汽车构造
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汽车构造 I. 造 I. ( 2 ). 赵雨东. 清华大学汽车工程系. 主要内容和学时安排. 汽车发动机基本知识( 4 学时) 发动机机体( 2 学时) 曲柄连杆机构( 3 学时) 气门机构( 3 学时) 进排气、增压系统及排放 控制装置( 3 学时) 汽油机燃油供给系统( 4 学时). 柴油机燃油供给系统( 4 学时) 汽油机点火系统( 2 学时) 发动机冷却系统( 2 学时) 发动机润滑系统( 2 学时) 发动机起动系统 与电源 ( 1 学时) 发动机管理系统( 2 学时). 汽车发动机基本知识. 汽车及其动力概况 汽车总体结构.

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造 I

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Presentation Transcript


I

汽车构造I

造I

(2)

赵雨东

清华大学汽车工程系


I

主要内容和学时安排

汽车发动机基本知识(4

学时)

发动机机体(2学时)

曲柄连杆机构( 3学时)

气门机构( 3学时)

进排气、增压系统及排放

控制装置( 3学时)

汽油机燃油供给系统(4

学时)

柴油机燃油供给系统(4

学时)

汽油机点火系统(2学时)

发动机冷却系统(2学时)

发动机润滑系统(2学时)

发动机起动系统与电源

(1学时)

发动机管理系统(2学时)


I

汽车发动机基本知识

汽车及其动力概况

汽车总体结构

汽车发动机工作原理

汽车发动机的分类

发动机的总体构造

发动机的主要性能指标与特性

内燃机产品名称和型号编制规则


I

汽车发动机的分类——活塞运动方式

往复活塞式

(Reciprocating engine)

旋转活塞式

(Rotary engine/Wankel engine )

按活塞运动方式


I

MAZDA公司转子发动机

用于运动型轿车


I

汽车发动机的分类——燃料

汽油机(Gasoline engine)

按燃料种类

柴油机(Diesel engine)

其它燃料发动机

(Alternative engine)


I

汽油机

柴油机


I

氢燃料发动机


I

BMW汽油、氢双燃料发动机


I

汽车发动机的分类——冲程

二冲程(Two-stroke)

按行(冲)程

四冲程(Four-stroke)


I

二冲程发动机

二冲程发动

机按扫气方

式分为

曲轴箱扫气

式,用于小

型汽油机

扫气泵式,

用于大型柴

油机

扫气泵式

曲轴箱扫气式


I

二冲程汽油机(1)

第一冲程

活塞由下止点运动到上止点;

扫 气 :下止点时,进气阀关闭;

排气口和扫气口开启;曲轴箱内

的可燃混合气经扫气口进入气

缸,将废气经排气口扫出;

活塞继续向上止点运动,活塞头

部将扫气口关闭,停止扫气;但

排气口未关闭,废气和部分混合

气继续排出;

压 缩 :活塞将排气口关闭,缸内

可燃混合气被压缩,直至上止点。

进气:活塞到达上止点之前时,

曲轴箱容积随活塞上移增大,形

成真空度,进气阀开启,混合气

进入曲轴箱。


I

二冲程汽油机(2)

第二冲程

活塞由上止点运动到下止点;

燃 烧 :压缩过程终了时,火花

塞点火,可燃混合气燃烧,燃

烧气体膨胀作功。此时,进气

阀仍开启,混合气继续进入曲

轴箱。

随着活塞下移,进气阀关闭。

此后向下止点运动使曲轴箱容

积变小,其中混合气被预压缩。

排 气 :活塞打开排气口,废气

排出,作功过程结束;

扫 气 :继而活塞又将扫气口开

启,可燃混合气经扫气口进入

气缸,扫除废气(扫气)。直

至下一活塞行程扫气口被关闭。


I

二冲程汽油机(3)

示功图


I

二冲程柴油机(1)

第一冲程

活塞由下止点运动到上止点;

扫 气 :当活塞还处于下止点

时,进气口和排气门均已开启。

扫气泵将纯净的空气增压到

0.12~0.14 MPa后,经空气室

和进气口送入气缸,扫除其中

的废气。废气经气缸顶部的排

气门排出。

压 缩 :当活塞上移将进气口关

闭的同时,排气门也关闭,进

入气缸内的空气开始被压缩。

活塞运动至上止点,压缩过程

结束。


I

二冲程柴油机(2)

第二冲程

活塞由上止点运动到下止点;

作 功 :压缩行程结束后,高压

柴油经喷油器喷入气缸,并自

行着火燃烧。高温高压的燃烧

气体推动活塞作功。

排气 :当活塞下移2/3行程时,

排气门开启,废气经排气门排

出。

扫 气 :活塞继续下移,进气口

开启,来自扫气泵的空气经进

气口进入气缸进行扫气。


I

New

Sulzer

Diesel

RTA-series

Low-speed

Two-stroke Diesel Engines

1480-48600 kW

2000-66120 bhp

196-54 rpm


I

四冲程 vs. 二冲程

工作

循环

换气

时间

结构

复杂性

曲轴每转二圈一

个工作循环,作

功一次 。

曲轴每转一圈一

个工作循环,作

功一次。

旋转角速度比较

均匀

进、排气持续时

间长,重叠期小

换气质量好。

换气时间短

(1/3),进、

排气过程几乎同

时进行,换气质

量差

有进、排气门,

结构复杂

无进、排气门,

结构简单(曲轴

箱扫气式)

四冲程

二冲程


I

汽车发动机的分类-着火

火花点火

(Spark Ignition)

按着火方式

压缩着火

(Compression Ignition)


I

火花塞


I

汽车发动机的分类-冷却

按冷却方式

风冷

水冷

(Air cooling) (Water cooling)


I

Santana 2000

水冷

电动风扇

散热器

缸盖水套

缸体水套

水泵

护罩

过热蒸气

齿型带轮

水套排气管

风扇双速

热敏开关

进水软管

排气管

出水软管

接暖风装置

膨胀箱盖

膨胀箱

膨胀箱管

节气门热水管


I

风冷


I

汽车发动机的分类-进气方式

非增压/自然吸气

(Naturally aspiration)

按进气状态

增压

(Turbocharging/Supercharging)

自然吸气


I

涡轮增压


I

汽车发动机的分类——气缸排列

直列(In-line)

V型(V-type)

按气缸排列

对置(Box engine)

W型(W-type)


I

In-line

Double piston engine

H engine

V engine

Opposed piston engine

W engine

Radial engine

Boxer engine or

180° V engine

Triangle engine


I

直列


I

V型


I

W型


I

W型


I

W型


I

汽车发动机的分类-归纳

燃料种类

行(冲)程

活塞运动方式

着火方式

进气状态

冷却方式

气缸排列

气缸数


I

汽车发动机的分类——主流

汽油机-火花点火

柴油机-压缩着火

自然吸气

增 压

V

缸(3 ‾16)

列(3 ‾6)

型(6 ‾16)


I

汽车发动机基本知识

汽车及其动力概况

汽车总体结构

汽车发动机工作原理

汽车发动机的分类

发动机的总体构造

发动机的主要性能指标与特性

内燃机产品名称和型号编制规则


I

发动机的总体构造(1)


I

发动机的总体构造(2)

供给系统

润滑系统

冷却系统

点火系统

起动系统

两个

曲柄连杆机构

气门机构

机构


I

缸体

缸盖

机体


I

活塞

连杆

飞轮

曲柄连杆机构

曲轴


I

气门机构


I

供给系统


I

油管

油压调节器

油轨

燃油

滤清器

喷油器

燃油泵

油箱

汽油机燃油系统


I

节气门组件

进气歧管

空气流量计

空气滤清器

Santana 2000

汽油机进气系统


I

柴油机燃油系统


I

润滑系统


I

冷却系统


I

ECU

带集成

驱动级

双火花点火线圈

节气门位置传感器

水温传感器

曲轴位置和

转速传感器

氧传感器

点火开关

蓄电池

点火系统


I

起动系统


I

发动机的总体构造(3)

供给系统

润滑系统

冷却系统

点火系统

起动系统

两个

曲柄连杆机构

机构

气门机构


I

汽车发动机基本知识

汽车及其动力概况

汽车总体结构

汽车发动机工作原理

汽车发动机的分类

发动机的总体构造

发动机的主要性能

内燃机产品名称和型号编制规则


I

发动机的主要性能

特性

工况

速度特性

负荷特性

环境性能指标

指发动机排放品

质和噪声水平

强化指标

指发动机承受热

负荷和机械负荷

的能力

动力性指标

表征发动机作功

能力大小

燃油经济性

指标

发动机热效率和

燃油消耗率

负荷


I

发动机的主要性能——动力性指标(1)

动力性指标

有效转矩 Te

指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩,通常用Te表

示,单位为N ·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压

力通过连杆、传给曲轴产生的转矩,并克服了摩擦,驱动

附件等损失之后从曲轴对外输出的净转矩。


I

发动机的主要性能——动力性指标(2)

动力性指标

有效功率 Pe

指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率,通常用Pe表

示,单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。

它等于有效转矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可

以在专用的试验台上用测功器测定,测出有效扭矩和曲轴

转速,然后用下面公式计算出有效功率。

Te ⋅ n

9550

2π⋅ n

60

式中:

Te - 有效转矩( N·m)

n- 曲轴转速( r/min)。

−3

P = T ⋅

×10 =

(kW)

e e


I

发动机的主要性能——动力性指标(3)

动力性指标

平均有效压力 pme

单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力,单位

MPa。P me 可以看作是一个假想的、平均不变的压力作用在

活塞顶上,使活塞移动一个冲程所作的功,即每循环所作

的有效功。平均有效压力越大,发动机的作功能力越强。

We

Vh

pme =


I

发动机的主要性能——经济性指标(1)

经济性指标

有效热效率 ηe

燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热

效率。有效热效率越高,发动机的经济性越好。


I

发动机的主要性能——经济性指标(2)

经济性指标

有效燃油消耗率 ge

燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量,也

就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质

量(以g为单位),燃油消耗率通常用g e 表示,单位g/kW ·h.

1000G T

Pe

(g / kW ⋅ h) GT-每小时的燃油消耗量(kg/h)

Pe - 有效功率(kW)

g e =

有效燃油消耗率越小,表示发动机曲轴输出净功率所消耗

的燃油越少,其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有

效燃油消耗率ge 是最小值。


I

发动机的主要性能——环境性能

环境性能指标

排放

有害气体CO、HC、NOx

颗粒物PM

二氧化碳CO2

噪声

世界各国都有法规限制排放和噪声


I

发动机的主要性能——强化指标

强化指标

升功率 PL

发动机在标定工况下,单位发动机排量输出的有效功率称

为升功率,单位kW/L。升功率越大,发动机的作功能力越

强,热负荷和机械负荷高。


I

发动机的主要性能——工况和负荷

工况

发动机在某一时刻的运行状态。以该时刻内燃机输出的有效

功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为发动机转速。

负荷率

内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出

的最大有效功率的比值,以百分数表示。负荷率通常简称负

荷。


I

发动机的主要性能——特性(1)

发动机的特性

发动机的主要性能指标

(如有效转矩Te,有效功率

Pe,有效耗油率等)随其运

转工况(负荷、转速)变化

而变化的关系称为发动机

的特性。

速度特性

负荷特性


I

发动机的主要性能——特性(2)

速度特性

性能指标随发

动机曲轴转速

变化的关系称

为发动机的速

度特性。

汽油机


I

发动机的主要性能——特性(3)

柴油机

速度特性


I

发动机的主要性能——特性(4)

负荷特性

性能指标随负

荷变化的关系

称为发动机的

负荷特性。

汽油机


I

发动机的主要性能——特性(5)

柴油机

负荷特性


I

发动机的主要性能

特性

速度特性

负荷特性

工况

负荷

动力性指标

强化指标

环境性能指标

经济性指标


I

汽车发动机基本知识

汽车及其动力概况

汽车总体结构

汽车发动机工作原理

汽车发动机的分类

发动机的总体构造

发动机的主要性能

内燃机产品名称和型号编制规则


I

内燃机产品名称和型号编制规则(1)

国家标准(GB725-

91)《内燃机产品名

称和型号编制规则》

中对内燃机的名称

和型号作了统一规

定。

EQ12VE230ZCz:第二汽车制造厂,12缸,

V型,二冲程,缸径230mm,水冷,增压,船用主

机、左机基本型


I

内燃机产品名称和型号编制规则(2)

型号示例:

汽油机

1E65F:单缸,二冲程,缸径 65mm,风冷,通用型;

EQ6100-1: 二汽,六缸,直列,四冲程,缸径100mm,水冷,区分符号 1表示

第一种变型产品;

BJ492QA:BJ为北京汽车制造厂代号,四缸,直列,四冲程,缸径 92mm,水冷,

车用,区分符号 A表示变型产品。

柴油机

YZ6102Q:YZ为扬州柴油机厂代号,六缸,直列,四冲程,缸径 102mm,水冷,

车用;

10V120FQ:10缸,V型,四冲程,缸径 120mm,风冷,车用。


I

复习思考题(1)

在结构上怎样描述一个汽车发动机?

汽车发动机由哪些部分组成?

下列名词的含义是什么?

工作循环,二冲程、四冲程发动机的工作循环有何不同?

上、下止点

活塞行程

气缸工作容积、燃烧室容积、发动机排量

压缩比,汽油机、柴油机压缩比有何不同,为什么?

工况

负荷率


I

复习思考题(2)

四冲程汽油机、柴油机的工作原理是什么?有何异同?

二冲程汽油机、柴油机的工作原理有何异同?

汽油机和柴油机在外观上如何区分?

发动机用哪些主要性能指标来评价?其含义各是什么?

发动机有哪些特性?有什么意义?


I

作业

1 一般情况下,怎样描述一个汽车发动机?以一款市场

上比较畅销的汽车为例,从结构的角度描述其发动机。

2 汽油机和柴油机有何不同?怎样从外观上分辩出是哪

种发动机?


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