汽车发动机构造与维修(代洪)05820第1章发动机构造与维修基础知识课件.ppt
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1、第一章第一章 发动机构造与维修基础知识发动机构造与维修基础知识 一、发动机的总体构造一、发动机的总体构造 发动机是很多机构和系统组成的复杂机械,随着现代汽车电控化的发展,发动机的结构型式越来越多,即使是同一类型的发动机,其具体结构也有区别,但无论哪种类型的发动机,其基本结构都是相似的。 下面以汽油发动机为例,介绍发动机的总体构造。 汽油机通常由两大机构、五大系统组成;柴油机由两大机构、四大系统(较汽油机少点火系)组成。 (一)、(一)、 汽油发动机的两大机构是汽油发动机的两大机构是: 1曲柄连杆机构:主要由缸盖、缸体、油底壳、活塞、连杆、曲轴及飞轮等组成。其作用是实现功能转换。 2配气机构:主
2、要由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、凸轮轴传动机构等组成。其作用是适时开关进、排气门,以便可燃混合气能及时进入气缸、废气能及时从缸内排出。 (二)、汽油发动机的五大系统是(二)、汽油发动机的五大系统是: 1燃料供给系:主要由汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等组成,现在汽车燃料供给系去掉化油器使用电子控制系统。电控燃油喷射系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成,其作用是将汽油和空气混合成一定数量和一定浓度的混合气供入气缸,并将着火燃烧后的废气从发动机排出。 2点火系:点火系的功用是根据发动机的工作需要,及时地点燃气缸内的混
3、合气。按对点火时刻的控制方式不同,点火系可分为传统点火系、普通电子点火系和电控点火系。 3冷却系:主要由水泵、散热器、冷却水套、风扇、节温器等组成。其作用是把受热机件感受的多余热量散发到大气中去,以保证发动机在正常温度下工作。 4. 润滑系:主要由机油泵、集滤器、润滑油道、机油粗滤器、机油细滤器、限压阀等组成。其主要功用是将机油送到各摩擦副间,以减少它们之间的摩擦与磨损。 5. 起动系:主要由起动机及其附属装置等组成。其功用是起动发动机,使发动机由静止状态进入到正常工作状态。 二、发动机的分类二、发动机的分类 (一)、按使用燃料分(一)、按使用燃料分 按使用燃料不同,可分为柴油机、汽油机,现在
4、还出现了按使用燃料不同,可分为柴油机、汽油机,现在还出现了CNG发动机、发动机、LPG发动机、双燃料发动机、乙醇发动机、乙发动机、双燃料发动机、乙醇发动机、乙醚发动机等。醚发动机等。 (二)、按活塞运动方式分(二)、按活塞运动方式分 按活塞运动方式不同,汽车用内燃机可分为往复活塞式发动机和旋转活塞式发动机。现代汽车发动机多采用往复活塞式发动机。 往复活塞式发动机按完成一个循环的冲程数分四冲程发动机和二冲程发动机。 1四冲程发动机:活塞移动四个行程或曲轴转两圈(7200)发动机完成一个工作循环。 2二冲程发动机:活塞移动两个行程或曲轴转一圈(3600)发动机完成一个工作循环。 (三)、按冷却方式
5、分水冷式发动机和风(三)、按冷却方式分水冷式发动机和风冷式发动机冷式发动机 (四)、按点火方式分压燃式发动机和点(四)、按点火方式分压燃式发动机和点燃式发动机燃式发动机 (五)、按进气方式分增压式发动机和非(五)、按进气方式分增压式发动机和非增压发动机增压发动机 (六)、按气缸数目分单缸发动机和多缸(六)、按气缸数目分单缸发动机和多缸发动机发动机汽车的心脏发动机第二节第二节 发动机的工作原理发动机的工作原理一、发动机结构基本术语:一、发动机结构基本术语:v上止点上止点v下止点下止点v活塞行程活塞行程(S)v曲柄半径曲柄半径(R)v气缸工作容积气缸工作容积(V h )v发动机排量发动机排量(VL
6、)v燃烧室容积燃烧室容积(Vc )v气缸总容积气缸总容积(Va )v压缩比(压缩比() 发动机的工作循环发动机的工作循环 二冲程发动机二冲程发动机 四冲程发动机四冲程发动机 上止点 下止点 气缸工作容积活塞行程活塞行程燃烧室容积燃烧室容积气缸总容积气缸总容积发动机排量发动机排量压缩比压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和温度过高,在燃温度过高,在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播,形率向外
7、传播,形成压力波,以声成压力波,以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。还会引起发动机过热,还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂,火门烧毁、轴瓦破裂,火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面点火表面点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处(如排气门头,火如排气门头,火花塞电极,积炭花塞电极,积炭处处)点燃混合气产点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。伴有强烈的较
8、沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增加,寿命降机件负荷增加,寿命降低。低。发动机的简单工作原理发动机的简单工作原理 (一)、四行程汽油机的工作原理(一)、四行程汽油机的工作原理1、进气行程、进气行程2、压缩行程、压缩行程3、作功行程、作功行程4、排气行程、排气行程四行程四行程汽油机汽油机的工作原理的工作原理汽油发动机四个行程的图示1.进气行程进气行程.压缩行程压缩行程.作功行程作功行程4.排气行程排气行程每一行程工作的具体分析如下每一行程工作的具体分析如下进气行程进气行程排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启进气终了时气缸内进气终了时气缸内压
9、强压强为为0.0740.093Mpa,温度温度上升至上升至353403K压缩行程进气门关闭排气门关闭温度600700K, 压力0.61.5 MPa活塞做功行程进气门关闭排气门关闭瞬时最高:温度22002800 K, 压力35MPa作功终了:温度13001600 K, 压力0.30.5 MPa 活塞排气行程排气行程进气门关闭排气门打开残余废气温度9001200 K 压力0.1050.115 MPa活塞(二)四行程(二)四行程柴油机柴油机工作原理工作原理 与汽油机工作原理相比,只有一个行程即与汽油机工作原理相比,只有一个行程即作功行程中,柴油机由于用的柴油粘度比作功行程中,柴油机由于用的柴油粘度比
10、汽油大、不易蒸发,且自然温度又较汽油汽油大、不易蒸发,且自然温度又较汽油低,所以采用的是低,所以采用的是压缩自燃式点火压缩自燃式点火四行程柴油机各行程示意图四行程柴油机各行程示意图新鲜空气新鲜空气开始喷油开始喷油进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢?共同点1.1.每个工作循环曲轴转两转每个工作循环曲轴转两转(720(720) )每一行程曲轴转半转每一行程曲轴转半转(180(180) ),进气行程是进气门开启,排气行程是排气门,进气行程是进气门开启,排气行程是排气门开启,其余两个
11、行程进、排气门均关闭。开启,其余两个行程进、排气门均关闭。2.2.四个行程中,只有作功行程产生动力,其它三个行程四个行程中,只有作功行程产生动力,其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,虽然作功行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,虽然作功行程是主要行程,但其它三个行程也不可缺少。是主要行程,但其它三个行程也不可缺少。3.3.发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲轴旋转完发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程,着火后,完成作功行程,依靠曲成进气、压缩行程,着火后,完成作功行程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程,以后轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的
12、行程,以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。的工作循环发动机无需外力就可自行完成。 不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合,汽油与空气缸外混合,进入可燃混合气进入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器(三)二行程汽油机的工作原理(三)二行程汽油机的工作原理压缩混合气压缩混合气排气孔排气孔进气孔进气孔进气换气孔点火燃烧点火燃烧火花塞排气 二行程汽油机的气缸上有三个孔,利用这三个孔分别在一定时刻被活塞打开或关闭进行进气、换气和排气的。工作原
13、理如下:活塞向上运动,将三个孔都关闭,活塞上部开始压缩,当活塞继续上行时,活塞下方打开了进气孔,可燃混合气进入曲轴箱,活塞接近上止点时,火花塞点燃混合气,气体燃烧膨胀,推动活塞向下运动,进气孔关闭,曲轴箱内的混合气受到压缩,当活塞接近下止点时,排气孔打开,排出废气,活塞再向下运动,扫气孔打开,受到压缩的混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内,并扫除废气。 第一行程:活塞从下止点向上止点运动,事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩,新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 第二行程:活塞从上止点向下止点运动,活塞上方进行作功过程和换气过程,而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。 (四)、二行
14、程柴油机的工作原理(四)、二行程柴油机的工作原理 二行程柴油机和二行程汽油机工作类似,所不同的是,柴油机进入气缸的不是可燃混合气,而是纯空气。例如带有扫气泵的二行程柴油机工作过程如下图 第一行程:活塞从下止点向上止点运动,行程开始前不久,进气孔和排气门均以开启,利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭,排气门也关闭,空气受到压缩,当活塞接近上止点时,喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室,燃油和空气混合后燃烧,使气缸内压力增大。 第二行程:活塞从上止点向下止点运动,开始时气体膨胀,推动活塞向下运动,对外作功,当活塞下行到大约2/3行程时,排气门开启,排出废气,气缸内压力降低,
15、进气孔开启,进行换气,换气一直延续到活塞向上运动1/3行程进气孔关闭结束 三、多缸发动机的工作三、多缸发动机的工作 前面介绍的是单缸发动机的工作过程,而现代汽车发动机都是多缸四行程发动机,多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程相比,发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的,都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程。 但是单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功,其余三个行程不作功,即曲轴转两圈,只有半圈作功,所以运转平稳性较差,功率越大,平稳性就越差。为了使运转平稳,单缸机一般都装有一个大飞轮。而多缸发动机的作功行程是依次轮流的,按照工作顺序作功,即曲轴转两圈交替作功,因此,运转平稳
16、,振动小,不需要装大飞轮。缸数越多,作功间隔角越小,同时参与作功的气缸越多,发动机运转越平稳。多缸机使用最多的有四缸发动机,六缸发动机和八缸发动机。 为了使发动机运转平稳,除少数发动机因结构限制外,各缸作功间隔角大都均等。如四冲程六缸发动机各缸作功间隔角为 即曲轴每转1200就有一个气缸作功,各缸作功行程略有搭接,这样发动机运转较单缸发动机平稳得多。另外,由于各缸的作功行程为其它缸的准备行程提供动力,所以贮存能量的飞轮也较单缸发动机小得多。多缸发动机各缸作功行程发生的顺序,称为发动机的工作顺序或点火顺序 图1-6 四、六缸发动机的点火顺序和作功重叠示意图a) 四缸,工作顺序1-2-4-3 b)
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