发动机总论之发动机总体构造.ppt

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1、发动机零部件机零部件识别与与维护 发动机机总论之之总体体构造构造发动发动机机总论总论l发动机机总体构造体构造l发动机工作原理机工作原理l发动机基本理机基本理论发动发动机机总论总论l发动机基本理机基本理论一、性能指一、性能指标标（一）理（一）理论有效性能指有效性能指标 1、有效功率、有效功率Pe：有效功率是指：有效功率是指发动机运机运转时由曲由曲轴输出的功率，用出的功率，用Pe表示。其表示。其值可可由由发动机机测功机功机实际测得得，单位位Kw。2、有效扭矩、有效扭矩Me：有效扭矩是指：有效扭矩是指发动机运机运转时由曲由曲轴输出出给传动系的系的有效旋有效旋转力矩，用力矩，用Me表示，表示，单位位N

2、M。3、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率Ge：单位有效功的燃油消耗量称位有效功的燃油消耗量称为燃油消耗或燃油消耗或有效耗油率，用有效耗油率，用Ge表示。表示。Ge越小，表示越小，表示发动机曲机曲轴输出的出的净功率所消耗的燃油量越少。功率所消耗的燃油量越少。发动机机产品品说明明书中通常中通常给出出发动机的最低燃油消耗率。机的最低燃油消耗率。Ge实际上随上随发动机的工作状况改机的工作状况改变而而发生生变化的。化的。Ge值的大概范的大概范围：汽油汽油发动机机270410g/(Kwh)柴油柴油发动机机215285g/(Kwh)一、性能指一、性能指标标有效功率有效功率Pe（rpm/Kw）有效有效转矩矩Me

3、(rpm/NM)有效燃油消耗率有效燃油消耗率Ge（g/kwh）汽油汽油发动机曲机曲线图一、性能指一、性能指标标柴油柴油发动机曲机曲线图有效功率有效功率Pe（rpm/Kw）有效有效转矩矩Me(rpm/NM)一、性能指一、性能指标标n课外小知外小知识 发动机机动力的描述根据地区和国家的不同使力的描述根据地区和国家的不同使用的用的单位也不同，我国使用的位也不同，我国使用的单位位为：Kw。而。而在国外某些国家在国外某些国家习惯使用的使用的单位位则为：Ps(匹匹)。一、性能指一、性能指标标（二）（二）实际有效性能指有效性能指标 1、以上性能指以上性能指标都是厂家在理想化的都是厂家在理想化的设定下定下测定

4、的数据，定的数据，实际情况中，由于情况中，由于发动机机输出出动力（功率和扭矩）后，力（功率和扭矩）后，动力需力需经过变速箱、速箱、传动轴、轮毂等等传动件后才能真正件后才能真正输出出动力力驱动车辆，所以，所以车轮作用在地面上的作用在地面上的动力要比力要比实际厂家公布出来的厂家公布出来的动力数据要小，所以又有人将力数据要小，所以又有人将车辆开到开到测功机上去功机上去测试车辆的的实际输出功率和扭矩。出功率和扭矩。一、性能指一、性能指标标2、有效燃油量标识 在实际工作中我们更多的是使用“百公里油耗”去表示一台车的燃油经济性。一、性能指一、性能指标标如何理解如何理解百公里油百公里油耗？耗？一、性能指一、

5、性能指标标（三）标定性能指标 发动机铭牌上标示的有效功率、有效转矩、有效燃油量消耗率等性能指标即为标定指标。铭牌上所给出的有效功率和有效转矩都是最大值，有效燃油消耗量则为最少值。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（一）循（一）循环充量充量 每循每循环实际进入气缸内的新入气缸内的新鲜充气量的充气量的质量，称量，称为循循环充气量。循充气量。循环充气量大，才能使循充气量大，才能使循环的最高的最高压力（做工力（做工时的爆的爆发力）提高，作用于活力）提高，作用于活塞塞顶的推力增大，从而使的推力增大，从而使发动机机获得大的扭矩得大的扭矩输出。所以，循出。所以，循环新气充新气充气量大，是气

6、量大，是发动机机转矩大的必要条件。矩大的必要条件。（二）充气效率（二）充气效率 实际进入气缸的新入气缸的新鲜空气量空气量G与大气状与大气状态下充下充满气缸工作容气缸工作容积的新的新鲜空气量空气量G0之比，称之比，称为充气效率充气效率ny.所所谓进气状气状态是指当前、当地的大气状是指当前、当地的大气状态，充气效率，充气效率ny是是评价价发动机机换气气过程完善程度的指程完善程度的指标，它不受气缸容，它不受气缸容积的影响。的影响。充气效率充气效率ny的一般范的一般范围：（视频演示）演示）汽油汽油发动机机0.750.85 柴油柴油发动机机0.750.9二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效

7、率（三）影响充气效率的主要因素（三）影响充气效率的主要因素 充气效率增大，使充气效率增大，使发动机的功机的功率及扭矩增大，分析影响充气效率及扭矩增大，分析影响充气效率的因素，具有重要意率的因素，具有重要意义。1、转速与配气相速与配气相应的影响的影响 由于由于发动机在工作机在工作过程中运程中运转速度很快，所以每个循速度很快，所以每个循环中，中，进排气排气门打开的打开的时间非常短，所以非常短，所以会会导致到致到进气的效率降低。气的效率降低。为了了提高提高进、排气效率，、排气效率，发动机的配机的配气机构气机构设计了了进、排气提前角和、排气提前角和迟闭角来改善角来改善这种情况。种情况。2、负荷的影响荷

8、的影响 汽油机在一定汽油机在一定转速下，速下，负荷（阻力矩）减少，荷（阻力矩）减少，节气气门开度相开度相应减少，减少，进气气流流动的阻力增大，使循的阻力增大，使循环充气量、充气效率及充气量、充气效率及单位位时间冲量均下降。冲量均下降。柴油机在一定柴油机在一定转速下，速下，负荷减小，循荷减小，循环冲量、充冲量、充气效率、气效率、单位位时间冲量基冲量基本不本不变，只是循，只是循环喷入燃入燃烧室的燃油量相室的燃油量相应减少。减少。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率3、空气、空气滤清器的影响清器的影响 装空气装空气滤清器是清器是为了减少了减少进入气缸的灰入气缸的灰尘，减少减少发动机气

9、缸的磨机气缸的磨损。因而空气因而空气滤清器清器应经常常维护，是空气，是空气滤清器效清器效果好又不使果好又不使进气阻力气阻力过大，否大，否则充气性能会大充气性能会大为下降，使下降，使发动机功率机功率及及转矩下降，并使油耗矩下降，并使油耗增加。增加。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率4、压缩比的影响比的影响 提高提高压缩比，燃比，燃烧室相室相对减小，残余减小，残余废弃量相弃量相对下降，吸气下降，吸气时废气膨气膨胀占有体占有体积小，小，废气气对新气的加新气的加热相相对减少，从而使充气效率提高。减少，从而使充气效率提高。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率工作工作总容

10、容积工作工作总容容积/燃燃烧室室=压缩比比5、进气管的影响气管的影响 进气管要有足气管要有足够的通道断面，拐弯的通道断面，拐弯处应有有较大的大的圆角，关内表面光角，关内表面光滑而无滑而无积碳，安装碳，安装时进、排气接口、排气接口应对准，准，这有利于提高有利于提高进气效率。气效率。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率6、进气加气加热的影响的影响 汽油机（化油器）的汽油机（化油器）的进、排气管常、排气管常铸造成一体，以造成一体，以利用排气管加利用排气管加热进气管，气管，这对汽油的蒸汽油的蒸发有利，。但有利，。但加加热过多有会使空气的密度下降多有会使空气的密度下降较大，是充气系数降大

11、，是充气系数降低。低。柴油机的柴油机的进气管内没有燃油的蒸气管内没有燃油的蒸发问题，不需要，不需要进行加行加热，进气口常气口常设在在发动机罩之外。机罩之外。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（四）提高（四）提高发动机充气效率的措施机充气效率的措施 提高提高发动机充气效率，主要从下面几个方面着手：机充气效率，主要从下面几个方面着手：（1）降低）降低进气系气系统的的损失，提高失，提高进气气终了了时的的压力具体的措施有：力具体的措施有：减少空气减少空气滤清器阻力清器阻力 减小减小进气管沿程阻力和局部阻力；如加大通道面气管沿程阻力和局部阻力；如加大通道面积、减少、减少进气管和气管和截

12、面突截面突变，保持管内表面光滑，减小，保持管内表面光滑，减小进气管道阻力。气管道阻力。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率减少减少进气气门出的流出的流动阻力。如加大阻力。如加大进气气门直径以增加流通能直径以增加流通能力；增加气力；增加气门数以增加流通截面，如三气数以增加流通截面，如三气门、四气、四气门、五气、五气门。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率改改进凸凸轮的廓的廓线设计，加大，加大进气气门开启的开启的时间与截与截面。面。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（2）降低排气系）降低排气系统的阻力的阻力损失，减少气缸内残余气失，减少气缸内残余气

13、废弃，主要减小排气弃，主要减小排气门、排气道与排气管的阻力。、排气道与排气管的阻力。（3）减少高温零件在）减少高温零件在进气气过程中程中对工工质的加的加热主要是主要是维持持发动机冷却系机冷却系统技技术状况的良好，分置状况的良好，分置进、排气。、排气。（4）合理利用）合理利用换气气过程的程的动态效效应，在，在压缩波到达波到达进气气门处时关关闭进气气门，在膨，在膨胀波到达排气波到达排气门处时关关闭排气排气门。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（5）合理）合理选择配气相位（配气相位（视频演示）演示）二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（6）采用可）采用可变配气相位与

14、可配气相位与可变进气系气系统，以提高气，以提高气门的流通能力。的流通能力。例如丰田的例如丰田的VVT-i技技术（可（可变气气门正正时系系统）例如本田的例如本田的i-VTEC技技术（智能可（智能可变气气门正正时系系统）二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率（7）采用）采用锅轮增增压、机械增、机械增压等技等技术，增加，增加进气量，改气量，改变进气系气系统的充的充气率。（气率。（视频演示）演示）工作工作转速高于速高于100000转每分每分钟；工作温度；工作温度约950。二、四冲程二、四冲程发动发动机的充气效率机的充气效率三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程 将燃料的化学能将燃料的化

15、学能转变为机械能的机械能的过程，称程，称为发动机的燃机的燃烧过程。它是程。它是发动机整个工作循机整个工作循环的主要的主要过程。在此介程。在此介绍汽油的汽油的组成与主要性能指成与主要性能指标，讨论传统的汽油燃的汽油燃烧形式，即形式，即为均匀混合气的燃均匀混合气的燃烧过程。程。汽油燃汽油燃烧过程中的特点：程中的特点：(1)燃料与空气借助化油器或燃料与空气借助化油器或喷射装置，在缸外射装置，在缸外进行混合，混合行混合，混合时间长，混合均匀；混合均匀；（2）压缩终了了时通通过外源（火花塞）点火，着火外源（火花塞）点火，着火时间，地点一定。，地点一定。（3）着火后火焰）着火后火焰扩散，适当的散，适当的涡

16、流运流运动可以加速火焰可以加速火焰传播；播；（4）通）通过改改变混合气的数量来混合气的数量来调节符合。符合。（一）汽油性能指（一）汽油性能指标 汽油使用性能指汽油使用性能指标主要有蒸主要有蒸发性和抗爆性，性和抗爆性，这两个指两个指标对发动机影响很大。机影响很大。1、汽油的蒸、汽油的蒸发性性 汽油汽油应该是快速、无是快速、无杂质地蒸地蒸发，衡量指，衡量指标是是10%、50%、90%蒸蒸发温度。温度。汽油的蒸汽油的蒸发性好：性好：则容易汽化容易汽化,与空气混合均匀与空气混合均匀,可燃混合气燃可燃混合气燃烧速度快速度快,燃燃烧完全完全,发动机容易起机容易起动,加速及加速及时,各工况各工况间转换灵敏柔

17、和机械磨灵敏柔和机械磨损减少。减少。汽油的蒸汽油的蒸发性不好：性不好：则发动机低温起机低温起动困困难.燃油消耗增加燃油消耗增加.未燃未燃烧的油的油滴使气缸的密封性下降滴使气缸的密封性下降,输出功串降低出功串降低.还会会污染染发动机机润滑油滑油,增大增大发动机机磨磨损和和润滑油的消耗滑油的消耗.汽油的蒸汽油的蒸发性性过强：则使使贮存存过程中汽油的蒸程中汽油的蒸发损失增加、燃油供失增加、燃油供给系系易易产生气阻、生气阻、电喷发动机中的炭罐易机中的炭罐易过载等等.三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程2、燃油抗爆性、燃油抗爆性 抗爆性是指汽油在燃抗爆性是指汽油在燃烧室内燃室内燃烧时抵抗爆燃的能力，

18、其抵抗爆燃的能力，其评定指定指标是辛是辛烷值。在汽油机燃。在汽油机燃烧过程中随着程中随着压缩比及气缸内气体温度提高，可能会比及气缸内气体温度提高，可能会出出现一种不正常的自然一种不正常的自然现象，称象，称为爆燃爆燃现象，称象，称为爆震燃爆震燃烧，简称称爆震爆震。汽油辛汽油辛烷值越高，抗爆性能越越高，抗爆性能越强，就越能承受，就越能承受发动机采用机采用较高高压缩比而比而不不发生爆震，有利于提高汽油机的生爆震，有利于提高汽油机的经济型。型。三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程3、国家汽油、国家汽油规格格 据据1989年年颁布的布的标准，我国准，我国车用汽油有用汽油有90、93、97三种三种标准

19、牌号数字表示研究法准牌号数字表示研究法测定的定的辛辛烷值。备注：广注：广东14年年7月起开始推月起开始推广国广国汽油。油品汽油。油品质量的升量的升级，伴随着汽油伴随着汽油标号的号的调整，整，93号、号、97号汽油将退出市号汽油将退出市场，调整整为92号和号和95号。并逐号。并逐渐在全国在全国试行。行。三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程（二）汽油机混合气的形成（二）汽油机混合气的形成 汽油机的混合气形成有两汽油机的混合气形成有两种方式：一种是化油器式，即种方式：一种是化油器式，即利用利用华油器在气缸外部形成大油器在气缸外部形成大体均匀的可燃混合气，靠体均匀的可燃混合气，靠节气气门开度开度调

20、节混合气数量。目前混合气数量。目前化油器化油器发动机基本已机基本已经被淘汰。被淘汰。另一种汽油直接另一种汽油直接喷射式，即利射式，即利用用喷油器在一定油器在一定压力下直接向力下直接向进气管、气管、进气管或气缸内气管或气缸内喷射射汽油，与吸入的空气相混合形汽油，与吸入的空气相混合形成可燃混合气，汽油成可燃混合气，汽油喷射大多射大多数是靠机械或数是靠机械或电脑根据根据发动机机进气量或气量或进气管气管压力等参数来力等参数来控制。控制。三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程（三）空燃比（三）空燃比(视频演示演示)空燃比，是混合气中空气与燃料之空燃比，是混合气中空气与燃料之间的的质量的比例。可燃混合气

21、中量的比例。可燃混合气中空气空气质量与量与燃油燃油质量之比量之比为空燃比，空燃比空燃比，空燃比A/F(A：air-空气，空气，F：fuel-燃料燃料)表示空气和燃料的混合比。空燃比是表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运机运转时的一个的一个重要参数，它重要参数，它对尾气排放、尾气排放、发动机的机的动力性和力性和经济性都有很大的影响。性都有很大的影响。标准空燃比，汽油准空燃比，汽油发动机机为14.7，柴油，柴油发动机机为14.3。空燃比大。空燃比大于理于理论值的混合气叫做稀混合气，气多油少，燃的混合气叫做稀混合气，气多油少，燃烧完全，油耗低，完全，油耗低，污染小，但功率染小，但功率较小。空燃比

22、小于理小。空燃比小于理论值的混合气叫做的混合气叫做浓混合气，气少混合气，气少油多，功率油多，功率较大，但燃大，但燃烧不完全，油耗高，不完全，油耗高，污染大。汽油机的空燃比染大。汽油机的空燃比在在1213时功率最大，在功率最大，在16时油耗最低，在油耗最低，在18左右左右污染物染物浓度最低。度最低。因此，因此，为了降低油耗和减少了降低油耗和减少污染，染，应当尽量使用空燃比大的稀混合气，当尽量使用空燃比大的稀混合气，只在需要只在需要时才提供才提供浓混合气。混合气。三、汽油机的燃三、汽油机的燃烧过烧过程程 n 同汽油机一同汽油机一样，柴油机的燃，柴油机的燃烧过程也将直接影响程也将直接影响发动机的性能

23、指机的性能指标，但柴油但柴油发动机的工作机的工作过程又不同于汽油机，其工作程又不同于汽油机，其工作过程的特点：程的特点：（1）吸入气缸的是新）吸入气缸的是新鲜纯空气，被空气，被压缩的是新的是新鲜空气。空气。（2）柴油通）柴油通过高高压喷入气缸，在缸内形成可燃混合气。入气缸，在缸内形成可燃混合气。（3）柴油和空气混合）柴油和空气混合时间极端。极端。（4）缸内混合气形成不均匀，且不断）缸内混合气形成不均匀，且不断变化。化。（5）没有外源点火，只是靠）没有外源点火，只是靠压燃自然。燃自然。（6）混合与燃）混合与燃烧重叠重叠进行。行。（7）质调节，即，即负荷和荷和转速不是通速不是通过进气气节流，而是通流，而是通过燃料量来燃料量来调节。四、柴油机的燃四、柴油机的燃烧过烧过程程谢谢观赏Thanks for your attention