发动机培训教材.ppt

神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂发动机培训发动机培训神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂一一.发动机的分类发动机的分类 发动机是汽车的动力来源，曾经用过蒸汽机、电动机、内燃机。现代汽车绝大多数使用内燃机，现在也有小部分开始采用电动机。汽车内燃机是燃料直接在气缸内燃烧，使热能转化为机械能，通过传动机构驱动车辆行驶的动力装置。内燃机可按不同的方式分类：1、按活塞运动方式：可分为往复活塞式和旋转活塞式。2、按所用燃料种类：可分为汽油发动机、柴油发动机以及酒精、煤油、液化石油气、天然气等为燃料的发动机。3、按燃油供给方式：可分为化油器式汽油机和直接喷射式汽油机。4、按发动机工作循环：可分为二冲程和四冲程。5、按气缸数量：可分为单缸发动机和多缸发动机。6、按冷却方式：可分为水冷式发动机和风冷式发动机。现代汽车多采用往复活塞式、四冲程、水冷式、多缸汽油机。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂二二.发动机的基本结构发动机的基本结构图一 发动机的基本结构神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂 汽油机发动机的基本结构如图一所示，通常由两大机构、五大系组成。1、两大机构 A、曲柄连杆机构 组成：主要由气缸体、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。功能：发动机在工作中，混合气在气缸内燃烧产生的高压推动活塞通过连杆带动曲轴、飞轮旋转，将化学能转变为机械能而输出；工作循环的准备过程是由曲轴通过连杆带动活塞作往复运动而实现的。因此，曲柄连杆机构是发动机维持工作循环、实现能量转化的核心。B、配气机构 组成：主要由气门和控制气门开、闭的凸轮轴及正时齿轮、正时皮带等。功能：是定时地开、闭气门，向气缸内充入新鲜空气和排出废气，保证发动机工作循环连续进行。2、五大系统 A、燃料供给系统 组成：汽油机的燃料供给系统主要由燃油箱、汽油泵、空气滤清器、化油器或喷射机构、进气管、排气管等。功能：汽油机的燃料供给系统的功能是按需向气缸内供应已配比好的可燃混合气（化油器式）或纯空气+定时定量喷射燃油（喷射式），将燃烧完的废气按规定管路导出。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂B、润滑系统 组成：主要由油底壳、机油泵、机油滤清器、油道等。功能：是向发动机高速运动的摩擦表面供给润滑油，以减少摩擦阻力和减缓磨损。C、冷却系统 组成：水冷式冷却系统主要由散热器、风扇、水泵、水套等组成；风冷式系统主要由散热片、风扇等。功能：是将气体燃烧传导给机件的多余热量散发出去，以保证发动机的正常工作温度。D、点火系统 组成：汽油发动机点火系统主要由电源、点火线圈、分电器、火花塞等（只有汽油发动机设有点火系统）。功能：是在混合气压缩终了时产生电火花以点燃混合气。E、起动系统 组成：主要由起动机及其附属装置。功能：是使静止的发动机起动，并转入自行正常运转，是发动机由静止开始运转的第一个工作循环的准备过程。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂三三.发动机的工作原理发动机的工作原理 1、基本概念 A、冲程：活塞由上止点到下止点或活塞由下止点到上止点。B、工作循环：发动机每进行一个“进气压缩做功排气”的连续过程就叫一个工作循环。C、两冲程发动机：凡活塞往复二个冲程完成一个工作循环的发动机。D、四冲程发动机；凡活塞往复四个冲程完成一个工作循环的发动机。2、单缸四冲程汽油机的工作循环 A、进气冲程：从进气阀开启到进气阀关闭之前 如图二A所示，活由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气阀关闭，进气阀开启。活塞向下移动过程中，气缸容积逐渐增大，形成一定的真空度，可燃混合气经进气阀被吸入气缸；至活塞到达下止点时，进气阀关闭，停止进气。B、压缩冲程：从进气阀关闭到点火之前如图二B所示，进气冲程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸容积逐渐减小。由于进、排气阀均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时压缩结束。在压缩冲程中，气体压力和温度同时上升，并进一步混合均匀，压缩终了时，气缸內温度远高于汽油的燃点，很容易被燃。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂图二 发动机工作循环A 进气冲程B 压缩冲程C 膨胀冲程D 排气冲程 C、膨胀冲程（做功冲程）：从点火到排气阀开启 如图二C所示，在压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度和压力迅速提高；由于进、排气阀均关闭，气体膨胀推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆驱动曲轴做功，至活塞到达下止点时结束。D、排气冲程：从排气阀开启到进气阀开启 如图二D所示，在膨胀冲程终了时，排气阀开启，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，燃烧产生的废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下，被排出气缸。至活塞到达上止点时，排气结束。排气冲程结束时，排气阀关闭，进气阀再次开启，又开始了下一个工作循环。这样，发动机周而复始不断进行上述四个冲程，将燃料的化学能转换为机械能，为汽车的行使提供动力。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂四四.富康轿车发动机的结构特点富康轿车发动机的结构特点 富康系列轿车装配的是法国雪铁龙（CITROEN）公司TU系列中的TU3F2K、TU3JPK、TU5JPK（N23/BVA）、TU5JPL4型发动机，均为四冲程、水冷、直列四缸、顶置凸轮轴结构。TU3F2K是化油器式汽油发动机，该发动机采用SOLEX3234Z2双腔分动式化油器，具有良好的动力性、经济性。TU3JPK、TU5JPK、TU5JPL4是电子燃油喷射式汽油发动机，采用了电子计算机控制燃油供给量、供给时间和点火时间，增大了输出功率，低速时有较大的扭矩输出，改善了燃油经济性；采用耐铅氧传感器，实行燃烧过程的闭环控制，其精度高，性能稳定，能准确判断燃油的燃烧程度，改善排放。TU3JPK、TU5JPK采用的是BOSCH MP5.2版本的多点电子燃油喷射系统，与整车匹配可以达到欧洲号排放标准；TU5JPL4采用的是BOSCH MP7.4版本的多点电子燃油喷射系统，与整车匹配可以为达到欧洲号排放标准。TU3JPK、TU5JPK、TU5JPL4分别于1997年、1998年、2001年批量生产。TU5JPK（N23）、TU5JPK（BVA）是在TU5JPK型发动机上的两种变形发动机，TU5JPK（N23）用以适配N23整车，TU5JPK（BVA）用以适配自动变速箱，TU5JPL4与PICASSO车匹配。1、概述神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂 TU 3 F 2 K 排放法规：15.04 双腔化油器 铸铁缸体 排量：1.36L 发动机系列名称 TU 3 JP K 排放法规：15.04 电子喷射燃油系统 排量：1.36L 发动机系列名称 TU 5 JP K（N23 /BVA）适配自动变速箱 适配N23整车 排放法规：15.04 电子喷射燃油系统 排量：1.587L 发动机系列名称 2、发动机识别码神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂3、TU发动机技术参数神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂4.1 气缸体总成 气缸体是发动机的基础件，发动机的主要零件与附件都直接或间接地安装在气缸体上。TU3F2K、TU3JPK、TU5JPK（N23/BVA）、TU5JPL4发动机的气缸体材料均为低合金铸铁，龙门式结构，不镶缸套，带有水泵涡壳，特点如下：1）整体结构紧凑，缸与缸之间长度方向壁厚较薄，缸间距较小。2）具有较高的抗弯强度和抗扭刚度，便于油底壳密封。4.2 气缸盖总成 气缸盖采用ASS5U3GY30铝合金铸造毛坯，结构紧凑，重量轻，散热效果好；采用气门顶置、凸轮轴上置、单摇臂轴的OHC结构；凸轮轴支承无轴瓦，采用压力润滑与油池润滑；燃烧室呈半球形。4、TU发动机总成结构特点神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂 4.3 活塞连杆组 1）活塞：活塞采用AS12UN共晶硅铝合金制造，质量轻，耐磨性能好，具有良好的高温机械性能和铸造工艺性能；结构为平顶，活塞销孔中心线偏离活塞中心线0.50.15，改善活塞换向的平稳性，减少活塞换向敲击缸体所产生的噪声；活塞上装有两道气环一道油环。2）活塞销：活塞销的功能是连接活塞与连杆，传递运动；采用优质低合金冷拔无逢钢管表面渗碳磨削加工而成，耐磨耐冲击；与活塞、连杆采用“半浮式”连接，与活塞销孔为间隙配合，其间隙为0.0100.016mm，与连杆小头孔为过盈配合，其过盈量为0.0100.042mm。3）活塞环：采用三道活塞环结构，两道气环一道油环；气环的作用是保证气缸内的压力并使气体不窜入曲轴箱，将活塞上部热量传递给气缸壁，降低活塞工作温度；油环的作用是将气缸壁多余的机油刮下，不让其窜入燃烧室，并使气缸壁上的机油膜分布均匀，改善活塞的润滑条件。4）连杆：模锻件，强度好，纤维方向合理，能承受较大的交变载荷和冲击载荷；工字结构，既能减轻重量又保证了强度和刚度；为保证发动机工作的平稳，同一台发动机4个连杆的质量差别在3克以内。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂 4.5 配气机构 配气机构是控制发动机进气和排气的机构，其功能是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使气缸能进行换气、压缩、做功、排气。气门式配气机构，按气门的布置形式分为顶置气门式和侧置气门式；按凸轮轴位置分为凸轮轴上置式、凸轮轴中置式、凸轮轴下置式；按凸轮轴数量可分为单凸轮轴和双凸轮轴；按曲轴和凸轮轴之间传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式、齿形皮带传动式；按每气缸气门不同分为二气门式、三气门式、四气门式和五气门式等。富康轿车目前装配的发动机均是顶置气门、单根上置凸轮轴、齿形皮带传动的二气门式配气机构。4.4 曲轴飞轮组 曲轴飞轮组的功能是将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，为汽车行驶或其它机构输出牛矩，同时储存能量，使发动机运转平稳。1）曲轴：球墨铸铁，其强度、塑性和韧性均远远超过灰口铸铁而超过钢，疲劳强度也不低于钢，并具有优良的耐磨性能，是发动机中体积最大、形状最复杂的运动件。采用整体式平面结构，曲轴上有5道主轴颈和4道连杆颈，为全支承结构，刚性好。2）飞轮：灰铁，圆盘状，外圆上热套法固定启动齿圈；主要功能是储存和释放能量来提高发动机运转的均匀性。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂 配气相位是进、排气门的开、闭时刻及开启的持续时间，用所对应的曲轴转角来表示。配气相位对换气质量、充气系数、扭矩外特性、排气损失、有害排放等都有较大影响。配气相位通常用曲轴转角的环形图来表示，下图是富康轿车发动机的配气相位图。a TU3F2K配气相位图b TU5JPK配气相位图神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂4.6 燃料供给系统 汽油发动机使用的汽油须先经雾化和汽化，并按一定的比例与空气混合，形成较均匀的混合气，这种混合气称之为可燃混合气。汽油发动机供给系统的功能就是根据发动机不同功况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气进入气缸，并将燃烧后产生的废气排入大气中。汽油发动机燃料供给系统有两种结构形式：化油器式和直接喷射式。两种结构形式的汽油发动机从内燃机工作原理上将并没有太大的区别，只是混合气形程的方式有所改进，分配方式有所变化。化油器利用进气真空度控制燃油量大小，这是一种被动供油方式；与此相反，汽油喷射装置预先给汽油加压，定时定量进行喷射，这是一种主动供油方式。化油器式发动机燃料供给系统由四部分组成：燃油供给装置（汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管）、空气供给装置（主要有空气滤清器）、可燃混合气形程装置（化油器）、可燃混合气供给和废气排出装置（进、排气歧管和排气消声器）。直接喷射式发动机按控制原理分为机械控制式和电子控制式；按喷油器的布置分为单点式和多点式；按喷油器工作的时间分为连续喷射式和间歇喷射式；按进气量的测量方式分为直接测量方式和间接测量方式。TU3JPK、TU5JPK（N23/BVA）、TU5JPL4发动机的喷射系统是多点电子控制系统，采用德国博世（BOSCH）公司莫特朗尼克（Motro-nic)电控系统,由电子控制、燃油供给和点火控制三部分组成。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂4.7 润滑系统润滑系统的基本作用是将机油送到各零件的摩擦表面，以减少零件的摩擦和磨损，降低功耗，延长发动机使用寿命。此外流动的机油可以清除摩擦表面的磨屑、杂质，冷却摩擦表面。摇 臂 轴凸轮轴轴承5凸轮轴轴承4凸轮轴轴承3凸轮轴轴承2凸轮轴轴承1主轴颈1主轴颈2主轴颈3主轴颈4主轴颈5连杆颈4连杆颈1连杆颈2连杆颈3主油道油底壳机油泵机油滤清器安全阀集滤器回油道喷油嘴(JP)TU发动机润滑油路示意图神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂4.8 冷却系统TU系列发动机的冷却系统主要由散热器、水泵、风扇、节温器、水道、温度传感器等组成。冷却系统的作用是保证发动机在最适宜的温度范围内（8997）连续工作，TU系列发动机采用了一套闭环自动调温系统:当发动机内的冷却液温度低于89时，节温器切断通向散热器的管路，冷却液只能经旁通管路在水泵和发动机水道间循环（即小循环回路），此时双速温控冷却风扇不工作；当发动机内的冷却液温度高于89时，节温器阀门自动开启，冷却液经散热器回到发动机水道（即大循环回路）；当冷却液温度达到92时，双速温控冷却风扇启动以低速运转，加强散热器的冷却效果；当冷却液温度达到97时，双速温控冷却风扇启动以高速运转，近一步强化散热器的冷却效果，此时节温器阀门开度加大；当冷却液温度达到101时，节温器阀门全开，增大冷却液流经散热器的流量。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂4.9 计算机控制系统 TU3JPK、TU5JPK的电喷系统均采用BOSCH MP5.2数字式计算机控制，TU5JPL4采用的是BOSCH MP7.4数字式计算机控制，同时控制喷射系统和点火系统，每缸由独立的喷嘴供油，是多点喷射系统，其优势还在于计算机可以用后备值的方式工作，即在缺少某些传感器信息的时候，该系统利用预先程序中的储备值来替代。计算机从各种传感器接收信息，控制喷射的时刻、时间长短、点火提前角和空燃比。基本喷射时间是固化的，是发动机在理想工作条件下对应一定的转速和进气压力而制定的，作为程序固化在计算机里，当发动机运转时，计算机就有一个基本喷射时间与此时的转速和进气压力对应；同时计算机还要考虑发动机运行工况、氧传感器的信息和蓄电池的电压，计算出精确的喷射时间。计算机接收到发动机曲轴相位传感器的信息后，在微处理器中找到对应的点火提前角的值，并根据发动机的转速、运行工况、蓄电池电压等调整点火提前角和点火能量，通过切断初级回路实现点火。氧传感器安装在排气管上，可以感知发动机燃烧废气中的氧含量，向ECU输入高压或低压信号，ECU根据输入的信号控制喷油量，如此反复进行从而将空燃比精确地控制在理论空燃比14.7：1附近一个极小的范围内。神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂空气加热电阻电动汽油泵汽油喷嘴点火线圈碳罐排放阀怠速控制阀蓄电池空气温度传感器水温传感器节气门位置传感器发动机转速/曲轴相位传感器进气压力传感器车速传感器氧传感器空调压缩机故障接口故障诊断灯转速表计算机ECU电喷系统计算机输入输出关系图电喷系统计算机输入输出关系图神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂五五.发动机装配工艺发动机装配工艺发动机装配线由法国雷诺自动化公司设计、制造，按平面布置分为内装线、外装线、试验线、缸盖分装线、摇臂分装线、小件分装区、大返修区、终装区等，设计生产能力为20万台/年。1、概述2、主要工艺参数内装：OP040 活塞环装配注意方向三道环分开至少45神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂OP100 将轴瓦放置在缸体和连杆体上OP120 装主轴承盖和连杆盖轴瓦神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂OP150 拧紧10个主轴承盖螺栓+检查曲轴轴向间隙预紧力矩=202NM拧紧角度492预紧力矩=202NM拧紧角度492MINI:0.06mmMAXI:0.32mm神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂缸体前后端面堵盖缸盖面堵盖油压传感器孔堵盖手动及机动油尺孔堵盖油滤器孔堵盖OP290 发动机底部油道密封性检测神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂缸盖分装OP22 燃烧室密封性检查检查区域:最大泄露量:250cm3/mnOP50/60 调整气门间隙：进气门间隙0.15（+0.05，0）排气门间隙0.35（+0.05，0）外装神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂位置1、3位置2、4神龙汽车有限公司襄樊总厂神龙汽车有限公司襄樊总厂OP290 检查水道密封性