汽车理论-发动机构造.ppt

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1、Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.一一.汽车发动机的工作原理和总体构造汽车发动机的工作原理和总体构造Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.车用内燃机的分类车用内燃机的分类(1)按所用燃料分类：汽油、柴油按所用燃料分类：汽油、柴油(2)按行程分类：四行程、二行程按行程分类：四行程、二行程(3)按冷却方式分类：风冷、水冷按冷却方式分类：风冷、水冷(4)按气缸数目分类：单缸、多缸按气缸数目分类：单缸、多缸(5)按气缸排列方式分类：直列、按气缸

2、排列方式分类：直列、V型型(6)按进气系统是否采用增压方式分类按进气系统是否采用增压方式分类(7)按燃料供给方式（预混合、缸内喷射按燃料供给方式（预混合、缸内喷射GDI）Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.车用内燃机车用内燃机Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.发动机基本术语发动机基本术语1.上止点上止点2.下止点下止点3.活塞行程（活塞行程（S）4.曲轴半径（曲轴半径（R）5.气缸工作容积（气缸工作容积（Vh）6.发动机排量（发动机排量（VL）Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsrese

3、rved.上止点：活塞在气缸内做往复直线运动时向上运动到的最高位置。上止点：活塞在气缸内做往复直线运动时向上运动到的最高位置。下止点：活塞在气缸内做往复直线运动时向下运动到的最低位置。下止点：活塞在气缸内做往复直线运动时向下运动到的最低位置。活塞行程：活塞在两个止点间移动的距离，即上下止点间的距离。活塞行程：活塞在两个止点间移动的距离，即上下止点间的距离。气缸工作容积：气缸总容积与燃烧室容积之差，即活塞在上下止气缸工作容积：气缸总容积与燃烧室容积之差，即活塞在上下止 点间运动所扫过的容积。点间运动所扫过的容积。发动机排量：多缸发动机各缸工作容积的总和。发动机排量：多缸发动机各缸工作容积的总和。

4、发动机的常用术语发动机的常用术语Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.燃烧室容积：活塞处于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积。燃烧室容积：活塞处于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积。气缸总容积：活塞处于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积。气缸总容积：活塞处于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积。压缩比：气体压缩前容积与压缩后容积之比值，即气缸总容积与压缩比：气体压缩前容积与压缩后容积之比值，即气缸总容积与 燃烧室容积之比，表示气体的压缩程度。燃烧室容积之比，表示气体的压缩程度。四行程发动机：曲轴转两圈，活塞上下往复运动四次，完成一个四行程发动机：曲轴转两圈，

5、活塞上下往复运动四次，完成一个 工作循环的发动机。工作循环的发动机。发动机的常用术语发动机的常用术语Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.四行程发动机的工作过程四行程发动机的工作过程1)进气行程进气行程2)压缩行程压缩行程3)作功行程（燃烧过程）作功行程（燃烧过程）4)排气行程排气行程Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.四冲程柴油机的工作过程四冲程柴油机的工作过程Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.两种发动机工作循环的不同点两种发动机工作循环的不同点1）混合气行程形成方式）

6、混合气行程形成方式2）点燃方式）点燃方式汽汽油油机机用用火火花花塞塞点点燃燃混混合合气气，柴柴油油机机将将柴柴油油喷喷入入气缸，自行着火燃烧。气缸，自行着火燃烧。汽汽油油机机进进入入气气缸缸的的是是可可燃燃混混合合气气，柴柴油油机机进进入入气气缸缸的的是是纯纯空空气气，燃燃油油在在压压缩缩行行程程后后期期喷喷入入气气缸缸形形成成混混合气；合气；Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.4.发动机的基本构造发动机的基本构造：一机体、二机构、六系统：一机体、二机构、六系统Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.机体组：发动机中用

7、以承载各种运动部件的零件。例如：缸体曲柄连杆机构：发动机完成工作循环、能量转换的主要运动零件。配气机构：根据发动机的工作次序，定时开关进排气门，实现换气过程。燃料供给系统：根据发动机要求，将一定量的混合气或燃料送入气缸。冷却系统：将发动机工作产生的部分热量及时散发出去，保证发动机的适宜工作温度进排气系统：新鲜空气或混合气进入及废气的排出装置。润滑系统：输送润滑油对运动零件进行清洗、冷却和润滑。点火系统：汽油发动机中，定时产生电火花，点燃混合气。起动系统：完成发动机起动过程所需得外力加载装置。发动机的基本构造发动机的基本构造：一机体、二机构、六系统：一机体、二机构、六系统Copyright200

8、6陈子健陈子健.Allrightsreserved.5.内燃机编码规则Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（一）机体组（一）机体组Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.汽油机的燃烧室汽油机的燃烧室Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.气缸的排列形式气缸的排列形式Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.直列式发动机直列式发动机发发动动机机的的各各个个气气缸缸排排成成一一列

9、列，一一般般是是垂垂直直布布置置的的。单单列列式式气气缸缸体体结结构构简简单单，加加工工容容易易，但但发发动动机机长长度度和和高高度度较较大大。一一般般六缸以下发动机多采用单列式。六缸以下发动机多采用单列式。有有的的汽汽车车为为了了降降低低发发动动机机的的高高度度，把把发发动动机机倾倾斜斜了了一一个个角角度，如上海桑塔纳、天津夏利等。度，如上海桑塔纳、天津夏利等。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.V型发动机型发动机气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角180。V型型气气缸缸体体与与单单列列式式气气缸缸体体相相比比，

10、缩缩短短了了机机体体长长度度和和高高度度，增增加加了了气气缸缸体体的的刚刚度度，减减轻轻了了发发动动机机的的重重量量，但但加加大大了了发发动动机机的的宽宽度度，且且形形状状较较复复杂杂，加加工工困困难难。这这种种形形式式的的气气缸缸体体一一般般用用于于6缸缸以上的发动机。以上的发动机。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.对置式发动机对置式发动机特特点点：高高度度小小，总总体体布布置置方方便便，有有利利于于风风冷冷。这这种种气缸体应用较少。气缸体应用较少。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.冷却方式：水冷与风冷冷却方

11、式：水冷与风冷Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（二）（二）活塞连杆组活塞连杆组Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.活塞环活塞环（23道）道）（1道）道）Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（三）（三）曲轴飞轮组曲轴飞轮组Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.曲轴的形状和各曲拐的相对位置曲轴的形状和各曲拐的相对位置曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于：曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于：1.气缸数气缸数2.气缸排列方式气缸排列方式3.发火

12、次序发火次序曲拐位置布置的一般规律：曲拐位置布置的一般规律：1）各缸的作功间隔角尽量均衡；）各缸的作功间隔角尽量均衡；2）连续作功的两缸间隔尽量远；）连续作功的两缸间隔尽量远；3）V型发动机左右两排气缸尽量交替作功；型发动机左右两排气缸尽量交替作功；4）曲拐布置尽可能对称、均匀，使发动机工作平衡性好。）曲拐布置尽可能对称、均匀，使发动机工作平衡性好。发火间隔：发火间隔：720/i。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.四四缸发动机工作循环缸发动机工作循环Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.Copyright2006陈

13、子健陈子健.Allrightsreserved.（一）配气机构分类（一）配气机构分类1.按气门的布置形式：顶置、侧置；按气门的布置形式：顶置、侧置；2.按凸轮轴的布置位置：下置、中置、上置；按凸轮轴的布置位置：下置、中置、上置；3.按按曲曲轴轴和和凸凸轮轮轴轴的的传传动动方方式式：齿齿轮轮传传动动、链链条条传传动动和齿带传动；和齿带传动；4.气门数：二气门、多气门气门数：二气门、多气门。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.气门布置方式气门布置方式Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.凸轮轴的布置形式凸轮轴的布

14、置形式1）凸轮轴下置和中置凸轮轴下置和中置；2）凸轮轴上置（顶置，）凸轮轴上置（顶置，OHC）。）。SOHC单顶置凸轮轴单顶置凸轮轴DOHC双顶置凸轮轴双顶置凸轮轴Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.凸轮轴的传动方式凸轮轴的传动方式:皮带、齿轮、链条Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.4.每缸气门数及其排列方式每缸气门数及其排列方式1）二气门；二气门；2）多气门：）多气门：两列，一根凸轮轴；两列，一根凸轮轴；同列，两根凸轮轴；同列，两根凸轮轴；斜角排列。斜角排列。Copyright2006陈子健陈子健.Allr

15、ightsreserved.5.配气相位（气门正时）配气相位（气门正时）1）配气相位）配气相位l l进进气气门门提提前前打打开开确确保保进进气气形形成成开开始始时时进进气气门门已打开；已打开；l l进气门延迟关闭进气门延迟关闭利用气流惯性和压力差进气；利用气流惯性和压力差进气；l l排排气气门门提提前前打打开开充充分分利利用用自自由由排排气气阶阶段段自自由由排气；排气；l l排气门延迟关闭排气门延迟关闭尽量排干净；尽量排干净；2）气门重叠角）气门重叠角Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.配气相位配气相位Copyright2006陈子健陈子健.Allrig

16、htsreserved.（二）（二）配气机构的零件和组件配气机构的零件和组件Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.汽油机供给系的组成汽油机供给系的组成空气滤清器空气滤清器油箱油箱软管软管化油器化油器进气歧管进气歧管汽油泵汽油泵汽油滤清器汽油滤清器消声器消声器化油器式化油器式Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.化油器式汽油机供给系的组成化油器式汽油机供给系的组成1.燃燃油油供供给给装装置置包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管，用以完成汽油的

17、贮存、输送及清洁的任务；2.空空气气供供给给装装置置包括空气滤清器，在轿车上有时还装有进气消声器，3.可燃混合气形成装置可燃混合气形成装置化油器；4.可可燃燃混混合合气气供供给给和和废废气气排排出出装装置置，包括进气管、排气管和排气消声器。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.汽油的性能指标汽油的性能指标1)汽油蒸发性和流动性好汽油蒸发性和流动性好,所以采用缸外混合方式；所以采用缸外混合方式；2)汽油易点燃汽油易点燃,所以汽油发动机采用点燃式；所以汽油发动机采用点燃式；3)汽油牌号标识其抗爆性汽油牌号标识其抗爆性(抗自然能力抗自然能力),是指其辛烷值的

18、含量是指其辛烷值的含量,例如例如90#汽油汽油,其辛烷值的含量不低于其辛烷值的含量不低于90；4)汽油热值汽油热值(约为约为44000kj/kg)。抗爆性（辛烷值）抗爆性（辛烷值）（1）抗爆性与爆燃）抗爆性与爆燃（2）测定方法）测定方法：研究法：研究法(用用RON表示表示)和马达法和马达法(用用MON表示表示)（3）提高抗爆性的方法：四乙铅）提高抗爆性的方法：四乙铅Pb(C2H5)4有毒；甲醇、乙有毒；甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚（醇、甲基叔丁基醚（MTBE）或乙基叔丁基醚（或乙基叔丁基醚（ETBE）Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.简单化油器的基本结

19、构简单化油器的基本结构Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.4.空燃比与空气过量系数空燃比与空气过量系数Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.5.化油器的主要工作系统化油器的主要工作系统1)主供油系统；主供油系统；2)怠速系统；怠速系统；3)大负荷加浓系统大负荷加浓系统(省油器省油器)；4)加速系统加速系统；5)起动系统。起动系统。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（一）电控汽油喷射系统概述（一）电控汽

20、油喷射系统概述Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.汽油喷射的类型汽油喷射的类型(1)按喷油器数量分按喷油器数量分：a.多点喷射；b.单点喷射(2)按喷油地点分按喷油地点分：a.缸内喷射；b.喷在进气门前；c.喷在节气门上方(3)按进气量检测方法来分按进气量检测方法来分a.质量流量式；b.速度密度方式；c.节气门速度式(4)按喷油时间间隔分按喷油时间间隔分：a.连续喷射；b.间歇喷射(5)按控制方式分按控制方式分：a.开环控制；b.闭环控制(6)按多点喷射的喷油方式分按多点喷射的喷油方式分a.同时喷油；b.分组喷油；c.顺序喷油(7)按控制装置形式分按

21、控制装置形式分：a.机械式；b.机械电子式；c.电子式Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.电子控制汽油喷射的基本原理电子控制汽油喷射的基本原理Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.电控汽油喷射系统的控制功能电控汽油喷射系统的控制功能(1)汽油喷射控制汽油喷射控制(2)点火提前控制点火提前控制(3)怠速控制怠速控制(4)诊断功能诊断功能(5)安全保险功能安全保险功能(6)发动机的其他控制：发动机的其他控制：进气管系统与谐振控制进气管系统与谐振控制可变气门升程与配气定时控制可变气门升程与配气定时控制EGRCopy

22、right2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.(二二)电控汽油喷射系统的结构电控汽油喷射系统的结构Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.电控汽油喷射系统的组成电控汽油喷射系统的组成1)燃油供给系统燃油供给系统2)空气供给系统空气供给系统3)电控系统电控系统由电控单元由电控单元ECU(微机微机)、各种传感器和执行器组成。、各种传感器和执行器组成。4)点火系统点火系统Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.燃油供给系统的组成燃油供给系统的组成1)汽油泵汽油泵2)汽油滤清器汽油滤清器3)压力振动衰减压

23、力振动衰减/阻尼器（与滚柱汽油机配套）阻尼器（与滚柱汽油机配套）4)喷油器（单点、多点）喷油器（单点、多点）5)油压调节阀油压调节阀6)冷起动喷油器冷起动喷油器7)和时间开关和时间开关Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.进气系统进气系统Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.电子点火系统示意图电子点火系统示意图Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.4.电子控制系统工作原理框图电子控制系统工作原理框图Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.

24、(1)电控系统的组成电控系统的组成（1）传感器传感器（2）执行元件执行元件（3）电子控制单元（）电子控制单元（ECU）1.喷油器喷油器INJ；2.真空电磁阀真空电磁阀VSV；3.怠速控制器怠速控制器ISC；4.废气再循环废气再循环EGR；5.汽油泵；汽油泵；6.点火线圈。点火线圈。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.(2)空气流量传感器空气流量传感器热线型热线型卡门涡流型卡门涡流型翼板型翼板型Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（三（三)故障诊断故障诊断及故障应急故障应急系统系统 Copyright2006陈子健陈

25、子健.Allrightsreserved.故障自诊断故障自诊断(TroubleDiagnosesSystem)由由于于发发动动机机电电子子控控制制系系统统复复杂杂，电电子子元元件件非非常常之之多多，当当某某一一元元件件或或其其线线路路发发生生故故障障后后，排排查查故故障障就就成成为为非非常常棘棘手手的的问问题题，为为了了解解决决这这一一问问题题，电电控控系系统统多设有故障自诊断系统。多设有故障自诊断系统。当当控控制制系系统统检检测测到到元元件件故故障障时时，ECU会会点点亮亮仪仪表表板板上上的的“检检查查发发动动机机”CHECKENGINE灯灯，提提醒醒驾驾驶驶员员发发动动机机已已出出现现故故

26、障障，并并将将故故障障信信息息储储存存到到ECU中中，通通过过一一定定程程序序，能能将将故故障障代代码码及有关信息资料调出，供检修参考使用。及有关信息资料调出，供检修参考使用。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.故障应急系统故障应急系统(Fail-SafeSystem)发动机电控系统中任一个电子元件损坏、接头松发动机电控系统中任一个电子元件损坏、接头松动、电路断路或短路，发动机便不能工作，为此电控动、电路断路或短路，发动机便不能工作，为此电控系统中都设有故障应急系统（跛行功能、后备模式）。系统中都设有故障应急系统（跛行功能、后备模式）。故障应急系统检测到

27、电控系统中有故障时自动运故障应急系统检测到电控系统中有故障时自动运行，此时行，此时ECU按预先设计好的程序或参数运行，为了按预先设计好的程序或参数运行，为了安全起见，故障应急模式运行时，发动机转速和车速安全起见，故障应急模式运行时，发动机转速和车速都有限制。同时，都有限制。同时，ECU点亮故障指示灯，提醒驾驶员点亮故障指示灯，提醒驾驶员电控系统有故障，应尽快维修。电控系统有故障，应尽快维修。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.六.柴 油 机Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.1.柴油机的优点1)压缩比较大，柴油机为

28、压缩比较大，柴油机为1522，而汽油机为，而汽油机为610。2)热热效效率率较较高高，柴柴油油机机为为3040，而而汽汽油油机机为为2030，柴油机能使热能更多地转变为机械能。柴油机能使热能更多地转变为机械能。3)柴柴油油机机的的燃燃油油消消耗耗率率比比汽汽油油机机低低，柴柴油油的的价价格格也也比比汽汽油油便便宜宜，因此经济性好。因此经济性好。4)柴柴油油机机由由于于没没有有点点火火系系，油油路路系系统统机机件件精精密密，故故障障相相对对减减少少，工作可靠性高。工作可靠性高。5)由由于于柴柴油油机机是是将将燃燃油油喷喷入入大大量量的的高高温温空空气气中中进进行行燃燃烧烧，CO和和HC的的生生成

29、成量量比比汽汽油油机机少少得得多多，所所以以排排放放物物污污染染小小，但但易易产生碳烟等。产生碳烟等。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.2.柴油1)发发火火性性：评评价价柴柴油油的的自自燃燃能能力力，用用十十六六烷烷值值来表示。来表示。2)蒸发性蒸发性3)粘度：燃料流动性的尺度粘度：燃料流动性的尺度。4)凝点凝点：柴油开始失去流动性的温度：柴油开始失去流动性的温度。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.3.燃烧室统一式燃烧室Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.分隔式燃烧室Co

30、pyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.4.柴油机燃油供给装置的组成燃油供给装置燃油供给装置空气供给装置空气供给装置混合气形成装置混合气形成装置废气排出装置废气排出装置Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（1）喷油器喷喷油油器器的的主主要要零零件件是是喷喷油油嘴嘴(针针阀阀和和针针阀阀体体)，多多用用耐耐热热强强度度好好的的优优质质轴轴承承钢钢制制成成，是是不不能能互互换换的的高压精密偶件。高压精密偶件。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.（2）喷油泵的作用1)提提高高油油压压(定定

31、压压)为使燃油高速喷入燃烧室中，获得好的喷雾质量,须将喷油压力提高到10MPa20MPa。2)控控制制喷喷油油时时间间(定定时时)按规定的时间喷油和停止喷油。为此，喷油泵凸轮轴的转速和配气机构凸轮轴的转速是一致的。3)控控制制喷喷油油量量(定定量量)根据柴油机的工作情况，改变喷油量的多少，以调节柴油机的转速和功率。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.喷油泵的类型1)柱柱塞塞式式喷喷油油泵泵发展和应用的历史较长，为大多数车用柴油机所采用。2)泵泵喷喷油油器器式式将喷油泵和喷油器结合为一体，省掉了高压油管。它多用在柱塞运动速度较高的二冲程柴油机上(包括PT系

32、统)。3)转转子子分分配配式式喷喷油油泵泵它只用一对柱塞副产生高压，依靠转子的旋转或柱塞的旋转，实现燃油的分配。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.a.直列式喷油泵Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.喷油过程柱柱塞塞有有效效行行程程与与喷喷油时间并不一致。油时间并不一致。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.b.转子分配式喷油泵转转子子分分配配式式喷喷油油泵泵与与柱柱塞塞式式喷喷油油泵泵同同样样也也是是利利用用柱柱塞塞泵油的，不同之处是：泵油的，不同之处是：多多缸缸柴柴油油机机柱柱塞塞式式喷喷油油泵泵有有与与气气缸缸数数相相等等的的柱柱塞塞副副，而而分分配配式式喷喷油油泵泵只只有有一一对对柱柱塞塞副副，它它采采用用分分配配阀阀把把增增压压后后燃油分配给各个气缸。燃油分配给各个气缸。因因此此，转转子子分分配配式式喷喷油油泵泵体体积积小小、重重量量轻轻、使使用用方方便便。但但是是，这这种种泵泵的的可可靠靠性性和和耐耐久久性性较较差差，主主要要应应用用在在小小型型高高速柴油机上。速柴油机上。Copyright2006陈子健陈子健.Allrightsreserved.转子分配泵柱塞结构静止不动静止不动转一圈转一圈喷油四次。喷油四次。