汽车发动机的作用和工作原理

精品课件
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
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。
a)发动机纵向布置
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。
精品课件
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，悬架和车轮等部分 。
精品课件
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。
吸气行程
压缩行程 作功行程
排气行程
瞬时：温度 1800精~品22课0件0K压力 5~10 MPa
喷油泵
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？
精品课件
共同特点：
1 每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴 转半周。
2 只有作功行程产生动力。
精品课件
思考
四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 不同呢？
精品课件
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
精品课件
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
精品课件
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
精品课件
练习
1、压缩行程是如何工作的？ 2、什么是压缩比？ 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?
精品课件
精品课件
精品课件
精品课件
精品课件
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。
产生的高压会使发动机 机件负荷增加，寿命降 低。
返回
精品课件
四冲程发动机工作状态
状态 行程
进气行程
温度(K) 370~440
压力 75~90 kPa
压缩行程 600~800
600~1500 kPa
作功行程
2200~2800(瞬时最高) 3~5MPa (瞬时最高) 1500~1700(作功终了) 300~500 kPa (作功终了)
精品课件
精品课件
精品课件
精品课件
精品课件
二、四冲程柴油机的工作原理
温度800~1000K
温度300~370K 压力800~900 kPa
温度800~1000K 压力3~5 MPa
压力105~400 kPa 终了：温度 800~1000K压力
进气门
105~400 kPa 纯 空 气喷油器
排气门
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。
精品课件
第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布 置 1．发2动.2机.前2置后传轮驱动动系(FR统) 的布置形式
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。
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。
精品课件
思考
发动机的工作原 理是什么？它又是如 何运转的呢？
1、结构
压缩混合气 排气孔
点火燃烧
火花塞
进气孔 精品课件进气
扫气孔
排气
二、二冲程柴油机工作原理
扫气泵
压缩
喷油器
排气
空
气
废
换气
精品课件
排气门
气 燃烧
思考
二冲程发动机与四 冲程发动机相比， 有何优点？
1. 理论上它的功率应等于四 冲程发动机的二倍。
2. 由于作功频率较大，二冲 程发动机的运转比较均匀 平稳。
精品课件
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。
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。
精品课件
1、四冲程汽油机的工作
原理
进气行程
温度370~440 K， 压力 75~90 kPa
排气门关闭
进气门开启
活 塞
精品课件
...
进气结束时曲轴转角 为0--180°
工作特征：进气门 开，排气门关，活 塞下行。
由于燃烧室内炽 热表面与炽热处 (如排气门头，火 花塞电极，积炭 处)点燃混合气产 生的另一种不正 常燃烧。
火焰以极高的速 率向外传播，形 成压力波，以声 速向前推进。当 压力波撞击燃烧 室壁时就发出尖 锐的敲缸声。
伴有强烈的较沉 闷敲击声。
后果
还会引起发动机过热， 功率下降，燃油消耗量 增加等一系列不良后果。 严重爆燃时甚至造成气 门烧毁、轴瓦破裂，火 花塞绝缘体击穿等。
3. 构造简单，质量较小。
4. 易受磨损和经常需要修理 的运动部件数量较少。
精品课件
§2.4 发动机的分类
水冷发动机
车用内燃机
风冷发动机
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
化油器式发动机 直接喷射式发动机发动机
车用内燃机
单缸发动机 多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机 双精列品式课件发动机
精品课件
第一章 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。
精品课件
汽车底盘构造与检修
第一部分 汽车传动系统
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
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。
精品课件
第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布 置
§2.5 发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
供给系
点火系
五大系统 冷却系
润滑系
起动系
精品课件
进气门 排气门 推杆
挺柱
正时齿轮
■ 配气机构
■ 曲柄连杆 机构
连杆
活塞精品课件曲轴
飞轮
摇臂 凸轮轴
精品课件
桑塔纳发动机结构示意图
精品课件
桑塔纳发动机冷却系示意图
精品课件
桑塔纳发动机润滑系示意图
105~125 kPa
主编：沈锦 精品机课械件工业出版社
汽车底盘概述 汽车传动系统 汽车行驶系统 汽车转向系统 汽车制动系统
第1章 汽车底盘概述
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。
精品课件
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
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
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。
精品课件
第2章 传动系概述
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。
精品课件
第4章 手动变速器
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；
精品课件
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。
精品课件
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ε表示。
ε= Va/Vc
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。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
精品课件
压缩比过大的不良后果
名称
成因
现象
爆燃
表面 点火
由于气体压力和 温度过高，在燃 烧室内离点燃中 心较远处的末端 可燃混合气自燃 而造成的一种不 正常燃烧。
排气行程
900பைடு நூலகம்1200
精品课件
105~125 kPa
柴油机工作时各行程状态参数
状态 行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
温度(K)
320~350
800~1000
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
800~1000
精品课件
压力
800~900 kPa
3~5MPa
3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
精品课件
b)发动机横向布置
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。
精品课件
第2章 传动系概述
进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
温度600~800K， 压力600~1500
活 塞
kPa
精品课件
压缩结束时曲轴转角为 180°---360°
工作特征：进气门关， 排气门关，活塞上行。
作功行程
排气门关闭
进气门关闭
瞬时最高：温度 2200~2800 K， 压
力3~5MPa
做工结束时曲轴转角为 360°--540°
活
工作特征：进气门关，
塞
排气门关，活塞下行。
作功终了：温度 1500~1700 K， 压
力300~500 kPa
精品课件
进气门关闭
排气行程
排气门打开
残余废气
排气结束时曲轴转角为 540° --720°
工作特征：进气门关， 排气门开，活塞上行。
活 塞
温度900~1200 K 压力 105~125 kPa
精品课件
不同点
汽油机
柴油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
进入气缸的是纯空气
电火花点燃混合气
高温气体加热柴油燃烧
有点火系
无点火系
无喷油器
精品课件
有喷油器
§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
精品课件
一、二冲程汽油机工作原理
汽车底盘由传动系、行驶系、转向 系和制动系四部分组成。
精品课件
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。