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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 汽车理论 > 2-2发动机构造234.
第一章发动机的总体构造和工作原理概述发动机的结构与基本术语往复活塞式内燃机的工作原理内燃机产品名称与型号编制规则(了解)发动机的性能指标与特性一、发动机的发展第一次重大突破:往复活塞式四冲程燃气内燃机1866年德国人奥托发明并使用。由于采用进气、压缩、作功和排气四冲程,改进后以汽油为燃料,发动机的热效率提高,发动机的质量却降低了70%。第二次重大突破:发明了压燃式发动机(即柴油机)1892年德国工程师狄塞尔发明了柴油机。由于采用高压缩比和膨胀比,热效率比当时其他发动机又提高了1倍。第三次重大突破:废气涡轮增压1926年,瑞士人布希(A.Buchi)提出了废气涡轮增压理论,利用发动机排出的废气能量来驱动压气机,给发动机增压,使发动机性能有很大提高。1956年,德国人汪克尔发明了转子式发动机,使发动机转速有大幅度提高。第四次重大突破:汽油喷射系统1967年德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统,使发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低,改善了动力性能。第一节概述我国发动机技术的发展状况20世纪50年代中期,我国开始成批制造汽车发动机。改革开放以后,汽车工业高速发展,我国先后从发达国家引进了一批较为先进的汽车发动机。同时我国自主开发和研制了一批具有较先进水平的车用发动机。荣威KV6应用在荣威750上的KV6发动机运用电子系统准确控制每缸4气门(进气与排气各两个气门)的进气与排气,先进的三段式进气管。吉利CVVTCVVT—JL4G18发动机是吉利集团历时三年,耗资数亿元自主开发的新一代轿车发动机。该机采用了全铝缸体缸盖、塑料进气歧管、先进的CVVT技术,能有效降低尾气的排放,使排放达到欧Ⅲ标准。奇瑞ACTECOACTECO发动机--第一款自主品牌V8发动机、自主品牌发动机产品线最长(排量从0.8L到4.0L)、ACTECO4.0V8发动机采用轻型全铝机身,每缸4气门,双顶置凸轮轴,采用CBR、VVT等尖端发动机燃油、正时控制系统。同时该款发动机上装备DOD(可变排量)技术,可以在高动力性和高经济性之间任意切换,并能够满足欧4排放标准。2010柴油机销量排名玉柴、一汽集团、潍柴、全柴、云内动力、东风汽车、东风朝柴、江西江铃、中国重汽和山东莱动柴油机重庆长安、上汽通用五菱、一汽-大众、五菱柳机、奇瑞汽车、东风日产、上海通用动力、北京现代、上海大众和神龙汽车2010汽油机销量排名二、发动机的分类发动机作为汽车的动力源大多是热能动力装置,简称热力机。热力机是借助工作介质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。热力机分内燃机和外燃机两种。直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工作介质的热机称为内燃机,反之则为外燃机。内燃机与外燃机相比,具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等优点。内燃机包括活塞式内燃机和燃气轮机。内燃机尤其是活塞式内燃机被广泛地用作汽车的动力装置。活塞式发动机的分类按活塞运动方式:往复活塞式、旋转活塞式按着火方式:压燃式、点燃式按所用燃料:汽油机、柴油机、气体燃料发动机按冷却方式:水冷式、风冷式按冲程数:四冲程、二冲程按进气状态:增压式、非增压式按气缸数目、排列方式:单缸、多缸、直列式、V型、对置式按活塞运动方式该车将搭载一款6LV12发动机,其百公里加速耗时4.3秒。与其它车型不同之处还有一点就是该车的尾气排放管是用来释放水蒸气及部分热量的。日本水燃料车,1公升水可跑1小时,这款汽车使用了一种名为膜电极组(MembraneElectrodeAssembly,MEA)的技术将水分解为氢气和氧气。saleenSaleens5sraptor概念车配备动力十足的5.0lv8发动机引擎,该发动机采用汽油燃料或含85%乙醇的混合燃料。这款引擎表现出650hp巨大的马力和630lb-ft的扭矩。对于60mph的短距离全速奔跑只需要3.2秒,最高时速可能达到200mph。F1赛车的发动机散热原理是水冷,在比赛时依靠迎风气流将散热器中循环水的热量带走。而在发车区时,引擎的冷却是靠安装在侧箱入口和进气管处的风扇来实现强制散热。法拉利最新单座赛车F150的发动机第二节发动机的结构与基本术语一、发动机的总体结构机体组1、机体组•结构:气缸体,气缸盖,曲轴箱,气缸垫,油底壳•安装运动件和附属机构的支承架;•整机的支承基础•作用:一、发动机的总体结构气缸盖罩气缸盖2、曲柄连杆机构热能――》机械能,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。组成:机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组3、配气机构功用:定时开关气门,吸入新鲜气体,排除废气组成:气门组、气门传动组4、燃料供给系统汽油机供给系功用供入一定数量和浓度的混合气,排出燃烧后的废气。柴油机燃料供给系功用把柴油和空气分别供入气缸,并排出的废气。组成:汽油/柴油供给装置,空气供给装置、进气管、排气管、排气消声器等。5、点火系统汽油机气缸盖上装有火花塞,其头部伸入燃烧室内。点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。6、冷却系统功用:将受热零件吸收部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。组成:冷却水套、水泵、风扇、水箱等。冷却系统7、润滑系统功用:润滑零件,减轻磨损。同时有清洗、冷却作用。组成:润滑油道、机油泵、滤清器、和阀门等组成8、起动系统功用:起动发动机曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。组成:起动机及其附属装置二、单缸发动机的基本结构三、发动机基本术语1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率活塞在气缸里作往复直线运动时,当活塞向上运动到最高位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置,称为上止点。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率活塞在气缸里作往复直线运动时,当活塞向下运动到最低位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置,称为下止点。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率活塞从一个止点到另一个止点移动的距离,即上、下止点之间的距离称为活塞行程。一般用s表示,对应一个活塞行程,曲轴旋转180°。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径,一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍,即s=2R活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积,称为气缸工作容积。一般用Vs表示:式中:D-气缸直径,单位mm;S-活塞行程,单位mm;1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率(L)SDπV62s104活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。一般用Vc表示。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用Va表示,显而易见,气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和,即Va=Vc+Vs1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率多缸发动机各气缸工作容积的总和,称为发动机排量。一般用Vst表示:式中:Vs-气缸工作容积;i-气缸数目。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率iVVsst压缩比是发动机中一个非常重要的概念,压缩比表示了气体的压缩程度,它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值,即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。式中:Va-气缸总容积;Vs-气缸工作容积;Vc-燃烧室容积;1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率cscscV1V=VVVVVca压缩比越大,在压缩行程结束时混合气的压力和温度就越高,燃烧速度就越快,发动机的功率越大,经济性越好。每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程,即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环11.工况12.负荷率内燃机在某一时刻的运行状况简称工况,以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。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称为负荷率,以百分数表示。负荷率通常简称负荷。发动机工作状况发动机运转状态表征:功率与转速负荷与转速发动机负荷:发动机在某一转速下的负荷:发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比不要把负荷和功率混淆。往复活塞式内燃机工作原理1、四冲程汽油机的工作原理2、四冲程柴油机的工作原理3、二冲程汽油机的工作原理4、二冲程柴油机的工作原理单缸四冲程汽油机的工作过程1、四冲程汽油机的工作原理(1)进气行程(2)压缩行程(3)作功行程(4)排气行程排气门关闭进气门开启活塞温度320~380K压力0.08~0.09MPa大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图: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0K=-273.15摄氏度进气门关闭排气门关闭活塞压缩比:ε=Va/Vc=6—12.5PVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~750K,压力0.8-1.5MPa(2)压缩行程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。压缩比过大的不良后果进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高:温度2200~2800K,压力3~6.5MPa作功终了:温度1200~1500K,压力0.35-0.5MPa(3)作功行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1100K压力0.105~0.12MPa残余废气排出(4)排气行程2、四冲程柴油机工作原理1800-20003、二冲程汽油机工作原理3、二冲程汽油机工作原理4、二冲程柴油机工作原理柴油机与汽油机性能比较柴油机优点:压缩比高热效率高燃油消耗率低,价格较低,燃料经济性能好排气污染少,排放性能较好。主要缺点:转速低,质量大噪声大,振动大制造和维修费用高。发动机主要性能与特性动力性指标有效转矩有效功率转速经济性能指标燃油消耗率环境指标排气品质噪声速度
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