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发动机结构及原理.pptx

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发动机结构 原理 经典资料
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发动机结构及原理,汽研院发动机部,,2,目 录,1、发动机原理及分类2、曲柄连杆机构及机体3、发动机配气机构4、发动机供给系统5、冷却及润滑系统6、起动及电控系统7、课程回顾,,,,发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器,通常是把化学能转化为机械能。 发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机)。 发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。,什么是发动机?,3,,4,发动机工作原理,,5,内燃机是将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械。,1.1 发动机的定义,,发动机,旋转活塞式,往复活塞式,一般汽车发动机,无特殊说明时,发动机指往复活塞式内燃机,,6,按冲程数分类,1.2 发动机分类,发动机,二冲程发动机,四冲程发动机,,7,按着火方式分类,发动机,压燃式发动机,点燃式发动机,1.2 发动机分类,,8,,按燃料种类分,发动机,液体燃料发动机,气体燃料发动机,多种燃料发动机,液化石油气,天然气,沼气,柴油机,汽油机,醇类,柴油甲醇,1.2 发动机分类,,9,按进气状态分类,发动机,增压发动机,非增压发动机,1.2 发动机分类,,10,,发动机,风冷发动机,水冷发动机,1.2 发动机分类,按冷却方式分类,,11,按气缸布置分类:,1.2 发动机分类,12,发动机,V形发动机,直列发动机,水平对置发动机,,1.3 发动机常用术语,上止点 下止点 活塞行程 曲柄半径 燃烧室容积 工作容积 总容积 压缩比ε=,,13,,1.4 四冲程发动机工作原理,,14,,,,,1.4 四冲程发动机工作原理,,15,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370~400 K, 压力0.07~0.09MPa,四冲程发动机进气行程,,16,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比:ε=Va/Vc,温度600~700K, 压力0.6~1.5 MPa,四冲程发动机压缩行程,17,,进气门关闭,排气门关闭,活塞,瞬时最高:温度2200~2800 K, 压力3~5MPa,作功终了:温度1300~1600 K, 压力0.3~0.5 MPa,四冲程发动机做功行程,18,,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度900~1200 K 压力0.105~0.115 MPa,残余废气,四冲程发动机排气行程,19,,1.4 四冲程发动机工作原理,20,,曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气冲程,换气彻底,在汽车上广泛使用,并已逐渐用于摩托车。,1.4 四冲程发动机工作原理,21,,互动环节,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢?,?,22,,共同特点:,每个工作循环曲轴转两转(720°)每一行程曲轴转半转(180°),进气行程是进气门开启,排气行程是排气门开启,其余两个行程进、排气门均关闭。四个行程中,只有作功行程产生动力,其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,虽然作功行程是主要行程,但其它三个行程也不可缺少。发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程,着火后,完成作功行程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程,以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。,23,,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢?,?,24,,25,,1.5 二冲程发动机工作原理,26,,曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底,经济性较差,但结构简单,因此在摩托车上广泛使用。,1.5 二冲程发动机工作原理,27,,1.6 二冲程汽油机与四冲程汽油机比较,28,,1.7 汽车发动机总体组成,曲柄连杆机构 配气机构 燃料供给系 润滑系 冷却系 点火系 起动系,29,,曲柄连杆机构及机体组件,30,,2.1 曲柄连杆机构的功用,曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环,完成能量转换的传动机构,用来产生并传递动力,同时改变运动方式。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。,31,,2.2 曲柄连杆机构的组成,曲柄连杆机构,机体组,活塞连杆组,曲轴飞轮组,32,,2.3.1 机体组的组成,2.3 机体组,现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。镶气缸套的发动机,机体组还包括干式或湿式气缸套。,33,,2.3.2 机体组的作用,机体组是发动机的支架,是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。气缸盖用来封闭气缸顶部,并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。另外,气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。,2.3 机体组,34,,2.3.3 缸体,2.3 机体组,缸体作用: ★ 发动机的骨架以及相关零部件的安装基体 ★ 发动机燃烧室/冷却水道/润滑油道的组成部分 ★ 承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力以及 发动机运动件的惯性力 ★ 承受周期性的热冲击,35,,按气缸的结构形式分类,2.3.3 缸体,36,,按曲轴箱的结构形式分类,2.3.3 缸体,缸体,平底式,龙门式,隧道式,37,,2.3.4 缸盖,缸盖作用: 进、排气门等 配气机构和火花塞(喷油器)的安装本体 密封缸孔上部,并与活塞顶部和缸孔形成燃烧室 承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力 承受周期性的热冲击,38,,按缸盖的结构形式分类,2.3.4 缸盖,缸盖,单体式,分块式,整体式,39,,2.3.4.1 汽油机燃烧室,2.3.4 缸盖,汽油机燃烧室,半球形,浴盆形,篷形,楔形,多球形,40,,2.3.4.2 柴油机燃烧室,2.3.4 缸盖,柴油机燃烧室,其他…….,涡流室燃烧室,预燃室燃烧室,41,,2.3.5 气缸衬垫,气缸衬垫是机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。按所用材料的不同,气缸衬垫可分为: 金属—石棉衬垫 金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种,42,,2.3.5 气缸衬垫,作用: 保持气缸密封不漏气;保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏。工作条件: 承受拧紧气缸盖螺栓时造成的压力,并受到气缸内燃烧气体高温、高压的作用以及机油和冷却液的腐蚀。要求: 具有足够的强度,并且要耐压、耐热和耐腐蚀。另外,还需要有一定的弹性,以补偿机体顶面和气缸盖底面的粗糙度和不平度以及发动机工作时反复出现的变形。,43,,2.3.6 油底壳,油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。 油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板,用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。此外,为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油,通常将油底壳局部做得较深。油底壳底部设放油螺塞。有的放油螺塞带磁性,可以吸引机油中的铁屑。,44,,2.4.1 活塞连杆组的组成,2.4 活塞连杆组,活塞 活塞环 活塞销 连杆 连杆螺栓 连杆盖 连杆轴瓦,45,,2.4.2 活塞,作用 与气缸、缸盖组成燃烧室和工作容积 传力、传热工作条件 高温、高压、高速、润滑不良、加速度、惯性力、侧向力。材料 铝合金;铸铁;耐热钢 等。,46,,2.4.2.1 活塞构造: 由活塞由顶部、头部和裙部三部分组成,47,,2.4.2.1 活塞构造——汽油机活塞顶部,汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。大多数汽油机采用平顶活塞,其优点是受热面积小,加工简单。采用凹顶活塞,可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。,48,,2.4.2.1 活塞构造——柴油机活塞顶部,柴油机活塞顶部形状取决于混合气形成方式和燃烧室形状。在分隔式燃烧室柴油机的活塞顶部设有形状不同的浅凹坑,以便在主燃烧室内形成二次涡流,增进混合气形成与燃烧。,49,,2.4.2.1 活塞构造——柴油机活塞顶部,柴油机还有另一类燃烧室,称为直喷式燃烧室。其全部容积都集中在气缸内,且在活塞顶部设有深浅不一、形状各异的燃烧室凹坑。在直喷式燃烧室的柴油机中,喷油器将燃油直接喷入燃烧室凹坑内,使其与运动气流相混合,形成可燃混合气并燃烧。,50,,2.4.2.1 活塞构造——活塞头部,活塞头部:由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽,油环从气缸壁上刮下来的多余机油,经回油孔或横向切槽流回油底壳。,51,,2.4.2.1 活塞构造--活塞头部,活塞头部应该足够厚,从活塞顶到环槽区的断面变化要尽可能圆滑,过渡圆角 R 应足够大,以减小热流阻力,便于热量从活塞顶经活塞环传给气缸壁,使活塞顶部的温度不致过高。,在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽的作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流,使部分热量由第二、三道活塞环传出,从而可以减轻第一道活塞环的热负荷,改善其工作条件,防止活塞环粘结。,52,,2.4.2.1 活塞构造--活塞头部,活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。在强化程度较高的发动机中,第一道环槽温度较高,磨损严重。为了增强环槽的耐磨性,通常在第一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。在高强化直喷式燃烧室柴油机中,在第一环槽和燃烧室喉口处均镶嵌耐热护圈,以保护喉口不致因为过热而开裂。,53,,2.4.2.1 活塞构造--活塞裙部,活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向,气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大,活塞敲缸;间隙过小,活塞可能被气缸卡住。此外,裙部应有足够的实际承压面积,以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面,承受压缩侧向力的一面称次推力面。,54,,2.4.2.1 活塞构造--活塞裙部,发动机工作时,活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形,而活塞受热膨胀时还发生热变形。这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大。因此,为使活塞工作时裙部接近正圆形与气缸相适应,在制造时应将活塞裙部的横断面加工成椭圆形,并使其长轴与活塞销孔轴线垂直。现代汽车发动机的活塞均为椭圆裙。,55,,2.4.2.2 活塞形式,裙部椭圆,锥形,阶梯形,桶形,活塞形式,56,,2.4.2.3 活塞冷却,高强化发动机尤其是活塞顶上有燃烧室凹坑的柴油机,为了减轻活塞顶部和头部的热负荷而采用油冷活赛。用机油冷却活塞的方法有: 自由喷射冷却法: 从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的喷油嘴向活塞顶内壁喷射机油。 振荡冷却法:从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油槽中,由于活塞的运动使机油在槽中产生振荡而冷却活塞。 强制冷却法:在活塞头部铸出冷却油道或铸入冷却油管,使机油在其中强制流动以冷却活塞。强制冷却法广为增压发动机所采用。,57,,2.4.2.4 活塞表面处理,根据不同的目的和要求,进行不同的活塞表面处理,其方法有: 活塞顶进行硬模阳极氧化处理,形成高硬度的耐热层,增大热阻,减少活塞顶部的吸热量。 活塞裙部镀锡或镀锌,可以避免在润滑不良的情况下运转时出现拉缸现象,也可以起到加速活塞与气缸的磨合作用。 在活塞裙部涂覆石墨,石墨涂层可以加速磨合过程, 可使裙部磨损均匀,在润滑不良的情况下可以避免拉缸。,58,,2.4.3 活塞环,活塞环分气环和油环两种。,59,,2.4.3 活塞环,气环的主要功用: 密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封,防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱,并将活塞顶部接受的热传给气缸壁,避免活塞过热。油环的主要功用 刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油,并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。(刮油、布油、传热),60,,2.4.4 活塞销,活塞销的作用:连接活塞和连杆;传递活塞和连杆之间的力。,活塞销的结构形状很简单,基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易,但活塞销的质量较大;两段截锥形孔的活塞销质量较小,且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大,所以接近于等强度梁,但锥孔加工较难。,61,,2.4.5 连杆组,连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆,有时也称连杆体为连杆。,62,,2.4.5 连杆组,连杆组连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴,并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆小头与活塞销连接,同活塞一起作往复运动;连杆大头与曲柄销连接,同曲轴一起作旋转运动,因此在发动机工作时连杆作复杂的平面运动。连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现在作功行程上止点附近,最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下,连杆体可能发生弯曲变形。,63,,2.5 曲轴飞轮组,曲轴飞轮组的一般组成:,1-减震皮带轮 2-曲轴皮带轮 3-曲轴链轮 4-曲轴前端 5-曲轴主轴颈 6-曲柄臂 7-曲柄销(连杆轴颈)8-平衡重块 9-转速传感器脉冲轮 10-飞轮 11-主轴瓦 12-主轴承盖 13-螺母 14-止推垫片 15-主轴瓦16-止推垫片,64,,2.5.1 曲轴,曲轴的作用曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩,用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。,曲轴材料曲轴一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成,也采用球墨铸铁,曲轴轴颈表面经高频淬火或氮化处理或圆角滚压等方式处理。,65,,2.5.1 曲轴,曲轴构造,曲轴基本上由若干个单元曲拐构成。一个曲柄销,左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐,多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与气缸数相同,V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。将若干个单元曲拐按照一定的相位连接起来再加上曲轴前、后端便构成一根曲轴。多数发动机的曲轴,在其曲柄臂上装有平衡重。按单元曲拐连接方法的不同。,按单元曲拐连接方法的不同曲轴分为整体式和组合式两类。,曲轴分类,66,,2.5.2 飞轮,飞轮的作用:,飞轮是转动惯量很大的盘形零件,其作用如同一个 能量存储器。在作功行程中发动机传输给曲轴的能量,除对外输出外,还有部分能量被飞轮吸收,从而使曲轴的转速不会升高很多。在排气、进气和压缩三个行程中,飞轮将其储存的能量放出来补偿这三个行程所消耗的功,从而使曲轴转速不致降低太甚。 除此之外,飞轮还有下列功用:飞轮是摩擦式离合器的主动件;在飞轮轮缘上镶嵌有供起动发动机用的飞轮齿圈2;在飞轮上还刻有上止点记号,用来校准点火定时或喷油定时以及调整气门间隙。,67,,,,2.5.3 曲轴扭转减振器 (减震皮带轮),曲轴扭转减振器的作用:当发动机工作时,曲轴在周期性变化的转矩作用下,各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动,简称扭振。当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时,就会发生共振。共振时扭转振幅增大,并导致传动机构磨损加剧,发动机功率下降,甚至使曲轴断裂。为了消减曲轴的扭转振动,现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器。,68,,,,2.5.3 曲轴扭转减振器 (减震皮带轮),曲轴扭转减振器的常用类型汽车发动机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油和橡胶扭转减振器等。,69,,配气机构,70,,,,3.1 配气机构的功用,按照发动机的工作顺序和工作循环的要求,定时开启和关闭各缸的进、排气门,使新气进入气缸,废气从气缸排出。,71,,3.2 配气机构的组成,1. 气门组气门气门座气门导管气门弹簧2.气门传动组凸轮轴凸轮轴正时链轮/皮带轮正时链/皮带气门驱动机构摇臂摇臂轴,72,72,,3.3 配气机构的种类,配气机构,顶置气门式,侧置气门式,按气门布置位置分类,(已淘汰),73,,3.3 配气机构的种类,单顶置凸轮轴(SOHC),配气机构,上置凸轮轴式,下置凸轮轴式,按凸轮轴布置位置分类,中置凸轮轴式,双顶置凸轮轴(DOHC),74,,3.3 配气机构的种类,配气机构,皮带传动,齿轮传动,(按凸轮轴传动方式),链传动,75,,3.3 配气机构的种类,配气机构,二气门,(按气门数),三气门,四气门,五气门,76,,3.3 配气机构的种类,配气机构,摇臂驱动,直接驱动,(按驱动形式),77,,3.4 气门组,78,,3.4.1 气门,汽车发动机的进、排气门均为菌形气门,由气门头部和气门杆两部分构成。 气门顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状。目前应用最多的是平顶气门,其结构简单,制造方便,受热面积小,进、排气门都可采用。,79,,,,3.4 .4 气门弹簧,气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合,并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力,使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。,气门弹簧,等螺距圆柱形螺旋弹簧双气门弹簧变螺距气门弹簧锥形气门弹簧,80,,3.5 气门传动组,81,,3.5.1 凸轮轴,凸轮轴工作条件:凸轮轴承受周期性的冲击载荷。凸轮与挺柱之间的接触应力很大,相对滑动速度也很高,因此,凸轮工作表面的磨损比较严重。,凸轮的作用:是在相应的正时打开和关闭气门。凸轮轴是由各种不同的凸轮构成,为了减少旋转过程的惯性力,部分凸轮轴为中空结构。,82,,,3.5.1 凸轮轴,凸轮轴构造 :凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支承在凸轮轴轴承孔内的,因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支承刚度的重要因素。如果凸轮轴刚度不足,工作时将发生弯曲变形,这会影响配气定时。,83,,,,3.5.2 凸轮轴传动机构,传动机构,皮带传动,齿轮传动,链传动,84,,3.5.2 凸轮轴传动机构,齿轮传动机构:用于下置式和中置式凸轮轴的传动。汽油机一般只用一对定时齿轮,即曲轴定时齿轮和凸轮轴定时齿轮。柴油机需要同时驱动喷油泵,所以增加一个中间齿轮。为了保证齿轮啮合平顺,噪声低,磨损小,定时齿轮都是圆柱螺旋齿轮并用不同的材料制造。曲轴定时齿轮用中碳钢制造,凸轮轴定时齿轮则采用铸铁或夹布胶木。为了保证正确的配气定时和喷油定时,在传动齿轮上刻有定时记号,装配时必须对正记号。,85,,,,3.5.2 凸轮轴传动机构,链传动机构:用于中置式和上置式凸轮轴的传动,尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机采用链传动机构的很多。链条一般为滚子链,工作时应保持一定的张紧度,不使其产生振动和噪声。为此在链传动机构中装有导链板并在链条的松边装置张紧器。,86,,,,3.5.2 凸轮轴传动机构,齿形带传动机构:用于上置式凸轮轴的传动。与齿轮和链传动机构相比具有噪声小、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外,齿形带伸长量小,适合有精确定时要求的传动。因此,被越来越多的汽车发动机特别是轿车发动机所采用。齿形带由氯丁橡胶制成,中间夹有玻璃纤维,齿面粘覆尼龙编织物(右图)。在使用中不能使齿形带与水或机油接触,否则容易引起跳齿。齿形带轮由钢或铁基粉末冶金制造。为了确保传动可靠,齿形带需保持一定的张紧力,为此在齿形带传动机构中也设置由张紧轮与张紧弹簧组成的张紧器。,87,,,,供给系统,88,,,,4.1 概述,供给系统的作用是根据发动机各种不同工况的要求,将燃油和空气在缸外或缸内混合成一定浓度的可燃混合气,并按需要输送到各缸燃烧室内进行燃烧、作功。最后,供给系统还要将废气排出。供给系统的特性直接影响到发动机的工作性能。 供给系统主要由燃油供给系统、进气系统和排气系统组成。,89,,,,4.2 燃油供给系统,燃油供给系统由油箱、燃油滤清器、燃油泵、油管、喷油器和燃油蒸发排放控制系统等构成。油箱用来储存燃油;燃油滤清器过滤燃油中的杂质与灰尘;燃油泵将油箱的燃油通过滤清器过滤后加压送到喷油系统,并和燃油压力调节器一起建立起稳定的燃油压力,保证喷油系统在恒定的燃油压力下工作;燃油蒸发排放控制(EVAP)系统的作用是尽量减少排入大气的燃油蒸汽。,90,,4.2 燃油供给系统,汽油供给系统:,91,,,4.2 燃油供给系统,柴油供给系统:,92,,4.3 进气系统,进气系统主要由空气滤清器和进气歧管组件组成。空气滤清器的作用是清除流向进气歧管的空气中的尘土和砂粒,以减少气缸、活塞和活塞环的磨损,提高发动机的使用寿命。进气歧管组件主要由进气歧管、进气歧管垫、传感器等组成。,93,,4.4 排气系统,排气系统主要由排气歧管、排气管、催化转化器、排气消声器等组成。排气系统的作用是将混合气燃烧后生成的废气经过净化和消声等处理后排放到大气中。其中V6发动机的排气歧管是和缸盖铸为一体的。,94,,冷却及润滑系统,95,,5.1.1 冷却系统分类,发动机的冷却方式一般可分为“水冷式”和“风冷式”,“水冷式”比“风冷式”冷却效果要好车用发动机多采用“水冷式”冷却系统,5.1 冷却系统,96,,5.1.2 冷却系统结构和功能,发动机过热,机件的机械强度降低,正常的配合间隙破坏,严重时会使发动机不能正常工作,发动机过冷,会引起汽油雾化不良,油耗增加,功率下降,磨损加剧,因此发动机必须通过冷却系统来保证控制发动机在正常的温度范围内,发动机是将热能转变为机械能的动力机械,在燃烧时,瞬时温度可达2000度,97,,5.1.3 冷却系统工作过程,冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷,如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水,然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀,效果好,而且发动机运转噪音小,目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。,启动进行暖机时,节温器关闭,冷却液不流经散热器,让发动机尽快达到最佳工作温度,此时成为“小循环”,当循环冷却液达到约70度左右时,节温器开启,被发动机加热的冷却液流经散热器冷却后继续循环,此时成为“大循环”,98,,5.1.4 冷却系统主要功能部件,主要功能部件,水泵,节温器,散热器,,99,,主要功能部件-水泵,离心式水泵,形式:多采用离心式,利用叶片的旋转产生压 头,将从中心部位吸入的冷却液由外缘 甩出,在发动机各个部位循环流动,功能:使冷却液在发动机各个部位循环,带走发 动机产生的热量并流经散热器进行冷却,传动方式:多由曲轴通过皮带传 动,采用这种传动方 式的好处是在过载情 况下皮带会出现打滑 保护水泵不被烧坏。,100,,主要功能部件-节温器,节温器的开闭控制冷却系统大循环和小循环的切换,节温器内的石蜡在低于70度时呈固态,此时节温器关闭,进行“小循环”;当温度到达石蜡的熔点70度时,石蜡开始熔化为液态,体积膨胀,顶开节温器的阀体,节温器开启,进行“大循环”,,,小循环,大循环,101,,润滑系统的作用:连续不断的将一定压力的机油送到相对运动的各摩擦表面,防止金属表面直接接触,减少零件间的摩擦和磨损,并起到冷却和清除磨粒的作用。,润滑系统的主要构成: 机油泵总成 机油收集器总成 油底壳组件 机油滤清器总成 机油尺总成 放油螺栓 机油管总成 机油尺导管总成,5.2.1 润滑系统概述,5.2 润滑系统,102,,5.2.2 机油润滑油路,机油进入机油滤清器过滤后分为两路,一路进入缸体和主轴承盖连接桥的油道,通过曲轴主轴颈与连杆轴颈间的斜油道把机油引到连杆轴颈进行润滑。 另一路机油上行经中间缸盖螺栓孔进入缸盖油道,对配气机构进行强制润滑,最后通过泄油孔流回油底壳。,103,,,,5.2.3 机油泵,★机油泵的作用是从油底壳中吸出机油,并加压输送到发动机各个部位,机油泵内的调压阀将油压调整到规定值内。,104,,105,按结构形式可分为:齿轮泵、转子泵、叶片泵。,齿轮泵,转子泵,叶片泵,结构简单,自吸性好,不容易咬死,但许用转速及压力较低。,结构紧凑,供油量大,进油充分,但低速时压力波动厉害。,供油量大,容积效率高,但结构复杂,叶片设计制作困难。,5.2.3 机油泵,,5.2.4 机油集滤器,★集滤器是具有金属网的滤清器,一端伸入油底壳内,一端与机油泵进油口连通,起吸油和过滤较大杂质的作用。,106,,5.2.5 机油滤清器,,纸质滤清器,机油滤清器用于过滤机油中的金属粉末和沉淀物等杂质,以保证润滑系统的正常工作,避免因机油中杂质造成运动件早期磨损和烧瓦。,107,,5.2.6 油底壳,★油底壳用来收集与存放机油,并有一定散热作用。一般采用钢板冲压或者铝合金压铸两种方式制成。,108,,起动及电控系统,109,,6.1 起动系统,发动机由静止状态转入工作状态的全过程称之为起动过程。起动机要有足够的力矩来克服发动机内部机件的阻力。起动机作为机械动力源,通过电机轴上的齿轮与发动机曲轴后端的飞轮外缘齿圈相啮合,通电后带动飞轮和曲轴转动。发动机起动后,起动机必须立即与飞轮齿圈分离,为此,在起动机上设有脱开机构。起动机的电源来自蓄电池。,脱离机构,起动机,,,驱动齿轮,,110,,6.2.1 电控系统工作原理,发动机电子控制系统由传感器、电子控制单元ECU和执行器组成。传感器把发动机的工作状态参数以电子信号和数据的形式输入电子控制单元ECU,电子控制单元ECU将输入信号与存储器内的设定值进行比较,然后向燃油供给系统、点火系统、进气和排气等系统发出相应的信号指令,使发动机发挥最佳工作性能。,6.2 电控系统,111,,6.2.2 电控系统构造-电子控制单元ECU,ECU:即电子控制单元,由自身的各个输入端子接收到来自不同传感器的信号,经过处理后,从输出端子向各个控制部件输出所需的运行信号来控制整个发动机的运作。,ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器(CPU),存储器和输入/输出接口的单元。ECU的主要部分是微机,而核心件是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式,根据存储的参考数据进行对比加工,计算出输出值,输出信号再经功率放大去控制若干个调节伺服元件,例如继电器和开关等。,112,,6.2.2 电控系统构造-传感器,ECU,传感器是ECU用以判断发动机工作状态的“耳目”,传感器故障将使ECU无法判断发动机的工况,关键传感器故障可导致发动机系统瘫痪。,113,,6.2.2电控系统构造-执行器,ECU根据各传感器的输入,向各执行器发出控制指令。,就发动机而言,执行器主要完成以下功能(一)燃油喷射控制(二)点火控制(三)怠速控制,,,,,,,,,,喷油控制,点火控制,怠速控制,ECU,114,,6.2.3 燃油喷射系统基本原理,顺序多点喷射燃油系统由喷油器、燃料分配器、油压传感器等组成,ECU根据发动机的工作状态参数,实时的控制喷油器的喷油量和喷油时刻,当发动机的工作状态突然变化时,顺序燃油喷射系统能够在ECU的控制下快速反映,获得最佳的喷油量和喷油时刻。,喷油器是由电磁线圈、柱塞针阀及壳体组成的行程固定的电磁控制针阀装置。当电流流经电磁线圈时,针阀升起并喷射压力燃油。由于针阀升程和燃油压力都是恒定的,因此,喷油量就取决于针阀开启时间,即电流流经电磁线圈的持续时间。ECU通过控制电磁线圈的通电时间即可精确控制喷油量。,,电磁线圈,,柱塞针阀,,,,分配器,喷油器,传感器,燃油喷射控制,115,,点火线圈:,点火控制模块ICM:,,点火模块,点火控制模块主要由晶体管等半导体器件组成,根据ECU发出的点火指令来控制点火初级线圈的电流。,点火线圈用来产生火花塞点火所需的高电压。它由缠绕在铁芯上的初级线圈和次级线圈组成,两级线圈的绕数比越大,互感电势越大,因此点火线圈可以产生所需的高电压。,点火控制,116,,,先进的点火系统给每一个火花塞匹配一个点火线圈,由点火模块和火花塞组成,节省了易损耗的分电器和高压线,并由ECU精确控制各缸点火正时,提高效率,降低排放。,传统的点火系统由点火模块、点火线圈、分电器、火花塞等组成,点火系统通过点火线圈产生高电压,由分电器把高电压按照各缸的点火顺序送入火花塞点火。,A: 火花塞线E: 分电器I : 点火线圈D: 高压线J : 火花塞,点火控制—点火模块,117,,,,点火控制—火花塞,火花塞的构造是以一根细长的金属电极穿过一个具有绝缘功能的陶瓷材质而制程,绝缘体的下部周围有一个金属材质的壳,以螺牙方式旋紧在汽缸盖上,在这个金属壳的底部再加焊一电极与汽车车体形成接地作用,另外,在此电极中央的末端,必须再以一个微小的放电间隙分隔开来。火花塞两极之间需要很高的电压才能产生火花。,118,118,,,,怠速控制,当发动机怠速运行时,节气门处于全关位置,即进入发动机的空气量不再由节气门进行调节。怠速控制的就是通过怠速空气控制阀调节进气量,同时配合喷油量及点火提前角的控制,改变怠速工况燃料消耗及所发出的功率,以稳定或改变怠速转速。,119,,课程回顾,120,1、汽油发动机通常由哪些机构及系统组成的?它们各有什么作用?2、汽油机与柴油机有哪些不同?各自的特点是什么?,,谢谢大家,
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