2022年发动机基础知识培训资料班组长 .pdf
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1、目录一、发动机总体构造及原理一、发动机总体构造及原理一、基本术语二、发动机的总体构造:三、四冲程发动机的简单工作原理:四、发动机主要运转性能指标与特性五、本厂产品主要技术参数二、曲柄连杆机构一、功用及组成二、机体组组成:三、活塞连杆组四、曲轴飞轮组三、配气机构一、功用二、气门的布置型式三、凸轮轴的传动方式发动机工厂装配车间Power PlantAssy 发动机基础知识上汽通用五菱发动机工厂本课程用于班长及班长以上人员培训培训课时: 4 课时编写/朱卫兵精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页
2、,共 32 页 - - - - - - - - - - 四、每缸气门数及排列方式五、气门间隙六、配气相位四、供给系一、汽油机供给系的功用和组成二、混合气浓度的表示方法五、冷却系一、功用二、机的冷却系有风冷与水冷六、润滑系一、润滑系的功用二、曲轴箱通风七、点火系一、点火系的组成与功用二、点火系工作原理三、点火提前四、 :火花塞八、起动系一、起动系工作过程九、发动机有害排放物的控制一、发动机的有害排放物二、控制方法:三、强制曲轴箱通风(PCV)系统四、汽油蒸发控制系统一、发动机总体构造及原理汽车的动力源是发动机,发动机是将某种形式的能量转化为机械能的机器。内燃机具有热效率高,体积小,质量小,便于移
3、动以及起动性能好等优点。一、基本术语:上止点:活塞顶部离曲轴中心最远处。下止点:活塞顶部离曲轴中心最近处。活塞行程 (S) :上、下止点间的距离S称为行程。曲柄半径 (R) 气缸工作容积(V h ) :活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积。发动机排量 (VL) :多缸发动机各气缸工作容积的总和称为发动机排量。燃烧室容积 (Vc ) :活塞在上止点时,活塞顶部以上的容积。气缸总容积 (Va ):活塞在下止点时,活塞顶部以上的容积。压缩比( ) :气缸总容积 (Va )与燃烧室容积 (Vc ) 之比。 = Va / Vc 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -
4、- - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播,形成压力波,以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、 轴瓦破裂, 火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处 (如排气门头,火花塞电极,积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。
5、产生的高压会使发动机机件负荷增加,寿命降低。二、发动机的总体构造:两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 三、四冲程发动机的简单工作原理:示功图:表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况1)进气行程2)压缩行程3)作功行程精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共
6、 32 页 - - - - - - - - - - 4)排气行程四、发动机主要运转性能指标与特性动力性指标:有效转矩、有效功率、转速经济性指标:燃油消耗率运转性指标:排气品质、噪声和起动性能五、本厂产品主要技术参数发动机型号B11D B12D 缸体排列方式直列直列精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 缸数4 4 气门数DOHC4V DOHC4V 排量cc 1149 1206 缸孔间隔 mm 75.5 75.5 缸径 mm 69.7 6
7、9.7 冲程 mm 67.5 78 压缩比1010.5 1010.5 Deck height mm 236 236 Con-rod length 127 121 定时驱动链链气门传动DIRECT MLA DIRECT MLA 最大扭矩Nm/rpm 103/4000 110/4000 最大功率Km/rpm 57.5/6500 62.5/6400 升功率50 51.8 缸体材料铸铁铸铁二、曲柄连杆机构一、功用及组成将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。1、组成:1)机体组2)活塞连杆组3)曲轴飞轮组精品资料 - - - 欢迎下
8、载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 工作条件:高温、高压、高速和化学腐蚀2、承受机械载荷:1)气体压力、往复惯性力、离心力、摩擦力2)汽车行驶中产生的冲击力。二、机体组组成:气缸体 :水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体 曲轴箱。气缸体的工作特点:高温高压、高速运动摩擦气缸体的结构特点:足够的强度和刚度,高精度内表面1、干缸套和湿缸套名称特点示意图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 -
9、- - - - - - - - -第 7 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 干缸套外壁不直接与冷却水接触。壁厚13mm。强度和刚度都较好, 加工复杂,拆装不便,散热不良。湿缸套外壁直接与冷却水接触。壁厚59mm。散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套,易漏水。2、气缸盖功用:密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金 。工作条件:由于接触温度很高的燃气,所以承受的热负荷很大。采用铝合金的作用:导热性好、利于提高压缩比,适用与高速高强化汽油机3、气缸垫1)功用:安装在气缸盖和气缸体之间,保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气
10、、漏水和漏油。2)材料:有弹性、耐热性、耐压性3)安装时注意方向精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 三、活塞连杆组1、活塞1)功用:承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2)工作环境:高温、散热条件差;顶部工作温度高达600700K ,且分布不均匀;高速,线速度达到10m/s,承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达 3 5MPa(汽油机)的压力。3)材料:铝合金:质量小导热性好;灰铸铁2、活塞环是具有弹性的开口环,分为气环和
11、油环。工作条件:高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命: 6万公里(1)气环作用:保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并把活塞顶部吸收的大部分 热 量 传 给 气 缸壁,再由冷却水将其带走。活塞应具备的特点A 刚度和强度应足够大,传力可靠。B 导热性能好,耐高压、高温、磨损C 质量较小,尽可能减少往复惯性力精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 32 页 - - - - - - - - - - (2)气环的密封作用:第一密封面:活塞环直径大于气缸直径,装入后产生弹性贴紧在气缸壁上而形成;
12、加强密封:窜入环槽的少量气体作用在环的背面(背隙处,加强了第一密封面作用;第二密封面:窜入环槽的少量气体作用在环槽底面,形成第二密封面;气环的泵油作用(3)油环4、活塞销作用:连接活塞和连杆小头,并把活塞承受的气体压力传递给连杆。构造:活塞销的内孔形状有圆柱形,两段截锥形,以及两段截锥与一段圆柱的组合形。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 5、连杆作用: 连接活塞与曲轴,并把活塞承受的气体压力传给曲轴,使活塞的往复运动变成曲轴的旋
13、转运动四、曲轴飞轮组1、曲轴1)功用:把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。2)工作条件:受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。3)结构:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 4)曲拐:由主轴颈、连杆轴颈、曲柄组成2、平衡重平衡重的作用:平衡离心惯性力和力矩,使发动机运转平稳,减小轴承载荷。平衡重的位置:曲柄的反方向上(或其背面)平衡重的类型:整体式、装配式防止曲轴的
14、轴向窜动,采用止推装置进行轴向定位。类型:翻边轴瓦:轴瓦两侧各翻出一侧面立边,来挡住曲轴的轴向移动。但工艺复杂,成本高,很少采用。止推片:半环状钢片,装在主轴承盖槽内。止推钢环:用于曲轴第一道主轴颈(自由端)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 3、曲拐的布置(1)一般规律1)各缸的作功间隔要尽量均衡,以使发动机运转平稳。2)连续作功的两缸相隔尽量远些,最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。3)V型发动机左右气缸尽量交替作功。4)
15、曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。(2)常见曲轴曲拐的布置1)四冲程四缸发动机曲拐布置2)四冲程四缸发动机点火顺序点火顺序:各缸完成同名行程的次序。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 另一发火次序:1-2-4-3 4、飞轮在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来,用以在其他行程中克服阻力,带动曲柄连杆机构越过上、下止点, 保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀,并使发动机有可能克服短时间的超载荷,同时将发动机的
16、动力传给离合器。三、配气机构一、功用1、按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭气缸的进、排气门,使新鲜可燃混合气(汽油机 )或空气(柴油机 )得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出。2、充量系数在进气行程中, 实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页,共 32 页 - - - - - - - - - - c=M/M0 M 进气过程中,实际进入气缸
17、的新气的质量;Mo在理想状态下,充满气缸工作容积的新气质量。充气效率越高越好,而其大小与配气机构结构有直接的关系。配气机构的构造二、气门的布置型式1、气门顶置式2、气门侧置式已很少使用。曲轴与凸轮轴传动比为2:1 凸轮轴的布置型式精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 三、凸轮轴的传动方式传动方式传动路线特点应用齿轮传动曲轴正时齿轮(钢)凸轮轴正时齿轮(铸铁或胶木)工作可靠,啮合平稳、噪声小凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动曲轴链条凸
18、轮轴正时齿轮可靠性、耐久性略差,噪声大,造价高凸轮轴上置式配气机构齿形带传动曲轴齿形皮带凸轮轴正时齿轮成本低,但工作性能好凸轮轴上置式配气机构四、每缸气门数及排列方式1)一般发动机都是每缸两个气门为进一步改善气缸的换气,在可能的情况下, 应尽量加大气门的直径,特别是进气门的直径。由于燃烧室尺寸的限制,气门直径最大一般不超过气缸直径的一半。因此很多新型汽车发动机上多采用每缸4气门,甚至 5气门的结构,23个进气门, 2个排气门。2)四气门时,气门排列方案有两种精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第
19、16 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 五、气门间隙发动机工作时, 气门将因温度的升高而膨胀。如果气门及其传动件之间在冷却时无间隙或间隙过小, 则在热态下, 气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和作功行程中的漏气,从而使功率下降,严重时甚至不易起动。为了消除这种现象,通常在发动机冷态装配时,在气门与其传动机构中留有一定的间隙,以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙称为气门间隙。气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时,进气门的间隙0.250.3mm,排气门的间隙为0.30.35mm。如果间隙过小,发动机在热态下可能发生漏气,导致功
20、率下降甚至气门烧坏。如果气门间隙过小,则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声, 而且加速磨损, 同时也会使得气门开启的持续时间减少,气缸的充气及排气情况变坏。B11,B12进气门的间隙0.080.12mm,排气门的间隙为0.250.29mm 六、配气相位配气相位就是进、排气门的实际开闭时刻,通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环行图来表示。这种图形称为配气相位图。在排气行程接近终了,活塞到达上止点之前,即曲轴转到离曲拐的上止点位置还差一个角度 时,进气门便开始开启,直到活塞过了下止点重又上行,即曲轴转到曲拐下止点位置以后一个角度 时,进气门才关闭。这样,整个进气行程持续时间相当
21、于曲轴转角1800+ + 。角一般为 100300, 角一般为 400800。进气提前开启的目的,是为了保证进气行程开始时,进气门已开大, 新鲜气体能顺利地充入气缸,当活塞到达下止点时,气缸内压力仍低于大气压力,在压缩行程开始阶段,活塞上移速度较慢的情况下,仍可以利用气流惯性和压力差继续进气,因此进气门晚关一点是有利于A 同名气门排成两列B 同名气门排成一列精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 充气的。同样,作功行程接近终了,活塞到
22、达下止点前,排气门变开始开启,提前开启角度 一般为400800。经过整个排气行程,在活塞越过上止点后,排气门才关闭,排气门关闭的延迟角一般约为 100300。整个排气过程的持续时间相当于曲轴转角1800+ + 。排气门提前开启的原因:当作功行程的活塞接近下止点时,气缸内的气体虽有0.30.4MPa的压力,但就活塞而言,作用不大,这时若稍开排气门,大部分废气在此压力作用下可迅速自缸内排出;当活塞到下止点时,气缸内压力已大大下降,这时排气门的开度进一步增加,从而减少了活塞上行时的排气阻力,高温废气迅速排出,还可防止发动机过热。当活塞到达下止点时,燃烧室内的废气压力仍高于大气压力,加之排气时气流有一
23、定的惯性,所以排气门迟一点关,可以使废气排放得较干净。四缸机,每完成一个工作循环,曲轴转两周凸轮轴只转一周,在这一期间,每个气缸都要进行一次进气(排气) ,各缸进气(排气)时间间隔相等,即各缸进气(排气)凸轮彼此间夹角均为 900。六缸机 600 定时齿轮小齿轮大齿轮的传动比为2:1 在装配曲轴和凸轮轴的时候,必须将定时齿轮记号对准,以保证正确的配气相位和发火时刻。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页,共 32 页 - - - - - - - - - - 四、供给系一、汽油机供给系的功
24、用和组成1、功用:储存、输送、清洁燃料,根据发动机工况,供给汽缸一定浓度的可燃混合气,并将燃烧后的废气排入大气。组成:?汽油供给装置?空气供给装置?混合气形成装置?废气排出装置2、汽油的抗爆性:在燃烧中,避免产生爆燃的能力。(辛烷值越高,抗爆性越强)二、混合气浓度的表示方法过量空气系数 我国使用空燃比国外常用1、爆燃:终了混合气的快速自燃。终了混合气内部最适宜着火部位已出现了一个或数个火焰中心,并从这些中心以很高的速率(或伴随着冲击波)传播火焰,迅速将终燃混合气燃烧完毕。汽油机爆燃时,一般发出金属振音(敲缸)轻微爆燃时,发动机功率略有增加。强烈爆燃时,发动机功率下降,工作不稳定。转速下降,发动
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