《發(fā)動機概論》課件

發(fā)動機概論探討發(fā)動機的基本原理和構(gòu)造,為后續(xù)學(xué)習(xí)發(fā)動機相關(guān)知識奠定基礎(chǔ)。了解發(fā)動機的歷史發(fā)展,及其在現(xiàn)代交通運輸中的重要地位。發(fā)動機的定義和作用發(fā)動機的定義發(fā)動機是一種機械裝置,能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機械能,為汽車、飛機等提供動力。發(fā)動機的作用發(fā)動機是汽車的心臟,為汽車提供推動力,使汽車能夠行駛。發(fā)動機的功能發(fā)動機通過吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個過程,釋放出推動力以驅(qū)動汽車前進。發(fā)動機的組成部件發(fā)動機缸體發(fā)動機的核心部件,用于容納活塞、連桿等機構(gòu)。材料一般為鑄鐵或鋁合金。發(fā)動機缸頭負責(zé)進、排氣的管道和閥門裝置,是發(fā)動機的重要組成部分。曲軸和連桿將活塞的直線運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動,是發(fā)動機的動力傳輸部件?；钊突钊h(huán)在缸體內(nèi)往復(fù)運動,對燃料的爆炸力進行傳遞,是發(fā)動機的核心零件。發(fā)動機的分類內(nèi)燃機內(nèi)燃機是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為機械能的動力設(shè)備,包括汽油機、柴油機和燃氣輪機等。它們廣泛應(yīng)用于汽車、船舶和發(fā)電等領(lǐng)域。外燃機外燃機是利用燃料在設(shè)備外部燃燒產(chǎn)生熱量,并通過活塞、渦輪等裝置間接轉(zhuǎn)換為機械能的動力設(shè)備。常見的有蒸汽機、斯特林發(fā)動機等。按工作循環(huán)分類四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機按點火方式分類汽油機柴油機汽油機和柴油機的區(qū)別1燃料類型汽油機使用汽油作為燃料，而柴油機使用柴油。2點火方式汽油機使用火花塞點火，而柴油機依靠柴油自身的點火特性。3壓縮比柴油機的壓縮比較高，可以達到16-22:1,而汽油機一般為8-11:1。4扭矩特性柴油機的扭矩特性更好,能夠提供更大的行駛動力。四沖程發(fā)動機工作原理1吸氣行程活塞由上而下運動,在氣缸內(nèi)形成負壓,使進氣門打開,吸入新鮮空氣和燃料混合氣。2壓縮行程活塞往上運動,壓縮氣缸內(nèi)的空氣燃料混合物,溫度和壓力逐步升高。3膨脹行程于壓縮行程末期,點火塞點火,燃料爆炸性膨脹,推動活塞向下運動,產(chǎn)生有效功。4排氣行程活塞向上運動,推出氣缸內(nèi)燃燒后的排氣,為下一個循環(huán)做準備。二沖程發(fā)動機工作原理1進氣活塞下行時,通過進氣口吸入空氣和燃料混合氣。2壓縮活塞上行時,將吸入的混合氣壓縮。3爆燃壓縮后的混合氣被點火器點燃,產(chǎn)生爆炸力推動活塞下行。4排氣活塞下行時,將燃燒后的廢氣排出。二沖程發(fā)動機每個循環(huán)只有進氣、爆燃兩個過程,即壓縮和排氣過程在一個循環(huán)內(nèi)完成。這種結(jié)構(gòu)簡單,體積小,功率大,但燃料消耗和排放較高。主要用于小型機械和摩托車。發(fā)動機的機油系統(tǒng)潤滑功能機油系統(tǒng)通過給發(fā)動機各活動部件持續(xù)供應(yīng)潤滑油,降低運動部件的磨損和摩擦,保證了發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。冷卻功能機油在流經(jīng)發(fā)動機各部位時可以吸收部分熱量,對發(fā)動機起到一定的冷卻作用。清潔功能機油在流動過程中可以攜帶發(fā)動機內(nèi)部的污垢和雜質(zhì),并通過機油濾清器將其過濾,保持發(fā)動機內(nèi)部的清潔。密封功能機油在一些密封件附近形成一定的壓力,能夠防止泄漏,保證發(fā)動機各零部件的密封性。發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)液體冷卻發(fā)動機核心部件采用水或其他液體作為冷卻介質(zhì),通過泵送循環(huán)吸收發(fā)動機熱量。氣流冷卻發(fā)動機外部配備風(fēng)扇或利用車輛行駛產(chǎn)生的氣流,對發(fā)動機散熱片進行冷卻。溫度控制利用恒溫器和水泵調(diào)節(jié)液體冷卻劑流通量,保持發(fā)動機在最佳工作溫度范圍內(nèi)。散熱器作用冷卻液在散熱器內(nèi)與外界空氣進行熱交換,使熱量快速散失到環(huán)境中。發(fā)動機的進氣系統(tǒng)作用發(fā)動機的進氣系統(tǒng)負責(zé)將新鮮空氣輸送到發(fā)動機氣缸內(nèi),為燃燒過程提供所需的氧氣。組成部件主要包括進氣歧管、節(jié)氣門、進氣閥、空氣濾清器等。性能要求高效、低阻力、低噪音,以確保發(fā)動機能夠獲取足夠的新鮮空氣。技術(shù)發(fā)展渦輪增壓、直噴等技術(shù)的應(yīng)用可以大幅提升進氣系統(tǒng)的性能。發(fā)動機的排氣系統(tǒng)排出有害氣體發(fā)動機燃燒后產(chǎn)生的廢氣需要通過排氣系統(tǒng)排出,包括一氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì),保護環(huán)境。系統(tǒng)組成排氣系統(tǒng)由排氣歧管、排氣管、消聲器等部件組成,最后將廢氣排出車外。合理設(shè)計可降低排放和噪音。高溫耐受排氣系統(tǒng)需要承受發(fā)動機排出的高溫廢氣,材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮耐熱性能,確保可靠使用。發(fā)動機的點火系統(tǒng)火花塞火花塞是點火系統(tǒng)的核心部件,產(chǎn)生高壓電火花點燃發(fā)動機缸內(nèi)的混合氣。點火線圈點火線圈將低壓電流轉(zhuǎn)換成高壓電流,為火花塞提供點火電壓。分電器分電器將點火線圈的高壓電流分配到各個缸位的火花塞。發(fā)動機控制單元ECU控制點火系統(tǒng)的工作時序,確保發(fā)動機各缸同步點火。發(fā)動機的燃料系統(tǒng)汽油發(fā)動機燃料系統(tǒng)汽油發(fā)動機的燃料系統(tǒng)由油箱、燃油泵、燃油管路、化油器或噴油器等組成。它負責(zé)從油箱抽取汽油,通過噴油器或化油器將汽油霧化并送入發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒。柴油發(fā)動機燃料系統(tǒng)柴油發(fā)動機的燃料系統(tǒng)由油箱、柴油泵、高壓燃油管、噴油泵和噴油嘴等組成。它負責(zé)將柴油從油箱抽取,通過高壓噴入氣缸內(nèi)并霧化,完成柴油的燃燒過程。汽油發(fā)動機燃油供給燃油泵燃油泵負責(zé)從油箱中抽取汽油,并將其輸送到化油器或燃油噴射系統(tǒng)。它是確保汽油發(fā)動機順暢運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件之一?；推骰推髫撠?zé)將汽油與空氣混合,形成可燃的混合氣,然后輸送到發(fā)動機缸體中進行燃燒。它控制發(fā)動機的功率輸出。燃油噴射系統(tǒng)電子燃油噴射系統(tǒng)精準地控制向發(fā)動機供給的汽油量,可以提高燃油效率和減少排放。它取代了傳統(tǒng)的化油器。柴油發(fā)動機燃油供給高壓燃油泵向柴油發(fā)動機提供高壓燃油,確保燃料能夠高壓噴入氣缸內(nèi)。燃油噴射器負責(zé)將高壓燃油精準噴入氣缸,實現(xiàn)柴油的高效燃燒。燃油軌為各個噴油嘴提供穩(wěn)定的高壓燃油供給,保證燃料噴射的一致性。發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)潤滑作用發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的主要作用是減少各運動部件之間的摩擦和磨損,確保發(fā)動機工作順暢。它能降低發(fā)動機零件的溫度,延長發(fā)動機使用壽命。系統(tǒng)組成潤滑系統(tǒng)主要包括機油泵、機油濾清器、機油冷卻器和機油管路等。機油從油箱被泵送到各零件,完成潤滑保護作用。潤滑油種類發(fā)動機使用的潤滑油種類眾多,根據(jù)發(fā)動機型號、工作環(huán)境等因素選擇合適的潤滑油品質(zhì)和等級。機油的黏度和化學(xué)性能直接影響潤滑效果。維護保養(yǎng)定期更換機油和濾清器是保證潤滑系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。同時還需要檢查各連接管路是否密封完好,以防滲漏。發(fā)動機的啟動系統(tǒng)1電啟動系統(tǒng)使用電動機和蓄電池為發(fā)動機提供啟動動力,可靠易用。2手啟動系統(tǒng)通過人工拉拽發(fā)動機飛輪來啟動,簡單便捷但需要一定力氣。3氣啟動系統(tǒng)利用壓縮空氣驅(qū)動發(fā)動機啟動,適用于大型發(fā)動機。4混合啟動系統(tǒng)融合了電啟動和手/氣啟動的優(yōu)點,提高了啟動可靠性。發(fā)動機的供電系統(tǒng)電池供電發(fā)動機的供電系統(tǒng)以蓄電池作為主要電源,為各個電器設(shè)備提供穩(wěn)定的電能。充電系統(tǒng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,發(fā)電機帶動充電器為蓄電池進行充電,保持電池電量充足。電路配件包括線路、保險絲、繼電器等,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)管理發(fā)動機控制單元監(jiān)控供電系統(tǒng)狀態(tài),并及時調(diào)整電壓、電流以滿足用電需求。發(fā)動機的控制系統(tǒng)中控電子系統(tǒng)發(fā)動機的控制系統(tǒng)通過先進的電子控制單元(ECU)來實現(xiàn)對發(fā)動機各系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制。傳感器監(jiān)測ECU會持續(xù)監(jiān)測發(fā)動機狀態(tài),如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù),并根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行精準調(diào)整。指令執(zhí)行ECU會根據(jù)控制算法發(fā)出精確的指令,調(diào)節(jié)點火時間、燃料噴射等,以確保發(fā)動機最佳工作狀態(tài)。故障診斷ECU還能實時監(jiān)測發(fā)動機狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)和診斷故障,并自動進行性能補償。發(fā)動機的性能參數(shù)功率扭矩燃油消耗率排氣量缸徑發(fā)動機的主要性能參數(shù)包括功率、扭矩、燃油消耗率、排氣量和缸徑等。這些參數(shù)反映了發(fā)動機的整體性能,是選擇和評估發(fā)動機時需要考慮的重要指標。發(fā)動機的效率發(fā)動機熱效率衡量發(fā)動機把燃料轉(zhuǎn)化為有用機械能的能力,通常為30-40%發(fā)動機機械效率衡量發(fā)動機機械系統(tǒng)的損耗,通常為80-90%整體效率熱效率和機械效率的乘積,一般為25-35%影響發(fā)動機效率的主要因素包括壓縮比、機械摩擦、冷卻損耗等。提高發(fā)動機效率是降低燃油消耗、減少排放的關(guān)鍵。先進技術(shù)如渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等有助于提高效率。發(fā)動機的噪音和振動70dB最高閾值發(fā)動機噪音超過70dB時會嚴重影響駕乘舒適性10N最大振動力發(fā)動機常見振動力可達到10牛頓,影響長期使用壽命$15降噪成本采用隔音措施可降低15%的噪音,但需要額外$15投資發(fā)動機在工作過程中會產(chǎn)生各種噪音和振動,這不僅影響乘員的舒適性,也會加速發(fā)動機零件的損耗。制造商需要采取有效的隔音和減振措施來降低這些負面影響。發(fā)動機的排放發(fā)動機在工作過程中會產(chǎn)生各種有害氣體排放,包括碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等,這些污染物會對環(huán)境造成嚴重污染。污染物主要危害控制措施碳氫化合物(HC)光化學(xué)煙霧,致癌催化轉(zhuǎn)換器,燃料噴射系統(tǒng)一氧化碳(CO)致命的有毒氣體催化轉(zhuǎn)換器,優(yōu)化燃燒氮氧化物(NOx)酸雨,光化學(xué)煙霧三元催化,EGR系統(tǒng)近年來,各國政府頒布了日益嚴格的排放標準,促進了發(fā)動機技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新。未來,實現(xiàn)更清潔高效的發(fā)動機排放將是汽車工業(yè)發(fā)展的重點任務(wù)。發(fā)動機的維護保養(yǎng)1定期檢查定期對發(fā)動機各部件進行全面檢查和保養(yǎng),及時發(fā)現(xiàn)問題并及時維修。2更換機油定期更換發(fā)動機機油,確保發(fā)動機潤滑性能良好。3檢查零件檢查發(fā)動機零件是否磨損,必要時及時更換以確保發(fā)動機性能穩(wěn)定。4保持清潔定期清潔發(fā)動機及其周圍環(huán)境,避免灰塵和雜質(zhì)進入發(fā)動機。發(fā)動機的故障診斷故障診斷工具利用專業(yè)的診斷設(shè)備可以快速準確地定位發(fā)動機故障,為維修提供重要依據(jù)。這些工具包括故障碼檢測儀、壓縮力測試儀和渦輪增壓壓力測試儀等。診斷流程通過觀察發(fā)動機外觀、聽音、氣味等初步診斷,再利用專業(yè)診斷工具進行系統(tǒng)檢測,最終找出故障根源并進行修理。常見故障癥狀發(fā)動機無法啟動發(fā)動機抖動或無力排放異?；蛉加秃馁M過高發(fā)動機異響或過熱汽車發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展趨勢電氣化混合動力和純電動發(fā)動機的廣泛應(yīng)用,提高能源利用率和減少排放。智能化發(fā)動機控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化診斷和故障預(yù)警,提高駕駛體驗。輕量化采用新材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計,降低整車重量,提高燃油效率。綠色環(huán)保發(fā)動機排放標準日趨嚴格,研發(fā)高效清潔的發(fā)動機技術(shù)。環(huán)保型發(fā)動機技術(shù)排放控制通過采用先進的排放控制系統(tǒng),如催化轉(zhuǎn)換器和顆粒過濾器,可以顯著降低發(fā)動機排放,減少對環(huán)境的污染。燃料效率通過優(yōu)化發(fā)動機設(shè)計和采用新型燃料技術(shù),可以提高發(fā)動機的燃料效率,降低碳排放。噪音降低采用隔音材料和優(yōu)化發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以有效降低發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的噪音污染。新能源技術(shù)電動機、氫燃料電池等新能源技術(shù)正在逐步應(yīng)用到發(fā)動機領(lǐng)域,實現(xiàn)零排放和更清潔的動力系統(tǒng)。新能源汽車發(fā)動機技術(shù)電力驅(qū)動新能源汽車發(fā)動機采用電力驅(qū)動系統(tǒng),擺脫了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的限制,實現(xiàn)更高的能源效率和環(huán)保性。高性能電池先進的鋰離子電池技術(shù)為新能源發(fā)動機提供強大而持久的動力輸出,并支持快速充電。能量回收新能源發(fā)動機可利用剎車時產(chǎn)生的動能,通過再生制動系統(tǒng)回收并儲存能量,提高整體效率。智能控制借助先進的車載電子系統(tǒng),新能源發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理,優(yōu)化能量利用,降低排放。智能發(fā)動機技術(shù)智能感知利用傳感器和人工智能技術(shù),實現(xiàn)發(fā)動機的智能化感知和狀態(tài)檢測。智能優(yōu)化通過算法分析和實時調(diào)節(jié),優(yōu)化發(fā)動機的性能和效率。智能聯(lián)網(wǎng)將發(fā)動機與云平臺連接,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和維護。自動化控制依托無人駕駛技術(shù),實現(xiàn)發(fā)動機的自主決策和控制。發(fā)動機未來的發(fā)展方向電動化隨著環(huán)保意識的不斷提高,電動發(fā)動機將成為未來主流,以減少碳排放和噪音污染。智能化采用人工智能技術(shù),發(fā)動機將具備自