《發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理》課件

發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理探討內(nèi)燃機(jī)的基本工作過程及其如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程,了解各個(gè)工作階段的特點(diǎn)和原理。課程大綱發(fā)動(dòng)機(jī)概述介紹內(nèi)燃機(jī)的基本原理和分類,包括汽油機(jī)和柴油機(jī)。工作循環(huán)分析解析四沖程和兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)。關(guān)鍵部件分析探討活塞、氣缸、曲軸等發(fā)動(dòng)機(jī)的核心組件。輔助系統(tǒng)分析介紹點(diǎn)火系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等關(guān)鍵輔助系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)的分類按燃料類型內(nèi)燃機(jī)可分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類,分別使用汽油和柴油作為燃料。按工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)可分為四沖程和兩沖程,體現(xiàn)了不同的氣缸工作循環(huán)。按氣缸數(shù)量?jī)?nèi)燃機(jī)可以是單缸、雙缸、四缸等不同氣缸數(shù)量的設(shè)計(jì)。汽油機(jī)工作原理1吸氣沖程汽油機(jī)在吸氣沖程時(shí),活塞由下向上運(yùn)動(dòng),在活塞帶動(dòng)下氣缸內(nèi)形成負(fù)壓,使進(jìn)氣閥打開吸入空氣和汽油混合氣。2壓縮沖程活塞由上向下運(yùn)動(dòng),壓縮氣體混合物,提高溫度和壓力。3工作沖程點(diǎn)火器點(diǎn)燃混合氣,使其爆炸并推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生動(dòng)力輸出。4排氣沖程活塞由下向上運(yùn)動(dòng),排出廢氣,為下一個(gè)循環(huán)做準(zhǔn)備。汽油機(jī)通過四個(gè)沖程工作,包括吸氣、壓縮、工作和排氣。精密的機(jī)械設(shè)計(jì)和電子控制確保了汽油機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn),為車輛提供強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出。柴油機(jī)工作原理進(jìn)氣在進(jìn)氣行程中,活塞下降,氣缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,從進(jìn)氣口吸入空氣。壓縮在壓縮行程中,活塞上升,壓縮空氣,使其溫度和壓力急劇升高。噴油和點(diǎn)火在膨脹行程中,噴油器噴入高壓燃油,自燃點(diǎn)燃,推動(dòng)活塞下降產(chǎn)生功。排氣在排氣行程中,活塞上升,將廢氣從排氣口排出,為下一個(gè)工作循環(huán)做準(zhǔn)備。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)氣氣缸吸入新鮮的空氣和燃料混合物。2壓縮活塞壓縮氣缸內(nèi)的混合物,提高溫度和壓力。3功程混合物點(diǎn)火并爆炸,驅(qū)動(dòng)活塞做功程。4排出排出燃燒后的廢氣,準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)只需要兩次活塞行程即可完成一個(gè)工作循環(huán)，即進(jìn)氣和排氣在同一行程中進(jìn)行。它相比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)更加簡(jiǎn)單緊湊。優(yōu)缺點(diǎn)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、功率密度高，但由于進(jìn)排氣不分行程導(dǎo)致燃料和潤(rùn)滑油的消耗較高。適用于小型機(jī)械如鋸子、割草機(jī)等。發(fā)展現(xiàn)狀隨著環(huán)保要求的提高,兩沖程汽油機(jī)已逐步被四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)替代。但在某些輕型機(jī)械領(lǐng)域,兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)仍有其不可替代的優(yōu)勢(shì)。氣缸和曲軸系統(tǒng)氣缸和曲軸系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件。氣缸負(fù)責(zé)燃燒燃料并產(chǎn)生動(dòng)力,曲軸把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)。兩者協(xié)調(diào)工作,是發(fā)動(dòng)機(jī)功能的關(guān)鍵。氣缸采用精密鑄造制造,能承受高壓高溫,曲軸由高強(qiáng)合金鋼打造,確?？煽窟\(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)效率和動(dòng)力性能都依賴于氣缸和曲軸系統(tǒng)的優(yōu)秀設(shè)計(jì)和精密制造。點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火塞點(diǎn)火塞是內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)為氣缸內(nèi)的混合氣體提供高壓電火花，以點(diǎn)燃燃料。點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈將低壓電流轉(zhuǎn)換為高壓電流，為點(diǎn)火塞提供所需的高壓點(diǎn)火脈沖。配電器配電器負(fù)責(zé)將高壓電流分配到各個(gè)點(diǎn)火塞，實(shí)現(xiàn)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中各缸的有序點(diǎn)火。點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)火時(shí)間的精準(zhǔn)控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能至關(guān)重要，需要根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等因素實(shí)時(shí)調(diào)整。燃料供給系統(tǒng)燃料泵負(fù)責(zé)將燃料從油箱輸送到化油器或油軌。確保燃料壓力和流量滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求?；推鲗⑷剂虾涂諝饣旌铣珊线m比例的燃料-空氣混合氣,為發(fā)動(dòng)機(jī)提供可燃混合氣。噴油器在燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中,噴油器精確地噴射燃料進(jìn)入氣缸,形成合適的燃料霧化。燃料系統(tǒng)其他部件包括燃料箱、管路、濾清器等,確保燃料能穩(wěn)定可靠地輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑效果發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)可以有效降低摩擦損耗,延長(zhǎng)零件使用壽命,確保發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑方式常用的潤(rùn)滑方式包括油浴式、噴淋式和強(qiáng)制式,根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)選擇合適的潤(rùn)滑系統(tǒng)。潤(rùn)滑油高質(zhì)量的潤(rùn)滑油能提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能,并具有良好的防磨、防銹等特性。適當(dāng)?shù)母鼡Q周期很重要。油濾器油濾器可以有效過濾污物,保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)零件,定期更換對(duì)保持良好潤(rùn)滑十分必要。冷卻系統(tǒng)1作用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)用于將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出,避免過熱損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。2組成包括水箱、水泵、散熱器、活塞冷卻油孔等,形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。3冷卻方式常見的有液體冷卻和空氣冷卻兩種,分別采用液體和空氣作為冷卻介質(zhì)。4維護(hù)保養(yǎng)定期檢查冷卻液液位和濃度,更換冷卻液和清洗散熱器等都是必要的。排氣和進(jìn)氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)將燃燒后的廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出,降低排放,提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。包括排氣歧管、消聲器和排氣管等部件。進(jìn)氣系統(tǒng)將新鮮空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī),確保氣缸內(nèi)充滿所需的空氣-燃料混合氣。包括進(jìn)氣歧管、空氣濾清器等。增壓系統(tǒng)通過渦輪增壓器,增加氣缸內(nèi)的空氣密度,提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率,提高燃油效率?；钊瓦B桿活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,負(fù)責(zé)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。與活塞相連的連桿則將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它們配合工作,推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程。優(yōu)質(zhì)的活塞和連桿設(shè)計(jì)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性。合理的尺寸、重量和材料選擇,能夠減少摩擦損失,提高燃料效率。精密的制造工藝也確保了他們能承受高溫高壓的苛刻工作環(huán)境。氣缸蓋和氣門氣缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分之一,位于氣缸頂部,主要承擔(dān)密封、散熱等功能。氣門則是在氣缸蓋上開設(shè)的進(jìn)出氣孔,通過時(shí)序開閉控制進(jìn)氣和排氣。氣門的結(jié)構(gòu)和材料直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性。曲軸和飛輪曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心構(gòu)件之一,它將連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它連接著氣缸和飛輪,承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)恿鬏斎蝿?wù)。飛輪則能幫助平衡曲軸的旋轉(zhuǎn),提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。曲軸與飛輪的協(xié)調(diào)配合,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行和動(dòng)力傳輸性能有著直接的影響。設(shè)計(jì)優(yōu)化的曲軸和飛輪系統(tǒng),可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和動(dòng)力性能。汽缸和曲軸箱發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸是儲(chǔ)存燃料并進(jìn)行工作循環(huán)的關(guān)鍵部件。曲軸箱則包含曲軸、連桿等傳遞動(dòng)力的機(jī)械部件。兩者協(xié)同工作,確保發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利運(yùn)行。汽缸由堅(jiān)固的金屬材料制成,可承受高溫高壓的爆燃力。曲軸箱為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)核心,提供穩(wěn)定的動(dòng)力傳遞。兩者共同構(gòu)建了發(fā)動(dòng)機(jī)的核心動(dòng)力系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)中的運(yùn)動(dòng)1活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞沿氣缸上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。2曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)連桿帶動(dòng)曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3氣門開閉運(yùn)動(dòng)氣門在凸輪的驅(qū)動(dòng)下做開閉運(yùn)動(dòng),控制進(jìn)氣和排氣。發(fā)動(dòng)機(jī)中存在多種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式,包括活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及氣門的開閉運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)相互協(xié)調(diào)配合,共同完成了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)1進(jìn)氣活塞從下端運(yùn)動(dòng)到上端時(shí)帶動(dòng)汽缸內(nèi)空氣進(jìn)入，形成吸氣過程。2壓縮活塞從上端運(yùn)動(dòng)到下端時(shí)壓縮汽缸內(nèi)的空氣-燃料混合物，提高溫度和壓力。3爆炸在適當(dāng)時(shí)機(jī)引燃混合物，釋放大量熱量并推動(dòng)活塞下行，形成功率矩。4排氣活塞從下端運(yùn)動(dòng)到上端時(shí)將廢氣排出汽缸，整個(gè)循環(huán)完成。四沖程工作循環(huán)分析1進(jìn)氣活塞由下向上運(yùn)動(dòng),缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,通過進(jìn)氣門進(jìn)入新鮮空氣。2壓縮活塞由上向下運(yùn)動(dòng),壓縮缸內(nèi)空氣和燃料混合氣,提高溫度和壓力。3燃燒和功程火花塞點(diǎn)燃?jí)嚎s的混合氣,產(chǎn)生高溫高壓爆炸力,驅(qū)動(dòng)活塞下行做功。4排氣活塞由下向上運(yùn)動(dòng),排出燃燒后的廢氣,為下一循環(huán)做好準(zhǔn)備。兩沖程工作循環(huán)分析1進(jìn)氣燃料和新鮮空氣通過活塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)入氣缸。2壓縮燃料和空氣被壓縮,溫度和壓力升高。3爆炸和功高溫和壓力點(diǎn)燃燃料,產(chǎn)生高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。4排氣廢氣通過活塞運(yùn)動(dòng)排出氣缸。兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)只需要兩次活塞行程即可完成一個(gè)工作循環(huán)，即進(jìn)氣-爆炸和功-排氣三個(gè)過程。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、功率大的優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于小型摩托車和園林機(jī)械等領(lǐng)域。發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)功率Power反映發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率。常用功率輸出曲線描述扭矩Torque表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小。扭矩曲線用于反映發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性燃油消耗率FuelConsumption反映發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的燃油經(jīng)濟(jì)性能。是重要的性能參數(shù)之一熱效率ThermalEfficiency發(fā)動(dòng)機(jī)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率。反映發(fā)動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)劣發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試50輸出功率發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率(千瓦)5000轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)300扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(?！っ?16燃油消耗率發(fā)動(dòng)機(jī)平均燃油消耗率(升/100公里)發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試是評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的重要手段。通過測(cè)試可以準(zhǔn)確掌握發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、油耗等關(guān)鍵參數(shù),為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí),性能測(cè)試還能發(fā)現(xiàn)潛在的問題,為后續(xù)的改進(jìn)與維護(hù)提供重要依據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲與振動(dòng)噪聲來源發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主要來自于活塞運(yùn)動(dòng)、氣門關(guān)閉、燃料噴射和其他機(jī)械部件的振動(dòng)。這些噪聲會(huì)對(duì)駕駛員和乘客造成干擾。振動(dòng)原因發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)主要源于曲軸、連桿和活塞的不平衡運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性能和壽命。降噪技術(shù)通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用隔音材料和改善燃料燃燒等措施可有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。防振措施合理布置發(fā)動(dòng)機(jī)支架、加強(qiáng)曲軸系統(tǒng)和使用減振部件等可有效抑制發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)保與節(jié)能1排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)各國(guó)不斷收緊機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔化發(fā)展。2節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新渦輪增壓、直噴、缸內(nèi)直噴等技術(shù)提高燃油經(jīng)濟(jì)性,減少碳排放。3新能源替代電動(dòng)、混合動(dòng)力等新能源車型正在快速推廣,成為傳統(tǒng)汽油車的環(huán)保替代品。4綠色制造升級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程也在不斷優(yōu)化,減少能耗和污染排放。發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障缸頭故障缸頭故障常見于積碳過多或水冷系統(tǒng)失常造成的過熱。這可能導(dǎo)致缸墊泄露、氣門故障等問題,需及時(shí)檢修?；钊收匣钊麊栴}如磨損、卡漲或斷裂會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。需檢查活塞環(huán)是否良好,及時(shí)更換出現(xiàn)問題的部件。燃料系統(tǒng)故障燃料泵、噴油嘴等燃料系統(tǒng)部件故障會(huì)導(dǎo)致供油不足或噴油不均勻,需仔細(xì)檢查相關(guān)部件并及時(shí)維修。發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)診斷診斷儀器使用專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷儀可以準(zhǔn)確檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的工作狀態(tài),準(zhǔn)確定位故障位置。故障碼診斷通過讀取故障碼可以快速判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障的具體原因,為維修提供重要線索。綜合檢測(cè)全面檢查發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo),如壓縮壓力、點(diǎn)火正時(shí)、油耗等,可評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)整體狀況。診斷步驟先查找故障征兆,確定問題范圍,再針對(duì)性進(jìn)行系統(tǒng)檢查和測(cè)試,最終確定故障原因。發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)與維修定期保養(yǎng)按照制造商的建議定期更換機(jī)油、機(jī)濾、火花塞等消耗件能確保發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。預(yù)防性維修檢查皮帶、軟管等部件狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修理小問題,可有效避免大修。故障診斷利用診斷儀和專業(yè)維修手冊(cè),快速準(zhǔn)確地定位故障源,為維修提供依據(jù)。專業(yè)維修對(duì)于復(fù)雜故障,應(yīng)由訓(xùn)練有素的技師進(jìn)行專業(yè)維修,以確保修理質(zhì)量。發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì)電動(dòng)化隨著環(huán)保意識(shí)的提升和新能源技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)車將成為未來主流發(fā)展