止點時，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運動，換氣孔打開，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、二沖程柴油機工作原理,第一行程：活塞從下止點向上止點運動，行程開始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運動進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點時，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：活塞從上止點向下止點運動，開始時氣體膨脹，推動活塞向下運動，對外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運動1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。,思考,二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機相比，有何優(yōu)點？,理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的二倍。由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動機的運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量較少。,1.4發(fā)動機的分類,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)動機的工作原理前面介紹的是單缸發(fā)動機的工作過程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動機都是多缸四行程發(fā)動機，那么，多缸四行程發(fā)動機與單缸四行程發(fā)動機的工作過程有什么區(qū)別呢？,就能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過程是完全一樣的，都要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個行程。但是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功，其余三個行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機一般都裝有一個大飛輪。而多缸發(fā)動機的作功行程是差開的，按照工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功，因此，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時參與作功的氣缸越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機使用最多的有四缸發(fā)動機，六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。,1.5發(fā)動機的總體構(gòu)造,連桿,飛輪,曲軸,活塞,進(jìn)氣門,排氣門,推桿,挺柱,正時齒輪,■配氣機構(gòu)■曲柄連桿機構(gòu),搖臂,凸輪軸,桑塔納發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖,,桑塔納發(fā)動機冷卻系示意圖,,桑塔納發(fā)動機潤滑系示意圖,四、發(fā)動機的主要性能指標(biāo)和特性,動力性能指標(biāo)經(jīng)濟性能指標(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,動力性能指標(biāo),,特性,,內(nèi)燃機名稱及型號編制規(guī)則,首部：為產(chǎn)品系列符號和換代標(biāo)志符號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準(zhǔn)。中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示,表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號,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,CA488：,表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號,汽油的標(biāo)號及其選用,,1）根據(jù)汽車生產(chǎn)廠家規(guī)定選用汽油2）根據(jù)發(fā)動機壓縮比選用汽油。汽油使用的一般的原則是：壓縮比為7.O-8.0的汽油機應(yīng)選用90號汽油；壓縮比在8.0以上的汽油機應(yīng)選用93號或97號汽油。,,高壓縮比的發(fā)動機選用低標(biāo)號汽油，發(fā)動機極容易產(chǎn)生爆震，發(fā)動機爆震過久，容易造成活塞燒頂、環(huán)岸燒損、活塞環(huán)斷裂等故障，加速了機件的損壞；若低壓縮比的發(fā)動機選用高標(biāo)號的汽油，不僅生產(chǎn)成本增加，而且對發(fā)動機也沒什么好處。如果發(fā)動機使用電噴系統(tǒng)和廢氣凈化裝置，,,,,汽油選用參考表,本章完,