发动机构造及其工作原理.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车,发动机专业基础知识,目录,第一节,概述,第二节,发动机的性能指标及特性,第三节,曲柄连杆机构,第四节,配气机构,第五节,汽油机供给系的组成及燃料,第六节,进排气系统与排气净化装置,第七节,汽油机点火系,第八节,发动机冷却系,第九节,发动机润滑系,第十节,发动机起动系,第十一节,发动机性能参数介绍,第一节 概述,发动机类型,将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置称为热力发动机，也称热机。,热机有,内燃机,和,外燃机,两种。直接以燃料燃烧的热能转化为机械能的热机为内燃机。内燃机包括,活塞式内燃机,和,燃气轮机,。外燃机则包括,蒸汽机,、,汽轮机,和,热气机,等。内燃机具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等优点。因此，活塞式内燃机,广泛用作汽车动力。,进气状态,混合气形成,气缸排列,气缸数量,点火方式,冷却方式,所用燃料,工作循环,活塞运动,往复活塞式发动机,旋转活塞式发动机,二冲程发动机,四冲程发动机,汽油发动机,柴油发动机,气体燃料发动机,水冷发动机,风冷发动机,非增压,(,自然吸气,),式发动机,增压式发动机,化油器式发动机,直接喷射式发动机,L,型,(,直列式,/,单列式,),发动机,V,型,(,双列式,),发动机,P,型,(,水平对置式,),发动机,单缸发动机,多缸发动机,强制点火式,(,点燃式,),发动机,压燃式发动机,发动机的分类,1.,工作循环,活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。,2.,上、下止点,活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。,发动机的基本术语,3.,活塞行程,上、下止点间的距离,S,称为活塞行程。曲轴的回转半径,R,称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其,S,2,R,。,4.,气缸工作容积,上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积，记作,V,h,。,V,h,=D,2,*S/4*10,6,(L),5.,内燃机排量,内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，记作,V,L,。,V,L,=,iV,h,(L),。,6.,燃烧室容积,活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积,记作,VC,。,7.,气缸总容积,气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积,记作,Va,。,Va,=,Vh,+VC,。,8.,压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比,.,压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体,被压缩的程度,=,V,a,/V,C,=(,V,h,+V,C,)/V,C,=1+,V,h,/V,C.,一般汽油机的压缩比是,710,，柴油机的压缩比是,1525.,1,3,2,4,5,6,四冲程汽油机工作原理,T：,370400K,600750K,22002800K,9001200K,P,：,0.0750.09MPa,0.81.5MPa,3.06.5MPa,0.1050.115Mpa,1.,进气行程,2.,压缩行程,3.,作功行程,4.,排气行程,第二节 发动机性能指标及特性,发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机的性能指标主要有以下几种：,一、动力性指标,动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。,1.,有效转矩,发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作,T,e,，单位为,Nm,。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。,2.,有效功率,发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作,pe,单位为,KW,。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。,十五分钟功率,、,一小时功率,、,十二小时功率,、,二十四小时持续功率,3.,发动机转速,发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用,n,表示，单位为,r/min,。,4.,平均有效压力,单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作,pme,，单位为,MPa,。显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。,二、经济性指标,发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等。,三、强化指标,强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。,四、紧凑性指标,紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。,五、环境指标,环境指标用来评价发动机排气品质和噪声水平,(75dB,（,A,）,),。,六、可靠性指标,表征发动机在规定使用条件下，正常持续工作能力。,七、耐久性指标,主要零件磨损到不能继续正常使用的极限时间。,八、工艺性指标,评价发动机制造性工艺和维修工艺性的好坏。,九、内燃机速度特性,速度特性,第三节 曲柄连杆机构,曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。是实现发动机工作循环，完成能量转换的主要零部件。,曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受,高温,、,高压,、,高速,和,化学腐蚀,作用。,曲柄杆机构可以分成三组：,机体组、活塞连杆组、曲,轴飞轮组。,机体组,现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸衬垫、气缸盖罩、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。,机体的构造与,气缸排列形式、气缸结构形式,和,曲轴箱结构形式,有关。,气缸排列形式有,3,种：,直列式、,V,型,和,水平对置式,。,为了提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命而有不同的气缸结构形式和表面处理方法。气缸结构形式也有,3,种，即,无气缸套式、干气缸套式,和,湿气缸套式,。,干气缸套式机体是在一般灰铸铁机体的气缸套座孔内压入或装入干式气缸套式气缸套,不与冷却液接触,。干式气缸套的外圆表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的形位精度和便于拆装。,湿气缸套式机体，其气缸套外壁,与冷却液直接接触。,用合金铸铁制造的湿式气缸套的壁厚一般为,5,8mm,。湿式气缸套下部用,1,3,道耐热耐油的橡胶密封圈进行密封，防止冷却液泄漏。湿式气缸套上部的密封是利用气缸套装入机体后，气缸套顶面高出机体顶面,0.05,0.15mm,。,按曲轴箱结构形式的不同机体有,平底式,、,龙门式,和,隧道式,3,种。,平底式机体的底平面与曲轴轴线齐平。这种机体高度小、质量轻、加工方便。但与另外两种机体相比刚度较差。,龙门式机体是指底平面下沉到曲轴轴线以下的机体机体底平面到曲轴轴线的距离称作龙门高度。,隧道式机体是指主轴承孔不剖分的机体结构。,1,、缸盖结构形式,水冷发动机的气缸盖有,整体式、分块式,和,单体式,3,种结构形 式。在多缸发动机中，全部气缸共用一个气缸盖的，则称该气缸盖为整体式气缸盖；若每两缸一盖或三缸一盖，则该气缸盖为分块式气缸盖；若每缸一盖，则为单体式气缸盖。风冷发动机均为单体式气缸盖。,2,、燃烧室,当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室。在汽油机气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑，习惯上称这些凹坑为燃烧室。燃烧室组成：,气缸盖,、,活塞顶,、,汽缸壁,。,燃烧室具备的条件,1,、结构紧凑、提高热效率,2,、增大进气门或进气道、提高发动机转矩和功率,3,、压缩行程终点产生挤气涡流、保证充分燃烧,4,、保证火焰传播距离最短（汽油机）,5,、形状与燃油喷射、空气涡流运动进行良好配合（柴油机）,3,、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。其作用是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。,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。,4,、油底壳,油底壳的功用是,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,。,活塞组,活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦等组成。,1,、活塞,现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用,铝合金活塞,，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。活塞可视为由,顶部,、,头部,和,裙部,等,3,部分构成。,1),顶部,汽油机活塞顶部形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。顶部有,凸顶、平顶、凹顶,3,种，大多数汽油机采用平顶活塞,。,2),头部,活塞顶至油环槽下端面间称为活塞头部。,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。,3),裙部,活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应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。,另外，沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低，活塞的热膨胀量自然是上大下小。因此为使活塞工作时裙部接近圆柱形，须把活塞制成,上小下大,的圆锥形或桶形。,2,、活塞环,活塞环分,气环,和,油环,两种。,a),矩形环；,b,）锥面环；,c,）,d,）上侧面内切正扭曲环；,c,）下侧面内切正扭曲环；,f,）下侧面内切反扭曲环；,g,）梯形环；,h,）楔形环；,i,）桶面环；,j,）开槽环；,k,）、,l,）顶岸环,活塞环断面形状,油环：,槽孔式,槽孔撑簧式,钢带组合式,气环的主要功用是,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。,油环的主要功用是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。,此外，气环和油环还分别起到,刮油,和,密封,的辅助作用。,3,、活塞销,活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。活塞销与连杆小头的连接方式有两种，即,全浮式,和,半浮式,。,全浮式活塞销工作时，能在连杆小头和活塞销孔中转动，而半浮式只能在活塞销孔中转动，不能在小头孔内转动。,圆柱形,组合形,两段截锥形,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。连杆由小头、杆身和大头构成。,V,型发动机连杆,V,型发动机左右两个气缸的连杆安装在同一个曲柄销上，其结构随安装形式的不同而不同。,曲轴飞轮组,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。曲轴基本由,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,。,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。,对于四冲程发动机来说，每四个活塞行程作功一次，即只有作功行程作功，而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。,曲拐布置与多缸发动机的工作顺序,曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；,V,形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。,橡胶扭转减振器,曲轴扭转减振器形式,橡胶扭转减振器,硅油扭转减振器,橡胶,-,硅油扭转减振器,第四节 配气机构,配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气,(,汽油机,),或空气,(,柴油机,),得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。,气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，配气机构的主要区别在于气门数量和布置形式、凸轮轴布置形式和驱动方式。,一、气门式配气机构的布置形式及传动,目前，四冲程汽车发动机都采用,气门式配气机构,。其功用是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。,气门式配气机构由,气门组,和,气门传动组,两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。,凸轮轴的位置有,下置式、中置式和上置式,3,种,。,配气定时（配气相位）,以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间。,10,30,30,80,40,80,10,30,气门间隙,发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙。,气门间隙,气门组,四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴传动比为,21,。,气门驱动形式有,摇臂驱动,、,摆臂驱动,和,直接驱动,三种类型。,气门组,由,气门、气门弹簧、气门锁夹、气门座、气门导管,等组成。,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。,气门传动组,由,凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摆臂,等组成。,气门传动组的作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。,凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有,齿轮式,、,链条式,及,齿形带式,。,挺柱,可分为,机械挺柱,和,液力挺柱,两大类，每一类中又有,平面挺柱,和,滚子挺柱,等多种结构形式。,机械挺柱,第五节 汽油机供给系组成及燃料,汽油及其使用性能,汽油机所用的燃料是汽油，在进入气缸之前，汽油和空气已形成可燃混合气。可燃混合气进入气缸内被压缩，在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。可见汽油机进入气缸的是可燃混合气，压缩的也是可燃混合气，燃烧作功后将废气排出。因此汽油供给系的任务是,根据发动机的不同情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。,汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的影响。因此，车用汽油需要满足许多要求。,汽油,:,碳的体积分数为,85%,，氢的体积分数为,15%,。,1.,良好的蒸发性,蒸发性良好的汽油能在极短的时间内完全蒸发汽化，并与空气均匀混合形成可燃混合气，保证发动机在各种条件下都能迅速起动、加速和正常运转。蒸发性不好，则汽油不能完全汽化，致使燃烧不完全。若蒸发性太好，在使用中容易发生,“,气阻,”,，即汽油在管路中蒸发形成气泡，阻碍汽油流通，使供油不畅，甚至中断，造成发动机熄火。,汽油的蒸发性用,馏程,和,饱和蒸气压,评定，馏程是指燃油在规定条件下蒸馏出某一百分比的温度范围。饱和蒸气压则是指在规定条件下燃油和燃油蒸气压达到平衡状态时燃油蒸气的压力。,2.,抗爆性,汽油在发动机气缸内燃烧时不发生爆燃的能力称作汽油的抗爆性。燃用高抗爆性的汽油，可以提高发动机的压缩比而不会发生爆燃，从而可以提高发动机的热效率。,汽油的抗爆性用,辛烷值,评定。,辛烷值越高，抗爆性越好。,由于试验条件不同，有马达法辛烷值（,MON,）和研究法辛烷值,(RON),在我国国家标准中用,RON,划分汽油牌号。,从,20,世纪初开始在汽油中加入,四乙基铅液,【Pb(C,2,H,5,)】,4,以大幅度提高汽油的辛烷值,。,电子控制汽油喷射系,可燃混合气成分的表示法,可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示。,1.,过量空气系数,燃烧,1kg,燃油实际供给的空气质量与完全燃烧,1kg,燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作,a,。,a,=1,的可燃混合气称为理论混合气；,a,1,的称为浓混合气；,a,1,的则称为稀混合气。,即,实验证明，,a,=1.05,1.15,时,可燃混合气燃烧完全，燃油消耗率最低，故称,经济混合气,；当,a,=0.85,0.95,时，可燃混合气燃烧速度最快，热损失最小，有效功率最大，故称,功率混合气,。,2.,空燃比,可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记,作,.,按照化学反应方程式的当量关系，可求出,1kg,汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为,14.8kg,。显然，,=14.7,的可燃混合气为理论混合气；,14.8,的为浓混合气；,14.8,的为稀混合气。空燃比,=14.8,称为理论空燃比或化学计量空燃比。,电子控制汽油喷射系统的构造和工作原理,电控汽油喷射系统,(EFI,系统,),是以电控单元,(ECU),为控制中心，并利用安装在发动机上的各种,传感器,测出发动机的各种运行参数，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。,各类电子控制汽油喷射系统均可视为由,燃油供给系统,、,进气系统,和,控制系统,三部分组成。,1.,燃油供给系统,电控汽油喷射系统的燃油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。,电动汽油泵,在电控汽油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。,燃油分配管,也被称作,“,共轨,”,，其功用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。,油压调节器,功用是,使燃油,供给系统的压力与进气管压,力之差即喷油压力保持恒定。,喷油器,的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。,2.,进气系统,电控汽油喷射系统的空气系统主要包括空气流量计、补充空气阀、怠速控制阀、节气门及空气滤清器等。,怠速控制阀,在节气门体汽油喷射系统中，节气门体上装有步进电机式怠速控制阀。其功用是,自动调节发动机的怠速转速，使发动机在设定的怠速转速下稳定运转。,3.,控制系统,电控汽油喷射系统中的控制系统由,电控单元,、各种,传感器、执行器,，以及连接它们的控制电路所组成。,1),发动机冷却液温度传感器,因为发动机的温度用冷却液的温度表征，所以发动机温度传感器又称冷却液温度传感器。,2,）节气门位置传感器,节气门位置传感器安装在节气门轴上，与节气门联动。其功用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据。,3),曲轴位置传感器,用来检测发动机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的第一缸和各缸压缩行程上止点信号。,4),氧传感器,利用氧传感器检测排气中氧分子的浓度，并将其转换成电压信号输入电控单元。电控单元必须根据氧传感器的反馈信号，控制混合气的空燃比更接近于理论空燃比。,5),爆震传感器,爆震传感器作为点火定时控制的反馈元件用来检测发动机的爆燃强度，借以实现点火定时的闭环控制，以便有效地抑制发动机爆燃的发生。,6),电控单元是电子控制单元,(ECU),的简称,。,电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。,汽油机喷射系统,按控制方法：,机械控制 电子控制 机电混合控制,按喷射部位：,缸内喷射 缸外喷射（进气管喷射、进气道喷射）,喷射的连续性：,连续喷射 间歇喷射或脉冲喷射,(,同时喷射、分组喷射、顺序喷射）,空气滤清器及导流管,第六节 进排气系统及排气净化装置,进气系统,:,进气系统的功用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃 混合气或纯空气。由,空气滤清器,和,进气歧管,组成。,一、空气滤清器,空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净空气进入气缸。也有降低进气噪声的作用。空滤器的形式有,油浴式、纸滤式、离心复合式,。,二、进气歧管,进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。它的功用是将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。,排气系统,排气系统的功用是尽可能多的把燃烧后的废气排出气缸，减少危害物质的排放。,排气歧管,一般由铸铁或球墨铸铁制造，近些年来采用不锈钢排气歧管的汽车愈来愈多，其原因是不锈钢排气歧管质量轻，耐久性好，同时内壁光滑，排气阻力小。,消声器,:,排气压力为,0.3,0.5MPa,，温度在,500,700,。,排气净化装置,汽车排放的污染物主要有,一氧化碳,(CO),、碳氢化合物,(HC),、氮氧化合物,(NO,),和微粒,。,一、恒温进气系统,恒温进气系统也称进气温度自动调节系统。它是由空气加热装置和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置构成的恒温进气系统多用于化油器式或节气门体喷射式发动机上。,二、二次空气喷射系统,虽然二次空气喷射系统有各种各样的结构，但其功用基本相同，即利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排气道或催化转换器，使排气中的,CO,和,HC,进一步氧化或燃烧成为二氧化碳和水,三、催化转换器,催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的,CO,、,HC,和,NOx,转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置，也称作催化净化转换器。金属铂、钯或铑均可作催化剂。,催化转换器有,氧化催化转换器,和,三元催化转换器,。氧化催化转换器只将排气中的,CO,和,HC,氧化为,CO,和,H,O,，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。三元催化转换器则可同时减少,CO,、,HC,和,NOx,的排放,。,催化转换器的使用条件,1,、只能使用无铅汽油；,2,、仅当温度超过,350,时，催化转换器才起催化反 应；,3,、必须向装有三元催化转换器的发动机供给理论混合比的混 合气，才能保证三元催化转换器有较好的转换效果；否则,CO,和,HC,的氧化反应或,NO,的还原反应不可能进行得很完全；,4,、发动机调节不当，当混合气过浓或气缸缺火，都将引起转换器严重过热而失效。,四、排气再循环,(EGR),系统,排气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。,由于废气中含有大量的,CO2,，而,CO2,不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了,NOx,的生成量。排气再循环是净化排气中,NOx,的主要方法。,五、强制式曲轴箱通风系统,制式曲轴箱通风系统又称,PCV,系统,。在发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内。当发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。这些物质如不及时清除，将加速机油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有,HC,及其他污染物，所以不允许把这种气体排放到大气中。现代汽车发 动机所采用的强制式曲轴箱通风系统就是,防止曲轴箱气体排放到大气中的净化装置。,在,PCV,系统中最重要的控制元件是,PCV,阀,，其功用是,根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲轴箱气体的数量。,各工况下,PCV,阀的开度,1,、发动机不工作时，关闭曲轴箱与进气歧管的通道；,2,、怠速或减速时曲轴箱内废气少量流出而进入进气歧管；,3,、中等负荷，曲轴箱内废气流出而进入进气歧管；,4,、大负荷，更多曲轴箱内废气流出而进入进气歧管；,5,、进气管回火时关闭通道，避免爆炸；,6,、曲轴箱内因机件磨损，漏气量,过多而造成曲轴箱压力为正压,时，则经新鲜空气软管进入空,滤器随同一道进入气缸。,第七节 汽油机点火系统,一、点火系统的功用,点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。,二、点火系统的类型,发动机点火系统，按其组成和产生高压电方式的不同可分为,传统蓄电池点火系统,、,电子点火系统,、,微机控制点火系统,和,磁电机点火系统,。,传统蓄电池点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和断电器的作用，将电源提供的,6V,、,12V,或,24V,的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。传统蓄电池点火系统由于存在产生的高压电比较低、高速时工作不可靠、使用过程中需经常检查和维护等缺点，目前正在逐渐被电子点火系统和微机控制点火系统所取代,。,电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件,(,晶体三极管,),组成的点火控制器将电源提供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。与传统蓄电池点火系统相比具有点火可靠、使用方便等优点，是目前国内外汽车上广泛采用的点火系统。,微机控制点火系统与上述两种点火系统相同，也以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将电源的低压电转变为高压电，再由分电器将高压电分配到各缸火花塞，并由微机控制系统根据各种,传感器,提供的反映发动机工况的信息，发出点火控制信号，控制点火时刻，点燃可燃混合气。它还可以,取消分电器,，由微机控制系统直接将高压电分配给各缸。微机控制点火系统是目前,最新型的点火系统,，已广泛应用于各种中、高级轿车中。,磁电机点火系统由磁电机本身直接产生高压电，不需另设低压电源。与传统蓄电池点火系统相比，磁电机点火系统在发动机中、高转速范围内，产生的高压电较高，工作可靠。但在发动机低转速时，产生的高压电较低，不利于发动机起动。因此磁电机点火系统多用于主要在高速、满负荷下工作的赛车发动机，以及某些不带蓄电池的摩托车发动机和大功率柴油机的起动发动机上。,汽车发动机的点火系统与汽车上其他电器设备一样，采用,单线制,连接，即电源的一个电极用导线与各用电设备相连，而电源的另一个电极则通过发动机机体、汽车车架和车身等金属构件与各用电设备相连，称为,搭铁,，其性质相当于一般电路中的接地。搭铁的电极可以是正极也可以是负极。现在的汽车一般采用负极搭铁。,点火系统要求,:,1,、能产生足以击穿火花塞两电极间的电压；,2,、电火花应具有足够的点火能量。,点火时刻与工作的选择,:,1,、应使接连作功的两个缸相距尽可能远，以减轻主轴,承载荷和避免在进气行程发生抢气现象；,2,、各缸发火间隔角应该相同，以保证,发动机运转稳；,3,、,V,型发动机应左右交替发火。,点火时刻,因为可燃混合气在气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间,(,千分之几秒,),，所以要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程终了,(,上止点,),点火，而应适当地提前一个角度。即在活塞到达压缩行程上止点之前火花塞跳火，使燃烧室内的气体压力在活塞到达压缩行程上止点,10,12,时达到最大值。这样混合气燃烧时产生的热量，在作功行程中得到最有效的利用，可以提高发动机的功率，同时在当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分燃烧，发动机才能发出最大功率。,从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放性能的点火提前角，称为,最佳点火提前角,。,发动机工作时，最佳点火提前角不是固定值，它随很多因素而改变。影响点火提前角的主要因素是发动机的,转速,和,混合气的燃烧速度,。混合气的燃烧速度又与混合气的成分、发动机的结构及其他,(,燃烧室的形状、压缩比等,),一些因素有关,;,随着发动机转速升高，应适当增大点火提前角；混合气燃烧速度加快，应适当减小点火提前角。,微机控制,点火系统,传统点火系统存在着触点烧蚀和点火时刻调节不够精确的问题。电子点火系统则,利用电子元件,(,晶体三极管,),作为开关,解决了触点烧蚀问题，并且具有了较高的次级电压和点火能量。而微机控制点火系统进一步完善了点火时刻的精确调节。,因此，微机控制点火系统是继无触点的普通电子点火系统之后，点火系统发展的又一次飞跃。微机控制点火系统，按是否配有分电器分为有分电器微机控制点火系统和无分电器微机控制点火系统两种。,1.,有分电器微机控制点火系统,有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成。,此外，最佳点火提前角还与所用汽油的,抗爆性,有关。使用辛烷值较高即抗爆性较好的汽油时，点火提前角应适当增大。有些车型的点火系统中配有辛烷值校正器，可以在进行手动调节时指示调节的角度。,在传统点火系统有两套点火提前调节装置，,离心点火提前调节装置,：发动机工作时，它利用改变断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置的方法，在发动机,转速,变化时自动地调节点火提前角。真空点火提前调节装置：在发动机工作时，它随着,负荷,(,节气门开度,),的变化，自动调节点火提前角。它是利用改变断电器触点与凸轮之间相位关系的方法进行调节的，在发动机负荷增大时自动地减小点火提前角。,2.,无分电器微机控制点火系统,无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机 控制单元,(ECU),、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。,无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。,独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火。这种结构的特点是去掉了高压线，因此可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。,同时点火方式是利用一个点火线圈对活塞接近压缩行程上止点和排气行程上止点的两个气缸同时进行点活动的高压配电方法。其中一缸为有效火花，另一缸是无效火花。,第八节 发动机冷却系统,一、冷却系统的功用,冷却系统的功用是,使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。,冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在发动机冷起动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。,二、水冷系统的组成,发动机的冷却系统有风冷与水冷之分，以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统；以冷却液为冷却介质的为水冷系统。,汽车发动机的水冷系统均为,强制循环水冷系统,，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。这种系统包括,水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、,发动机机体和气缸盖中的,水套,以及其他附加装置等。,三、冷却液,冷却液是水与防冻剂的混合物。防冻剂能,降低冷却液的冰点以防止循环冷却水的冻结,。最常用的防冻剂是,乙二醇,。在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的沸点。因此，防冻剂,有防止冷却液过早沸腾的附加作用。,例如：,50,的水与,50,的乙二醇混合而成的冷却液，其冰点约为,35.5,，沸点是,130,。,防冻剂中通常含有,防锈剂,和,泡沫抑制剂,以及,着色剂,。,水冷系统主要部件的构造,一、水泵,1,、功用,对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。,2.,结构及工作原理,汽车发动机广泛采用,离心式,水泵。当水泵叶轮旋转时，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流出。,二、节温器,1,、,功用,节温器是控制冷却液流动路径的阀门。,当 节温器阀门打开时，冷却系统进行大循环，当节温器阀门关闭时，冷却系统进行小循环。,小循环：水泵,-,冷却水套,-,节温器,-,水泵。,大循环：水泵、冷却水套,-,节温器,-,散热器,-,水泵。,2、,结构及工作原理,常见的节温器均为,蜡式节温器,。,当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始熔化逐渐变成液 体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的,推力。由于推杆上端固定，因,此，推杆对胶管和感温体产生,向下的反推力使阀门开启。这,时冷却液经由散热器和节温器、,阀，再经水泵流回发动机，进,行大循环。,第九节 发动机润滑系,一、润滑系统的功用,在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。,二、润滑方式,1.,压力润滑,以一定的压力把机油供入摩擦表面的润滑方式。这种方式主 要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。,2,、,飞溅润滑,利用发动机工作时运动件泼起的油滴或油雾润滑摩擦表面。主要用来润滑负荷较轻的气缸壁和配气机构凸轮、挺柱、气门杆以及摇臂等零件的工作表面。,通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件的工作表面，如水泵及发电机轴承等。,三、润滑系统的组成及油路,润滑系统由,机油泵、机油滤清器、机油冷却器、集滤器,等组成。还包括机油压力表、温度表和机油管道等。,现代汽车发动机润滑系统,的油路大致相同。,润滑剂,汽车发动机润滑剂包括,机油,和,润滑脂,两种。,一、,机油的功用,1.,润滑,机油在运动零件的所有摩擦表面之间形成连续的油 膜，以减小零件之间的摩擦。,2.,冷却,机油在循环过程中流过零件工作表面，可以降低零件的温度。,3.,清洗,机油可以带走摩擦表面产生的金属碎末及冲洗掉沉积在气缸、活塞、活塞环及其他零件上的积炭。,4.,密封,附着在气缸壁、活塞及活塞环上的油膜，可起到密封防漏的作用。,5.,防锈,机油有防止零件发生锈蚀的作用。,6.,减振,利用油膜缓冲振动。,机油应具的使用性能及添加剂,1,、适当的粘度,-,增稠剂,2,、优异的氧化安定性,-,氧化抑制剂,3,、良好的防腐性,-,防腐添加剂,4,、较低的起泡性,-,泡沫抑制剂,5,、强烈的清净分散性,-,清净分散添加剂,6,、高度的极压性,-,极压添加剂,二、机油的分类,机油分为,冬季用机油,和,非冬季用机油,。,冬季用机油有,6,种牌号：,SAEOW,、,SAE5W,、,SAE10W,、,SAE15W,、,SAE20W,、,SAE25W,。非冬季机油有,4,种牌号：,SAE20,、,SAE30,、,SAE40,和,SAE50,。号数较大的机油黏度较大，适于在较高的环境温度下使用。,目前使用的机油大多数具有,多黏度等级,，其牌号有,SAE5W-20,，,SAE10W-30,，,SAE15W-40,等。例如；,SAE10W-30,在低温下使用时，其黏度与,SAE10W,一样，而在高温下，其黏度又与,SAE30,一样。因此，一种机油可以冬夏通用。,我国的机油分类方法,汽油机机油：,SC,、,SD,、,SE,、,SF,、,SG,、,SH,等,6,个级别。,柴油机机油：,CC,、,CD,、,CDII,、,CE,、,CF4,等,5,个级别。,二冲程汽油机机油：,ERA,、,ERB,、,ERC,和,ERD,等,4,个级别。,主要部件的构造,一、机油泵,机油泵的功用是,保证机油在润滑系统内循环流动，并在发动机任何转速下都能以足够高的压力向润滑部位输送足够数量的机油。,机油泵结构形式可分为,齿轮式,和,转子式,两类。齿轮式机油泵又分内接齿轮式和外接齿轮式，一般把后者称为齿轮式机油泵。,齿轮式机油泵,1.,齿轮式机油泵,齿轮式机油泵的优点是效率高，功率损失小，工作可靠；缺 点是需要中间传动机构，制造成本相应较高。,2.,内接齿轮式机油泵,内接齿轮泵的结构。其,外齿轮是主动齿轮,，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直接驱动。内接齿轮是从动齿轮，装在机油泵体内，泵体固定在机体前端。,3.,转子式机油泵,转子式机油泵主要由内、外,转子，机油泵体及机油泵盖,零件组成。,内转子固定在,油泵传动轴上,，外转子自,由地安装在泵体内，并与内,转子啮合转动。,二、机油滤清器,机油滤清器的功用是滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物。如果这些杂质随同机油进入润滑系统，将加剧发动机零件的磨损，还可能堵塞油管或油道。,机油滤清有,全流式,和,分流式,两种。全流式机油滤清器串联于机油泵和主油道之间，因此全部机油都经过它滤清。,第十节 起动系统,一、概述,曲轴在外力作用下开始转动到发动机自动怠速运 转的全过程，称,起动过程,。完成起动所需要的装置叫起动系。,常用的起动方式有,人力起动、电力起动机起动,和,辅助汽油