清华大学汽车构造I2汽车发动机基本知识学习教案.pptx

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1、会计学1清华大学汽车清华大学汽车(qch)构造构造I2汽车汽车(qch)发发动机基本知识动机基本知识第一页，共79页。汽车(qch)发动机基本知识汽车及其动力概况(gikung)汽车总体结构汽车(qch)发动机工作原理汽车发动机的分类发动机的总体构造发动机的主要性能指标与特性内燃机产品名称和型号编制规则第1页/共79页第二页，共79页。按活塞(husi)运动方式汽车发动机的分类活塞运动方式(fngsh)往复活塞式（Reciprocating engine)旋转(xunzhun)活塞式（Rotary engine/Wankel engine）第2页/共79页第三页，共79页。MAZDA公司(n

2、s)转子发动机用于运动型轿车(jioch)第3页/共79页第四页，共79页。按燃料(rnlio)种类汽车(qch)发动机的分类燃料汽油机（Gasoline engine）柴油机（Diesel engine)其它(qt)燃料发动机（Alternative engine)第4页/共79页第五页，共79页。类型工作特征备注着火方式混合气形成方法汽油机火花点火化油器供油，缸外混合趋于淘汰进气道汽油喷射，缸外混合当前主流缸内汽油喷射趋向发展柴油机压缩自然缸内柴油喷射其它燃料发动机火花点火缸外混合或缸内喷射在结构上与汽油机不同之处只在于燃料供给系统少量柴油引燃缸外混合或缸内喷射有柴油和气体燃料两套燃料供给

3、系统第5页/共79页第六页，共79页。汽油机柴油机第6页/共79页第七页，共79页。氢燃料(rnlio)发动机第7页/共79页第八页，共79页。BMW汽油(qyu)、氢双燃料发动机第8页/共79页第九页，共79页。汽车(qch)发动机的分类冲程二冲程（Twostroke)按行（冲）程四冲程（Fourstroke)第9页/共79页第十页，共79页。第10页/共79页第十一页，共79页。二冲程发动(fdng)机二冲程发动(fdng)机按扫气方式分为曲轴箱扫气式，用于小型汽油机扫气泵式，用于大型柴油机曲轴箱扫气式扫气泵(qbng)式第11页/共79页第十二页，共79页。二冲程汽油机（1）第一(dy)

4、冲程活塞由下止点运动到上止点；扫 气：下止点时，进气阀关闭；排气口和扫气口开启(kiq)；曲轴箱内的可燃混合气经扫气口进入气缸，将废气经排气口扫出；活塞继续向上(xingshng)止点运动，活塞头部将扫气口关闭，停止扫气；但排气口未关闭，废气和部分混合气继续排出；压 缩：活塞将排气口关闭，缸内可燃混合气被压缩，直至上止点。进气：活塞到达上止点之前时，曲轴箱容积随活塞上移增大，形成真空度，进气阀开启，混合气进入曲轴箱。第12页/共79页第十三页，共79页。二冲程汽油机（2）第二(d r)冲程活塞由上止点运动到下止点；燃 烧：压缩过程终了时，火花(huhu)塞点火，可燃混合气燃烧，燃烧气体膨胀作功

5、。此时，进气阀仍开启，混合气继续进入曲轴箱。随着活塞(husi)下移，进气阀关闭。此后向下止点运动使曲轴箱容积变小，其中混合气被预压缩。排 气：活塞(husi)打开排气口，废气排出，作功过程结束；扫 气：继而活塞又将扫气口开启，可燃混合气经扫气口进入气缸，扫除废气（扫气）。直至下一活塞行程扫气口被关闭。第13页/共79页第十四页，共79页。第14页/共79页第十五页，共79页。第15页/共79页第十六页，共79页。二冲程汽油机（3）示功图第16页/共79页第十七页，共79页。二冲程柴油机（1）第一(dy)冲程活塞由下止点运动(yndng)到上止点；扫 气：当活塞还处于下止点时，进气口和排气门均

6、已开启。扫气泵将纯净的空气增压到0.120.14 MPa后，经空气室和进气口送入气缸，扫除其中的废气(fiq)。废气(fiq)经气缸顶部的排气门排出。压 缩：当活塞上移将进气口关闭的同时，排气门也关闭，进入气缸内的空气开始被压缩。活塞运动至上止点，压缩过程结束。第17页/共79页第十八页，共79页。二冲程柴油机（2）第二(d r)冲程活塞由上止点运动到下止点；作 功：压缩(y su)行程结束后，高压柴油经喷油器喷入气缸，并自行着火燃烧。高温高压的燃烧气体推动活塞作功。排气：当活塞下移2/3行程(xngchng)时，排气门开启，废气经排气门排出。扫 气：活塞继续下移，进气口开启，来自扫气泵的空气

7、经进气口进入气缸进行扫气。第18页/共79页第十九页，共79页。第19页/共79页第二十页，共79页。NewSulzerDieselRTA-seriesLow-speedTwo-stroke Diesel Engines1480-48600 kW2000-66120 bhp196-54 rpm第20页/共79页第二十一页，共79页。四冲程 vs.二冲程四冲程二冲程工作(gngzu)循环曲轴每转二圈一个工作循环，作功一次。曲轴每转一圈一个工作循环，作功一次。旋转(xunzhun)角速度比较均匀换气(hun q)时间进、排气持续时间长，重叠期小换气质量好。换气时间短（1/3），进、排气过程几乎同时

8、进行，换气质量差结构复杂性有进、排气门，结构复杂无进、排气门，结构简单（曲轴箱扫气式）第21页/共79页第二十二页，共79页。汽车(qch)发动机的分类着火按着火方式(fngsh)火花(huhu)点火（Spark Ignition）压缩着火（Compression Ignition）第22页/共79页第二十三页，共79页。火花塞第23页/共79页第二十四页，共79页。汽车发动机的分类冷却(lngqu)按冷却(lngqu)方式水冷风冷（Air cooling）（Water cooling）第24页/共79页第二十五页，共79页。护罩电动(din dn)风扇散热器齿型带轮缸盖水套缸体水套水泵(sh

9、ubng)水套排气管节气门热水管膨胀(png zhng)箱盖膨胀(png zhng)箱膨胀(png zhng)箱管风扇双速热敏开关进水软管排气管出水软管过热蒸气接暖风装置Santana 2000水冷第25页/共79页第二十六页，共79页。风冷第26页/共79页第二十七页，共79页。汽车(qch)发动机的分类进气方式按进气(jn q)状态非增压(zn y)/自然吸气（Naturally aspiration）增压（Turbocharging/Supercharging）自然吸气第27页/共79页第二十八页，共79页。涡轮增压(zn y)第28页/共79页第二十九页，共79页。汽车发动机的分类(f

10、n li)气缸排列按气缸(q n)排列直列（In-line）V型（V-type）对置（Box engine）W型（W-type）第29页/共79页第三十页，共79页。In-lineDouble piston engineH engineV engineOpposed piston engineW engineRadial engineBoxer engine or180 V engineTriangle engine第30页/共79页第三十一页，共79页。直列第31页/共79页第三十二页，共79页。V型第32页/共79页第三十三页，共79页。W型第33页/共79页第三十四页，共79页。第34页

11、/共79页第三十五页，共79页。W型第35页/共79页第三十六页，共79页。W型第36页/共79页第三十七页，共79页。活塞运动(yndng)方式汽车发动机的分类(fn li)归纳燃料种类行（冲）程气缸(q n)排列气缸数着火方式进气状态冷却方式第37页/共79页第三十八页，共79页。汽车发动机的分类主流汽油机火花点火柴油机压缩(y su)着火自然吸气增 压水多直V冷缸(3 16)列(3 6)型(6 16)第38页/共79页第三十九页，共79页。汽车(qch)发动机基本知识汽车及其动力概况(gikung)汽车总体结构汽车(qch)发动机工作原理汽车(qch)发动机的分类发动机的总体构造发动机的

12、主要性能指标与特性内燃机产品名称和型号编制规则第39页/共79页第四十页，共79页。发动机的总体(zngt)构造（1）第40页/共79页第四十一页，共79页。个机构(jgu)统两个(lin)五发动机的总体(zngt)构造（2）机体曲柄连杆机构气门机构供给系统润滑系统冷却系统点火系统起动系统第41页/共79页第四十二页，共79页。机体(jt)缸盖缸体第42页/共79页第四十三页，共79页。活塞(husi)连杆(lin n)曲轴(qzhu)飞轮曲柄连杆机构第43页/共79页第四十四页，共79页。气门(qmn)机构第44页/共79页第四十五页，共79页。供给(gngj)系统第45页/共79页第四十六

13、页，共79页。喷油器油轨油管燃油滤清器油压调节器燃油泵油箱(yuxing)汽油机燃油系统第46页/共79页第四十七页，共79页。进气(jn q)歧管节气门组件(z jin)空气(kngq)流量计空气(kngq)滤清器Santana 2000汽油机进气系统第47页/共79页第四十八页，共79页。柴油机燃油系统(xtng)第48页/共79页第四十九页，共79页。润滑(rnhu)系统第49页/共79页第五十页，共79页。冷却系统第50页/共79页第五十一页，共79页。ECU节气门位置(wi zhi)传感器双火花(huhu)点火线圈带集成(j chn)驱动级水温传感器曲轴位置和转速传感器点火开关蓄电池

14、氧传感器火花塞点火系统第51页/共79页第五十二页，共79页。起动(q dn)系统第52页/共79页第五十三页，共79页。两个(lin)个统发动机的总体(zngt)构造（3）五机体曲柄(qbng)连杆机构机构气门机构供给系统润滑系统冷却系统点火系统起动系统第53页/共79页第五十四页，共79页。第54页/共79页第五十五页，共79页。汽车(qch)发动机基本知识汽车(qch)及其动力概况汽车(qch)总体结构汽车发动机工作原理(yunl)汽车发动机的分类发动机的总体构造发动机的主要性能内燃机产品名称和型号编制规则第55页/共79页第五十六页，共79页。发动机的主要(zhyo)性能动力性指标表征

15、发动机作功能力(nngl)大小燃油经济性指标发动机热效率和燃油消耗率特性(txng)速度特性负荷特性环境性能指标指发动机排放品质和噪声水平强化指标指发动机承受热负荷和机械负荷的能力工况负荷第56页/共79页第五十七页，共79页。发动机的主要性能(xngnng)动力性指标（1）动力性指标(zhbio)有效转矩 Te指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩，通常用Te表示，单位(dnwi)为N m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的转矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净转矩。第57页/共79页第五十八页，共79页。10 =式中：Te 有效(yuxio)转矩（N

16、m）n 曲轴转速（r/min）。e eP=T Te n955032 n60(kW)发动机的主要性能动力性指标（2）动力性指标有效功率 Pe指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效转矩和曲轴转速(zhun s)的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速(zhun s)，然后用下面公式计算出有效功率。第58页/共79页第五十九页，共79页。发动机的主要性能动力性指标（3）动力性指标平均有效压力 pme单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，单位MPa。P me 可以看作是一个假想的、

17、平均不变的压力作用(zuyng)在活塞顶上，使活塞移动一个冲程所作的功，即每循环所作的有效功。平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。WeVhpme =第59页/共79页第六十页，共79页。经济性指标(zhbio)有效热效率 e燃料燃烧所产生的热量转化(zhunhu)为有效功的百分数称为有效热效率。有效热效率越高，发动机的经济性越好。发动机的主要(zhyo)性能经济性指标（1）第60页/共79页第六十一页，共79页。有效燃油消耗(xioho)率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗(xioho)的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗(xioho)率ge 是最小值。发动机的主

18、要性能经济性指标(zhbio)（2）经济性指标(zhbio)有效燃油消耗率 ge燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，燃油消耗率通常用g e 表示，单位g/kW h.g e =1000G TPe(g/kW h)GT每小时(xiosh)的燃油消耗量（kg/h）Pe 有效功率（kW）第61页/共79页第六十二页，共79页。发动机的主要(zhyo)性能环境性能环境(hunjng)性能指标排放(pi fn)有害气体CO、HC、NOx颗粒物PM二氧化碳CO2噪声世界各国都有法规限制排放和噪声第62页/共79页第六十三页，

19、共79页。发动机的主要性能强化(qinghu)指标强化(qinghu)指标升功率(gngl)PL发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率，单位kW/L。升功率越大，发动机的作功能力越强，热负荷和机械负荷高。第63页/共79页第六十四页，共79页。发动机的主要(zhyo)性能工况和负荷工况发动机在某一时刻的运行(ynxng)状态。以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为发动机转速。负荷(fh)率内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。第64页/共79页第六十五页，共79页。发动机的主要(zhyo

20、)性能特性（1）发动机的特性(txng)发动机的主要(zhyo)性能指标（如有效转矩Te，有效功率Pe，有效耗油率等）随其运转工况(负荷、转速)变化而变化的关系称为发动机的特性。速度特性负荷特性第65页/共79页第六十六页，共79页。发动机的主要(zhyo)性能特性（2）速度特性性能指标随发动机曲轴转速(zhun s)变化的关系称为发动机的速度特性(txng)。汽油机功率转矩燃油消耗率第66页/共79页第六十七页，共79页。第67页/共79页第六十八页，共79页。矩燃油消耗率功率发动机的主要性能(xngnng)特性（3）排气温度转柴油机速度(sd)特性第68页/共79页第六十九页，共79页。第

21、69页/共79页第七十页，共79页。发动机的主要性能(xngnng)特性（4）负荷特性性能指标随负荷变化(binhu)的关系称为发动机的负荷(fh)特性。汽油机燃油消耗量燃油消耗率排气温度第70页/共79页第七十一页，共79页。燃油消耗量燃油消耗率发动机的主要性能(xngnng)特性（5）排气温度柴油机负荷(fh)特性第71页/共79页第七十二页，共79页。发动机的主要(zhyo)性能环境(hunjng)性能指标经济性指标动力性指标(zhbio)强化指标(zhbio)特性速度特性负荷特性工况负荷第72页/共79页第七十三页，共79页。汽车(qch)发动机基本知识汽车及其动力概况(gikung)

22、汽车总体结构汽车发动机工作原理(yunl)汽车发动机的分类发动机的总体构造发动机的主要性能内燃机产品名称和型号编制规则第73页/共79页第七十四页，共79页。内燃机产品名称和型号(xngho)编制规则（1）国家标准(GB72591)内燃机产品名称和型号(xngho)编制规则中对内燃机的名称和型号(xngho)作了统一规定。EQ12VE230ZCz：第二汽车制造厂，12缸，V型，二冲程，缸径230mm，水冷，增压(zn y)，船用主机、左机基本型第74页/共79页第七十五页，共79页。内燃机产品名称和型号(xngho)编制规则（2）型号(xngho)示例：汽油机1E65F：单缸，二冲程，缸径 6

23、5mm，风冷，通用型；EQ61001：二汽，六缸，直列，四冲程，缸径100mm，水冷，区分(qfn)符号 1表示第一种变型产品；BJ492QA：BJ为北京汽车制造厂代号，四缸，直列，四冲程，缸径 92mm，水冷，车用，区分符号 A表示变型产品。柴油机YZ6102Q：YZ为扬州柴油机厂代号，六缸，直列，四冲程，缸径 102mm，水冷，车用；10V120FQ：10缸，V型，四冲程，缸径 120mm，风冷，车用。第75页/共79页第七十六页，共79页。复习(fx)思考题（1）在结构上怎样描述一个汽车发动机？汽车发动机由哪些部分组成？下列名词(mng c)的含义是什么？工作(gngzu)循环，二冲程、

24、四冲程发动机的工作(gngzu)循环有何不同?上、下止点活塞行程气缸工作容积、燃烧室容积、发动机排量压缩比，汽油机、柴油机压缩比有何不同，为什么？工况负荷率第76页/共79页第七十七页，共79页。复习(fx)思考题（2）四冲程汽油机、柴油机的工作(gngzu)原理是什么？有何异同？二冲程汽油机、柴油机的工作(gngzu)原理有何异同？汽油机和柴油机在外观上如何区分？发动机用哪些(nxi)主要性能指标来评价？其含义各是什么？发动机有哪些(nxi)特性？有什么意义？第77页/共79页第七十八页，共79页。作业(zuy)1 一般情况下，怎样描述(mio sh)一个汽车发动机？以一款市场上比较畅销的汽车为例，从结构的角度(jiod)描述其发动机。2 汽油机和柴油机有何不同？怎样从外观上分辩出是哪种发动机？第78页/共79页第七十九页，共79页。