发动机基础培训资料.ppt
2023/3/22,1,FAW第一汽车制造厂（First Automotive Works)VW-大众汽车(Volkswagen)ES发动机车间（Engine Shop)PP动力总成厂（Powertrain Plant）VW集团产品系列A00、A0、A、B、C、DJetta A2-VW集团VW品牌A级车第2代产品Bora A4-VW集团VW品牌A级车第4代产品Audi A6-VW集团Audi品牌C级车第5代产品1991年2月6日，一汽大众汽车有限公司正式成立1996年7月10日，发动机车间全面建成投产,简介,2023/3/22,2,发动机,发动机(Einge/Motor)是燃料与空气在发动机内部混合、燃烧而产生的热能转化为机械能的机器.发动机正时皮带一侧为发动机前端,离合器一侧为发动机后端(动力输出端),机油滤清器一侧为发动机左侧,排气管一侧(直列发动机)为发动机右侧,缸盖罩盖一侧为发动机上部,油底壳一侧为发动机下部.VW品牌发动机是横置发动机,Audi品牌发动机是纵置发动机各缸布置：,2023/3/22,3,发动机分类,汽车用发动机分类:1.按活塞运动形式分为:往复活塞式和旋转活塞式发动机.2.按所用燃料分为:液体燃料和气体燃料发动机.3.按发火方式分为:压燃式和点燃式发动机.4.按工作循环的冲程数分为:二冲程和四冲程发动机.5.按气缸数及其排列方式分为:单缸和多缸发动机;单缸 有立式和卧式,多缸有V形与直列.6.按冷却方式分为:水冷式和风冷式发动机.7.按进气形式分为:自然吸气式和进气增压式发动机.8.按每缸气门数分为:2气门、4气门和5气门发动机.,2023/3/22,4,发动机车间生产的发动机种类,Jetta A2 1.6L 2V 64kW E2 SG&AGJetta A2 1.9L SDI 47kW E3 SGBora A4 1.6L 5V 78kW E2 SG&AGBora A4 1.8L/S 5V 92kW E3 SG&AGBora A4 1.8L/T 5V 110kW E4 SG&AGAudi A6 1.8L/S 5V 92kW E2 SGAudi A6 1.8L/T 5V 110kW E2 SG&AGAudi A6 2.4L V6 5V 125kW E2 AGAudi A6 2.4L V6 5V 125kW E4 SG&CVTAudi A6 2.8L V6 5V 140kW E4 SG&CVT,2023/3/22,5,发动机标识简介1,A2A级车第2代产品1.9L发动机排量1.9升（Liter)SDI 自然吸气式直接喷射(Saug Direct Injection）47kW发动机有效功率47千瓦(kiloWatt)E3欧洲排放3号标准（Euro)SG手动变速箱(Schaltgetriebe)AG自动变速箱(Automatik-Getriebe）CVT 无级变速箱(Continously Variable Transmission)T增压（Turbo)S-自然吸气(Saug)5V5气门（Ventil)(Valve)MPI-进气管多点喷射(Multi point manifold injection),2023/3/22,6,发动机标识简介2,R4直列4缸发动机（Reihemotor)V6V型6缸发动机（V-Motor)MJ0202年年型（Modell Jahr)MQ200 的含义:M 机械操纵式变速箱 Q 动力总成横置 200 变速箱传递的额定扭矩是200Nm大众集团产品代码 PQ34 的含义是：P 指产品平台；Q 指动力总成横置；3 指A级车；4 指第四代产品.,2023/3/22,7,发动机标识简介3,条码位置,发动机号缸体打号区,图1,图2,2023/3/22,8,发动机标识简介4,Motornummer:发动机号,Datum:生产日期,Schluesselnummer:发动机种类号,Herstellwerk:厂家代码,Prfziffer Modulo:检车模块号，随机数，无实际意义,Barcodeetikett Motornummer:条形码-发动机号,2023/3/22,9,发动机标识简介5,2023/3/22,10,发动机主要性能指标,1 发动机主要性能指标有动力性指标,经济性指标和运转性能指标.1.1 动力性指标:1.)有效扭矩T(Nm);2.)有效功率P=T*n/9550(kW).1.2 经济性指标:燃油消耗率g/(kWh)是指发动机每发出1kW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量(g).1.3 发动机运转性能指标:1.)排气品质;2.)噪声;3.)起动性能.,2023/3/22,11,发动机参数(Jetta),2023/3/22,12,发动机参数(Bora),2023/3/22,13,发动机参数(Audi),2023/3/22,14,发动机基本术语,1上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置，用英文缩写词TDC来表示.2下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置，用英文缩写词BDC来表示.3活塞行程(S)：上、下止点间的距离(mm)。4曲柄半径(R)：与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm).显然，S=2R.曲轴每转一周，活塞移动两个行程.5汽缸工作容积(Vh)：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)：Vh=D2S/4106 式中：D汽缸直径(mm)。6发动机排量(VL)：发动机所有汽缸工作容积之和(L),设发动机的汽缸数为i,VL=Vh i7燃烧室容积(Vc)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L).8汽缸总容积(Va)：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为汽缸总容积(L),它等于汽缸工作容积与燃烧室容之和，即Va=Vh+Vc9压缩比()：汽缸总容积与燃烧室容积的比值，即=Va/Vc=1+Vh/Vc 它表示活塞由下止点运动到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时汽缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为7-10，柴油机的压缩比为1522.10发动机的工作循环：在汽缸内进行的每一次将燃料的热能转化为机械能的一系列连续过程（进气、压缩、作功和排气）称为发动机的工作循环.,2023/3/22,15,发动机基本术语示意图,图3,2023/3/22,16,汽油发动机工作原理示意图,四个工作行程：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程.,图4,2023/3/22,17,汽油发动机工作原理,(1)进气行程：活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动.进气门打开,排气门关闭(图4(a).由于活塞下移,活塞上腔容积增大,形成一定真空度,在真空吸力的作用下,经过滤清的空气与汽油形成混合气,经进气门被吸人汽缸,至活塞运动到下止点时,进气门关闭,停止进气,进气行程结束,由于进气过程中进气管和进气门等有进气阻力,汽缸内压力低于大气压力,约为75-90kPa.由于汽缸壁、活塞等高温机件及残留高温废气的加热,气体温度约为370440K。(2)压缩行程：进气行程结束时,活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动(图4(b),进、排气门均关闭,活塞上移,活塞上腔容积不断减小,混合气被压缩,至活塞到达上止点时,压缩行程结束.在压缩行程过程中,气体压力和温度同时升高,混合气进一步混合,形成可燃混合气.压缩终了时,汽缸内压力约为600-1500kPa,温度约为600800K,远高于汽油的点燃温度,因而很容易点燃.(3)作功行程：压缩行程末(图4(c),火花塞产生电火花,点燃汽缸内的可燃混合气,并迅速着火燃烧,气体产生高温、高压，在气体压力的作用下,活塞由上止点向下止点运动,再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功,至活塞运动到下止点时,作功行程结束.在作功行程中,开始阶段汽缸内气体压力、温度急剧上升,瞬时压力可达3-5MPa,瞬时温度可达2200-2800K.随着活塞的下移,压力、温度下降,作功行程终了时,压力约为300-500kPa,温度约为15001700K.(4)排气行程：在作功行程终了时,排气门被打开,活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动(图4(d).废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下,自排气门排出汽缸,至活塞运动到上止点时,排气门关闭,排气行程结束.排气终了时，由于燃烧室的存在，汽缸内还存有少量废气，气体压力也因排气门和排气道等有阻力而高于大气压力.压力约为105-125kPa,温度约为9001200K.排气行程结束后,进气门再次开启,又开始了下一个工作循环,如此周而复始,发动机就自己运转.,2023/3/22,18,柴油发动机工作原理示意图,四个工作行程：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程.,图5,2023/3/22,19,柴油发动机工作原理,(1)进气行程：进气行程如图5(a)所示.它不同于汽油机的是进入汽缸的不是混合气,而是纯空气.由于进气阻力比汽油机小,上一冲程残留的废气温度比较低等原因,进气终了压力和温度与汽油机稍有不同,压力约为800-900kPa,温度约为320350K.(2)压缩行程：压缩行程如图5(b)所示.不同于汽油机的是压缩行程的是纯空气,且由于柴油机压缩比大,压缩终了的温度和压力都比汽油机高,压力可达35MPa,温度可达800-1000K.(3)作功行程：作功行程如图5(c)所示.此行程与汽油机有很大不同,压缩行程末,喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷人汽缸内的高温空气中,迅速汽化并与空气形成可燃混合气.因为此时汽缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约500K左右),柴油自行着火燃烧,且以后的一段时间内边喷边燃烧,汽缸内的温度、压力急剧升高,推动活塞下行作功.此行程中,瞬时压力可达510MPa,瞬时温度可达18002200K;作功终了,压力约为200400kPa,温度约为1200c1500K.(4)排气行程：排气行程如图5(d)所示.与汽油机排气行程基本相同.排气终了,气缸压力约为105-125kPa,温度约为800-1000K.,2023/3/22,20,发动机构造,汽油机通常由两大机构、五大系统组成，柴油机由两大机构、四大系统组成(缺少点火系).两大机构是：(1)曲柄连杆机构：曲柄连杆机构主要是由缸盖、缸体、油底壳、活塞、连杆、曲轴及飞轮等组成.其功用是把可燃混合气在汽缸内燃烧产生的高压转变为有用的机械能输出的,可见曲柄连杆机构是维持发动机工作循环,实现能量转换的主要机构.(2)配气机构：配气机构主要是由气门组和气门驱动组组成,由于凸轮轴的位置的不同,所以组成有所差别.其作用是适时开关进、排气门,以便可燃混合气能及时进入汽缸,废气能及时从气缸中排出.五大系统是：(1)燃料供给系：燃料供给系主要的作用是将汽油和空气混合形成一定比例的可燃混合气供入汽缸，并将着火燃烧后产生的废气排出发动机.(2)点火系：点火系主要由点火线圈、火花塞等组成.其作用是使火花塞适时产生电火花，点燃缸内的可燃混合气.(3)冷却系：冷却系主要由水泵、节温器、汽缸体和汽缸盖铸出的空腔一水套、水管等组成.其作用是把受热机件感受的多余热量散发到大气中去，以保证发动机在正常温度下工作.(4)润滑系：润滑系主要由机油泵、集滤器、润滑油道、机油滤清器等组成.其主要的作用是将机油送到各摩擦副，以减少它们之间的摩擦与磨损.(5)起动系：起动系主要是由起动机和起动齿圈等件组成，其作用是起动发动机.,2023/3/22,21,燃油,1 汽油1.1 汽油蒸发性和流动性好,所以采用缸外混合方式.1.2 汽油易点燃,所以采用点燃式.1.3 汽油牌号标识其抗爆性(抗自然能力),是指其辛烷值的含量,例如90#汽油,其辛烷值的含量不低于90.1.4汽油热值(约为44000kj/kg)2 柴油(轻柴油)2.1 柴油蒸发性和流动性差,所以采用缸内混合方式.2.2 柴油易自然,所以采用压燃式.2.3 柴油牌号标识其流动性,是其凝点的高低,例如-35#柴油,其凝 点不高于-35.2.4.柴油热值(比汽油略低约为42500kj/kg)2.5.我国轻柴油(按GB252-87)分为优等品、一级品和合格品，每个等级按凝点分为10、0、-10、-20、-35、-50号六个牌号）,2023/3/22,22,润滑油,1 润滑油的功用:润滑,冷却,清洗,密封,防锈.2 润滑油分类:2.1美国工程师协会(SAE)粘度分类法:单一粘度机油包括冬季机油(SAE0W25W)和非冬季润滑油(SAE2050);多粘度等级机油(SAE5W-20、SAE10W-30、SAE15W-40、SAE20W-40等).2.2 美国石油学会(API)使用分类法:汽油机油S系列和柴油机油C系列.2.3 我国采用ISO分类法:汽油机油、柴油机油和二冲程汽油机油.3 我公司出厂发动机加注的机油是SAE5W40,2023/3/22,23,冷却液,1.冷却液是由水(软水)和防冻液(常用乙二醇)按照一定比例混合而成.按1:1混合而成的乙二醇冷却液其冰点约为-35.5,其沸点(在一个标准大气压下)约为103.冷却液中还加入防锈剂和泡沫抑制剂,防止锈蚀、腐蚀和水泵叶轮搅动产生气泡.使用过程中防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐消耗,因此要定期更换冷却液.冷却液中一般加入着色剂(粉红、蓝绿或黄色）,以便识别,不要随意丢弃在大气环境中,以利于环境保护.2.我公司生产的系列轿车,采用闭式冷却系,系统压力约为1.31.5bar,冷却液沸点可达120以上.,
