汽车发动机的作用和工作原理课件资料

1、第一节 发动机的作用和基本工作原理,一、 发动机的作用 发动机是将其他形式的能量转化为机械能的机器。它把液体或者气体的化学能通过燃烧转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是汽车的动力装置，是整个汽车的心脏部分。,思考,发动机的工作原理是什么？它又是如何运转的呢？,二、发动机的基本术语,上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机工作容积(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比,曲轴回转中心,曲柄,三、四冲程发动机的简单工作原理,四冲程发动机：曲轴旋转二周，活塞往复4个行程完成一个工作循环，称为4冲程发动机。,一个工作循环：进气 、压缩 、做工、排气,四冲程发动机按燃油种类的不同可分为：汽油机和柴油机。,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度370440 K， 压力7590 kPa,1、四冲程汽油机的工作原理,工作特征：进气门开，排气门关，活塞下行。,进气结束时曲轴转角为0-180,.,.,.,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比： =Va/Vc,温度600800K， 压力6001500 kP

2、a,工作特征：进气门关，排气门关，活塞上行。,压缩结束时曲轴转角为180-360,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa,作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa,工作特征：进气门关，排气门关，活塞下行。,做工结束时曲轴转角为360-540,活塞,排气行程,进气门关闭,排气门打开,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,工作特征：进气门关，排气门开，活塞上行。,排气结束时曲轴转角为540 -720,活塞,总之，四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个行程，完成一个工作循环。活塞在上、下止点间每移动一个行程，曲轴转过180角。四冲程汽油发动机每完成一个工作循环，活塞移动四个行程，曲轴转过两周（720）。其中进气和做功行程活塞都是由上止点移动到下止点；压缩和排气行程活塞都是由下止点移动到上止点。四个行程中，只有做工行程做工，其他三个行程都是通过飞轮的惯性来驱动的。,小结,1.发动机的作用 2.发动机的基本术语 3.四冲程汽油发动机的工作原理,练习,1、压缩行程是如何工作的？ 2、什么是压缩比？ 3、

3、什么是发动机的排量？ 4、四冲程汽油发动机工作原理是什么?,复习,1）汽车的发展史。 2）汽车的组成部分。 3）发动机的组成部分。 4）发动机的类型。,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,喷油泵,吸气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度300370K压力800900 kPa,温度8001000K压力35 MPa,瞬时：温度18002200K压力510 MPa,温度8001000K压力105400 kPa,终了：温度8001000K压力105400 kPa,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？,共同特点：,每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。 只有作功行程产生动力。,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？,不同点,2.3 二冲程发动机的工作原理,二冲程发动机 二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理,一、二冲程汽油机工作原理,压缩混合气,进气,点火燃烧,排气,扫气孔,进气孔,排气孔,火花塞,1、结构,二、二冲程柴油机工作原理,换气,燃烧,排气,压缩,喷油器,空气,扫气泵,废气,排气门,思考,二冲程发动机与四冲程发

4、动机相比，有何优点？,理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。 由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 构造简单，质量较小。 易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。,2.4 发动机的分类,车用内燃机,水冷发动机,风冷发动机,车用内燃机,车用内燃机,车用内燃机,四冲程发动机,二冲程发动机,汽油发动机,柴油发动机,单缸发动机,多缸发动机,化油器式发动机,直接喷射式发动机发动机,车用内燃机,单列式发动机,双列式发动机,2.5 发动机的总体构造,连杆,飞轮,曲轴,活塞,进气门,排气门,推杆,挺柱,正时齿轮, 配气机构 曲柄连杆机构,摇臂,凸轮轴,桑塔纳发动机结构示意图,桑塔纳发动机冷却系示意图,桑塔纳发动机润滑系示意图,压缩比,定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。 = Va/Vc,现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。,压缩比过大的不良后果,返回,压缩比过大的不良后果,返回,四冲程发动机工作状态,柴油机工作时各行程状态参数,汽车底盘概述,汽车传动系统,汽车制动系统,汽车行驶系统,汽车转向

5、系统,1.2 汽车底盘的组成,汽车底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动并按驾驶员的操控而正常行驶的部件。 汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。,第1章 汽车底盘概述,1.2 汽车底盘的组成,1传动系 汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及它们之间的协调变化等功能，使汽车有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动车轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地接合或彻底、迅速地分离。 传动系包括：离合器，变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴等部分。,第1章 汽车底盘概述,1.2 汽车底盘的组成,2行驶系 汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且能与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。 行驶系包括：车架，车桥，

6、悬架和车轮等部分。,第1章 汽车底盘概述,1.2 汽车底盘的组成,3转向系 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动状态互相转换。 转向系包括：转向操纵机构、转向器、转向传动机构等部分。,第1章 汽车底盘概述,1.2 汽车底盘的组成,4制动系 制动系是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。 制动系包括：制动器、制动传动装置。现代汽车制动系中还装设了制动防抱死装置。,第一章 汽车底盘概述,第一部分 汽车传动系统,汽车底盘构造与检修,传动系概述,离 合 器,手动变速器,自动变速器,万向传动装置,驱 动 桥,四轮驱动/全轮驱动系统,汽车巡航控制系统,2.1 传动系的作用及组成 2.1.2 传动系的组成及各总成的功用,1机械式传动系 主要由离合器，手动变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。,第2章 传动系概述,2.1 传动系的作用及组成 2.1.2 传动系的组成及各总成的功用,2液

7、力机械式传动系 主要由液力机械变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴组成。,第2章 传动系概述,2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式,1发动机前置后轮驱动(FR) FR的优点是：附着力大，易获得足够的驱动力，整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。缺点是：传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘座舱的传动轴占据了舱内的地台空间。,第2章 传动系概述,a)发动机纵向布置 b)发动机横向布置,2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式,2发动机前置前轮驱动(FF) FF的优点是：降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR强。缺点是：上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、工作条件恶劣。,第2章 传动系概述,2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式,3发动机中置后轮驱动(MR) MR的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。,第2章 传动系概述,2.2 汽车驱动形式与传动

8、系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式,4发动机后置后轮驱动(RR) RR的优点是：结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点是：后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。,第2章 传动系概述,2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式,5四轮驱动(4WD) 4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。,第2章 传动系概述,4.1 概述 4.1.1 变速器的功用,1实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作； 2实现汽车倒驶。由于内燃机是不能反向旋转的，利用变速器的倒档，实现汽车的倒向行驶； 3必要时中断传动。利用变速器中的空档，中断动力传递，使发动机能够起动和怠速运转，满足汽车暂时停车或滑行的需要； 4实现动力输出，驱动其他机构。如有需要，可将变速器作为动力输出器，驱动其他机构。如自卸车的液压举升装置等。,第4章 手动变速器,4.1 概述 4.1.2变速器的类型,1按传动比变化方式分类 （1）有级变速器。目前使用最广的

9、一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比，传动比成阶梯式变化。轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-6个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。 （2）无级变速器。其传动比在一定范围内可连续地变化。常见的有电力式和液力式两种，多用液力式。 （3）综合式变速器。它是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，目前应用较多。,第4章 手动变速器,4.1 概述 4.1.2变速器的类型,2按操纵方式不同分类 （1）手动操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档。这种变速器的换档机构简单，工作可靠并且经济省油，目前应用最广。 （2）自动操纵式变速器。其传动比的选择和换档是自动进行的。所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板和制动装置来控制车速。此种方式因操作简便，目前运用较多。 （3）半自动操纵式变速器。此种变速器有两种形式：一种是几个常用档位可自动操纵，其余几个档位由驾驶员操纵；另一种是预选式的，即驾驶员先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通自动控制和执行机构进行自动换档。,第4章 手动变速器,5.1 概述 5.1.1 自动变速器的基本组成及作用,自动变速器是一种能实现自动变速、连续变矩的动力传动装置。它从低档自动换到高档，无需驾驶员进行离合器操作。具有操作方便；换档平稳、乘坐舒适；过载保护性好等特点。但其结构较复杂，成本较高，修理较麻烦。 自动变速器的基本组成如图5-1所示。由图中可知，自动变速器由液力变矩器、齿轮变速传动装置、液压控制系统、电子控制系统等组成。此外还有自动变速器油冷却和滤清装置。,第5章 自动变速器,5.1 概述 5.1.1 自动变速器的基本组成及作用,自动变速器各组成部分的作用如下： （1）液力变矩器：使发动机产生的转矩成倍增长；起到自动离合器的作用，传送发动机转矩至变速器；缓冲发动机及传动系的扭转振动；兼起到飞轮的作用，使发动机转动平稳；驱

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