汽車發(fā)動機原理學(xué)習(xí)

1、汽車發(fā)動機原理學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目的1汽車發(fā)動機組成結(jié)構(gòu)2汽車發(fā)動機工作過程3汽車發(fā)動機 動力性 經(jīng)濟性 排放性4汽車發(fā)動機性能指標(biāo)，及影響發(fā)動機性能指標(biāo)的因素5汽車發(fā)動機在我國的發(fā)展概況和應(yīng)用前景 1汽車發(fā)動機構(gòu)造發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)。(1) 曲柄連桿機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫?/p>

2、在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。 活塞連桿組：活塞，活塞環(huán)，活塞銷，連桿，連桿螺栓，連桿軸瓦等。曲軸飛輪組：飛輪，飛輪殼曲柄連桿結(jié)構(gòu)(2)配氣機構(gòu)2) 配氣機構(gòu)由氣門、氣門彈簧、凸輪軸、挺桿、凸輪軸傳動機構(gòu)等組件等.功能是是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)(3)燃料供給系統(tǒng) 化油器式由汽油

3、箱、汽油泵、汽油濾清器等組成。 電控燃油噴射式由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成燃料供給系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)由機油泵、集濾器、限壓閥、油道、機油濾過器等組成 。(4) 潤滑系統(tǒng) (5)冷卻系統(tǒng) 水冷式由水套、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等組成。 風(fēng)冷式由風(fēng)扇和散熱片等組成。(6)點火系統(tǒng)傳統(tǒng)式由蓄電池、發(fā)電機、點火線圈、斷電器、火花塞等組成。 普通式和傳統(tǒng)式點火系統(tǒng)類似,只是用電子元件取代了斷電器。 電子點火式全部是全電子點火系統(tǒng),完全取消了機械裝置,由電子系統(tǒng)控制點火時刻,包括蓄電池、發(fā)電機、點火線圈、火花塞和電子控制系統(tǒng)等。(7)起動系統(tǒng)由起動機機器附屬裝置組成汽油機由以上兩大機構(gòu)和五

4、大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系發(fā)動機工作過程 發(fā)動機的工作過程可以分為四個步驟： 進(jìn)氣 壓縮 做功 排氣 。發(fā)動機是一種能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。要完成這個能量轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過進(jìn)氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進(jìn)入氣缸的可燃混合氣(或新鮮空氣)壓縮，壓縮接近終點時點燃可燃混合氣；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動活塞下行實現(xiàn)對外作功；最后排出燃燒后的廢氣。即進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣

5、四個過程。 把這四個過程叫做發(fā)動機的一個工作循環(huán)，工作循環(huán)不斷地重復(fù)，就實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換，使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)。把完成一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720)，活塞上下往復(fù)運動四次，稱為四行程發(fā)動機。 下面介紹一下四行程發(fā)動機的工作過程。1) 進(jìn)氣行程 由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。

6、曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點向上止點運動，這時進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點時壓縮行程結(jié)束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達(dá)0.61.2MPa，溫度可達(dá)600700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有

7、害的，汽油機的壓縮比一般為610。2)壓縮行程3)作功行程作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進(jìn)氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)35MPa，最高溫度可達(dá)22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低

8、到13001600K。4)排氣行程可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐?/p>

9、油機經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復(fù)運動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。(3)汽車發(fā)動機動力性經(jīng)濟性排放性1)動力性指標(biāo) (1) 有效功率 發(fā)動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率, 發(fā)動機機軸上所凈輸出的功率。(2) 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速。(3) 有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩(扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積)。2)經(jīng)濟性指標(biāo) 發(fā)動機經(jīng)濟性指標(biāo)一般用有效燃油消耗率表示。發(fā)動機每輸出1kWh的有效功所消耗的燃油量(以g為單位)稱為有效燃油消耗率。3)排放性指標(biāo)排放指標(biāo)主要是指從發(fā)動機

10、油箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)含量。4)4)排放凈化方式排放凈化方式措施：機內(nèi)凈化改善可燃混合氣的品質(zhì)和燃燒狀況。 發(fā)動機的計算機控制發(fā)動機的主要性能指標(biāo) 功率(Power),轉(zhuǎn)矩(Torque),轉(zhuǎn)速(Revolution/Speed) 有效平均壓力(BrakeMeanEffectivePressure,BMEP) 有效燃料消耗率(BrakeSpecificFuelConsumption,BSFC)機油消耗率(Oil/LubricantConsumption) 碳?xì)?HC),一氧化碳(CO),氮氧

11、化物(NOx),二氧化碳(CO2) 顆粒物(ParticulateMatter,PM),干碳煙(DrySoot,DS) 噪聲振動沖擊(NoiseVibrationHarshness,NVH) 可靠性或耐久性(Robust/Reliability,Durability) 檢測/維護(hù)(Inspection/Maintenance,I/M)動力性與經(jīng)濟性指標(biāo)的影響因素動力性：1、節(jié)氣門調(diào)整不當(dāng)，不能全開 2、空氣濾清器堵塞 3、燃油壓力過低 4、氣缸缺火 5、點火正時不當(dāng)或高壓火花弱 6、空氣流量計或進(jìn)氣歧管真空度傳感器、冷卻液溫度傳感器、 節(jié)氣門位置傳感器故障 7、噴油器堵塞或霧化不良 8、廢氣再

12、循環(huán)裝置工作不良 9、排氣受阻，在發(fā)動機加載時，進(jìn)氣歧管真空度明顯偏低燃油經(jīng)濟性： 1.發(fā)動機與油耗的關(guān)系 說到發(fā)動機與油耗的關(guān)系,有的人往往把油耗的大小與發(fā)動機的排量聯(lián)系在一起,認(rèn)為大排量的發(fā)動機的油耗會大于小排量的發(fā)動機。實事不盡然,大車和小車相比油耗相對較大主要是整車質(zhì)量上的問題而不是發(fā)動機的原因。 發(fā)動機的工作過程中影響油耗的兩個最根本因素是空燃比和發(fā)動機負(fù)荷,這兩個值都有一個理論上的最佳值,在實際工作過程中,空燃比和發(fā)動機負(fù)荷的實際值越接近理論值,汽車就越省油。發(fā)動機在負(fù)荷為90%、空燃比為1.05:1時燃燒效率最高 2.輪胎與油耗的關(guān)系輪胎作為汽車的關(guān)鍵承載部件之一,承受車輛負(fù)荷、

13、向路面?zhèn)鬟f驅(qū)動力和制動力等作用。因此,輪胎也能影響汽車的燃油經(jīng)濟性、操縱性和安全性。胎面上的花紋是輪胎與路面直接接觸的唯一部位,從表面上看起來,它的形狀、排布不過是簡單的直線與弧線的組合,事實上這里邊蘊藏著輪胎科技的精華,直接影響著輪胎的抓地力和胎噪、滾動阻力等性能。不同類型花紋的輪胎的燃油消耗率不同,折線花紋輪胎比一般花紋要省油。節(jié)油輪胎可省油。節(jié)油輪胎比起同規(guī)格產(chǎn)品來說,在負(fù)載不變的情況下滾動阻力值平均降低21%至24%。由于每減少3%-5%的滾動阻力就能節(jié)約1%的燃油消耗,因此,如果一部車使用四條節(jié)油輪胎,平均可降低約5%的汽車燃油量。 3.車重與油耗的關(guān)系對一臺車油耗影響最大的因素其實

14、要算車重。行駛同樣的距離,越重的車做功越多,也就需要更多的燃油。 4.汽車的傳動系對汽車的燃油經(jīng)濟性有重要影響汽車的傳動系對汽車的燃油經(jīng)濟性有重要影響。變速器檔位越多,不但汽車換檔平順,而且使發(fā)動機增加了處于經(jīng)濟工況下運行的機會,有利于提高燃油經(jīng)濟性。因此現(xiàn)代汽車都是趨向于5檔或以上變速器,或者采用無極變速,保證在任何條件下具有使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下工作的可能性。在速度不變的情況下,接合高速檔時,傳動比小發(fā)動機轉(zhuǎn)速低,接合低速檔時,傳動比大相應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速高。由發(fā)動機負(fù)荷特性可知,當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷相同時,一般是轉(zhuǎn)速越低燃油消耗率越小。在一定的行駛條件下,傳動系的速比越小,汽車的燃油經(jīng)濟性越高,因此

15、汽車的經(jīng)濟行駛都在高檔位。自動擋變速箱,擋位越多越省油,無級變速CVT最省油。 動力性能提高途徑一、減少摩擦損失，提高發(fā)動機內(nèi)部潤滑性能 1、合理設(shè)置潤滑方式 2、選擇性能良好的潤滑部件并合理設(shè)置潤滑油道 3、根據(jù)不同地區(qū)和氣溫差異選用質(zhì)量性能良好的潤滑油及潤滑脂 4、對影響摩擦損失較大的零部件，如汽缸套和活塞環(huán)等采用金屬 陶瓷等新型材料，并進(jìn)行精磨合，能使摩擦阻力降低80%左右二、減少熱損失，改善發(fā)動機燃燒條件 1、提高發(fā)動機的壓縮化 2、提高發(fā)動機的進(jìn)排氣效率 3、改善點火提前角 4、使用汽油噴射系統(tǒng)1.環(huán)保性能指標(biāo)及其影響因素環(huán)境指標(biāo)主要指發(fā)動機排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關(guān)系到人類的健康

16、及其賴以生存的環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴(yán)格的控制法規(guī)，以期削減發(fā)動機排氣和噪聲對環(huán)境的污染。當(dāng)前，排放指標(biāo)和噪聲水平已成為發(fā)動機的重要性能指標(biāo)。 1、排放指標(biāo)主要是指從發(fā)動機油箱、曲軸箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。對汽油機來說主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)含量；對柴油機來說主要是廢氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)含量。 因此要提高此項指標(biāo)，必須減少廢氣中有害氣體的含量。 2、噪聲是指對人的健康造成不良影響及對學(xué)習(xí)、工作和休息等正?；顒影l(fā)生干擾的聲音。由于汽車是城市中的主要噪聲源之一，而發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，因此控制發(fā)動機的噪聲就顯得十分

17、重要。如我國的噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 186972002)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于79dB(A)。因此，可通過較少發(fā)動機噪聲產(chǎn)生及降低發(fā)動機產(chǎn)生聲音的大小來提高此項指標(biāo)。 2.使用性能指標(biāo)及其影響因素 使用性能指標(biāo)包含可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo)。 1、可靠性指標(biāo)是表示發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間 內(nèi)，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)?？煽啃杂卸喾N評價方法，如首次故障行駛里程、平均故障間隔里程等。2、耐久性指標(biāo)是指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。因此零件壽命直接影響到耐久性指標(biāo)。提高發(fā)動機性能的途徑1、增壓2、組織燃燒，提高指示效率。3、提高充兩系數(shù)。4、提高轉(zhuǎn)速5、提高機械效率6、采

18、用2沖程 總結(jié):一般來講，衡量一款發(fā)動機的好壞主要有三個基本技術(shù)指標(biāo)：功率、扭矩、升功率。數(shù)值越高，意味著發(fā)動機的動力性能越好。當(dāng)今社會有許多的因素會影響發(fā)動機的動力，比如：油路積碳過多，正時錯位，缸壓不夠，發(fā)動機溫度過高等等一系列的原因。針對各因素找出方法才能更好的保護(hù)好發(fā)動機。汽車發(fā)動機在我國的發(fā)展概況及應(yīng)用前景1隨著引進(jìn)產(chǎn)品的國產(chǎn)化及引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，我國發(fā)動機產(chǎn)品的技術(shù)水平有了很大的提高。國外許多先進(jìn)技術(shù)在國產(chǎn)發(fā)動機上得以實現(xiàn)，例如多氣門、渦輪增壓、柴油高壓噴射、汽油機電噴、三效催化轉(zhuǎn)化裝置應(yīng)用和廢氣再循環(huán)等. 國內(nèi)原有的機型在引進(jìn)技術(shù)促進(jìn)下也有了很大的改進(jìn)與發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 一是用較先進(jìn)機型逐步取代舊機型。 二是CAD、CAE、CAM等先進(jìn)技術(shù)及先進(jìn)測試手段及設(shè)備在我國發(fā)動機行業(yè)廣泛應(yīng)用。 三是新技術(shù)隨引進(jìn)機型出現(xiàn)。 四是國內(nèi)已大批量生產(chǎn)多氣門機型發(fā)動機。五是國內(nèi)已出現(xiàn)可變氣門升程技術(shù)。 六是汽油機電噴技術(shù)在國內(nèi)已較廣泛使用。 七是柴油機燃油噴射系統(tǒng)在技術(shù)上有所進(jìn)展。 八是國內(nèi)渦輪增壓器技術(shù)