汽车发动机的作用和工作原理课件

第一节发动机的作用和基本工作原理一、发动机的作用发动机是将其他形式的能量转化为机械能的机器。它把液体或者气体的化学能通过燃烧转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是汽车的动力装置，是整个汽车的心脏部分。思考发动机的工作原理是什么？它又是如何运转的呢？二、发动机的基本术语上止点下止点活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(Vh)发动机工作容积(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)压缩比曲轴回转中心曲柄三、四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机：曲轴旋转二周，活塞往复4个行程完成一个工作循环，称为4冲程发动机。一个工作循环：进气、压缩、做工、排气四冲程发动机按燃油种类的不同可分为：汽油机和柴油机。进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa1、四冲程汽油机的工作原理工作特征：进气门开，排气门关，活塞下行。进气结束时曲轴转角为0--180°...压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/Vc温度600~800K，压力600~1500kPa工作特征：进气门关，排气门关，活塞上行。压缩结束时曲轴转角为180°---360°作功行程进气门关闭排气门关闭瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa作功终了：温度1500~1700K，压力300~500kPa工作特征：进气门关，排气门关，活塞下行。做工结束时曲轴转角为360°--540°活塞排气行程进气门关闭排气门打开温度900~1200K压力105~125kPa残余废气工作特征：进气门关，排气门开，活塞上行。排气结束时曲轴转角为540°--720°活塞总之，四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个行程，完成一个工作循环。活塞在上、下止点间每移动一个行程，曲轴转过180°角。四冲程汽油发动机每完成一个工作循环，活塞移动四个行程，曲轴转过两周（720°）。其中进气和做功行程活塞都是由上止点移动到下止点；压缩和排气行程活塞都是由下止点移动到上止点。四个行程中，只有做工行程做工，其他三个行程都是通过飞轮的惯性来驱动的。小结1.发动机的作用2.发动机的基本术语3.四冲程汽油发动机的工作原理练习1、压缩行程是如何工作的？2、什么是压缩比？3、什么是发动机的排量？4、四冲程汽油发动机工作原理是什么?复习1）汽车的发展史。2）汽车的组成部分。3）发动机的组成部分。4）发动机的类型。二、四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300~370K压力800~900kPa温度800~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力5~10MPa温度800~1000K压力105~400kPa终了：温度800~1000K压力105~400kPa思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？共同特点：1每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。2只有作功行程产生动力。思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？不同点汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器§2.3二冲程发动机的工作原理•二冲程发动机•二冲程汽油发动机工作原理•二冲程柴油发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构二、二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。§2.4发动机的分类车用内燃机水冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机单列式发动机双列式发动机§2.5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连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮■配气机构■曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用ε表示。ε=Va/Vc现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。压缩比过大的不良后果返回压缩比过大的不良后果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。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。返回四冲程发动机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程370~44075~90kPa压缩行程600~800600~1500kPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程900~1200105~125kPa柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)压力进气行程320~350800~900kPa压缩行程800~10003~5MPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程800~1000105~125kPa主编：沈锦机械工业出版社汽车底盘概述汽车传动系统汽车制动系统汽车行驶系统汽车转向系统1.2汽车底盘的组成汽车底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动并按驾驶员的操控而正常行驶的部件。汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。第1章汽车底盘概述1.2汽车底盘的组成1．传动系汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及它们之间的协调变化等功能，使汽车有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动车轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地接合或彻底、迅速地分离。传动系包括：离合器，变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴等部分。第1章汽车底盘概述1.2汽车底盘的组成2．行驶系汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且能与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。行驶系包括：车架，车桥，悬架和车轮等部分。第1章汽车底盘概述1.2汽车底盘的组成3．转向系汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动状态互相转换。转向系包括：转向操纵机构、转向器、转向传动机构等部分。第1章汽车底盘概述1.2汽车底盘的组成4．制动系制动系是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。制动系包括：制动器、制动传动装置。现代汽车制动系中还装设了制动防抱死装置。第一章汽车底盘概述第一部分汽车传动系统汽车底盘构造与检修传动系概述离合器手动变速器自动变速器万向传动装置驱动桥四轮驱动/全轮驱动系统汽车巡航控制系统2.1传动系的作用及组成2.1.2传动系的组成及各总成的功用1．机械式传动系主要由离合器，手动变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。第2章传动系概述2.1传动系的作用及组成2.1.2传动系的组成及各总成的功用2．液力机械式传动系主要由液力机械变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。第2章传动系概述2.2汽车驱动形式与传动系统布置2.2.2传动系统的布置形式1．发动机前置后轮驱动(FR)FR的优点是：附着力大，易获得足够的驱动力，整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。缺点是：传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘座舱的传动轴占据了舱内的地台空间。第2章传动系概述a)发动机纵向布置b)发动机横向布置2.2汽车驱动形式与传动系统布置2.2.2传动系统的布置形式2．发动机前置前轮驱动(FF)FF的优点是：降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR强。缺点是：上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、工作条件恶劣。第2章传动系概述2.2汽车驱动形式与传动系统布置2.2.2传动系统的布置形式3．发动机中置后轮驱动(MR)MR的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。第2章传动系概述2.2汽车驱动形式与传动系统布置2.2.2传动系统的布置形式4．发动机后置后轮驱动(RR)RR的优点是：结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点是：后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。第2章传动系概述2.2汽车驱动形式与传动系统布置2.2.2传动系统的布置形式5．四轮驱动(4WD)4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。第2章传动系概述4.1概述4.1.1变速器的功用1．实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作；2．实现汽车倒驶。由于内燃机是不能反向旋转的，利用变速器的倒档，实现汽车的倒向行驶；3．必要时中断传动。利用变速器中的空档，中断动力传递，使发动机能够起动和怠速运转，满足汽车暂时停车或滑行的需要；4．实现动力输出，驱动其他机构。如有需要，可将变速器作为动力输出器，驱动其他机构。如自卸车的液压举升装置等。第4章手动变速器4.1概述4.1.2变速器的类型1．按传动比变化方式分类（1）有级变速器。目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比，传动比成阶梯式变化。轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-6个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。（2）无级变速器。其传动比在一定范围内可连续地变化。常见的有电力式和液力式两种，多用液力式。（3）综合式变速器。它是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，目前应用较多。第4章手动变速器4.1概述4.1.2变速器的类型2．按操纵方式不同分类（1）手动操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档。这种变速器的换档机构简单，工作可靠并且经济省油，目前应用最广。（2）自动操纵式变速器。其传动比的选择和换档是自动进行的。所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板和制动装置来控制车速。此种方式因操作简便，目前运用较多。（3）半自动操纵式变速器。此种变速器有两种形式：一种是几个常用档位可自动操纵，其余几个档位由驾驶员操纵；另一种是预选式的，即驾驶员先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通自动控制和执行机构进行自动换档。第4章手动变速器5.1概述5.1.1自动变速器的基本组成及作用自动变速器是一种能实现自动变速、连续变矩的动力传动装置。它从低档自动换到高档，无需驾驶员进行离合器操作。具有操作方便；换档平稳、乘坐舒适；过载保护性好等特点