《汽车发动机原理》培训课件.ppt

柴油机与汽油机的比 较
燃料不同
汽油机使用汽油作为燃料，而柴油机使用柴油作 为燃料。
燃烧方式不同
汽油机采用点燃式燃烧方式，而柴油机采用压燃 式燃烧方式。
应用范围不同
汽油机主要用于小型车辆和家用轿车等领域，而 柴油机则主要用于大型车辆和重型机械等领域。
02
柴油机混合气形成原理
混合气的概念与形成过程
混合气的概念
混合气是指柴油机燃烧室内，空气与燃油进行均匀混合所形 成的可燃气体。
混合气的形成过程
在柴油机进气过程中，空气通过进气门进入气缸，同时喷油 器在压缩行程中将柴油喷入气缸，燃油在高温高压空气中蒸 发扩散，并与空气混合形成混合气。
燃油喷射过程与特点
燃油喷射过程
在柴油机压缩行程后期，喷油器 定时定量地将柴油喷入气缸，油 雾与空气混合形成可燃混合气。
表面处理优化
对燃烧室表面进行耐磨、耐腐蚀处理，如镀铬、喷涂耐高温材料等， 以提高燃烧室的使用寿命和稳定性。
温度控制优化
采用高效燃烧室温度控制技术，如冷却水套、热防护等，防止燃烧室 过热或局部高温，提高燃烧室的热效率和使用安全性。
提高燃油喷射与混合气形成效率的方法
多阶段燃油喷射 根据发动机的转速和负荷，采用多阶段燃油喷射技术，实 现燃油的分层喷射和分段燃烧，提高燃油利用率和动力输 出。
汽车发动机原理柴油 机混合气形成与燃烧 课件
01
汽车发动机概述
汽车发动机的类型与特点
汽油机
以汽油为燃料，通过点燃式方式进行 燃烧，具有轻便、低噪音、低油耗等 优点，但同时也存在排放污染较高的 问题。
柴油机
以柴油为燃料，通过压燃式方式进行 燃烧，具有高效率、低油耗、低排放 等优点，但同时也存在噪音较大、制 造成本较高等问题。

冷却系统
组成
由水泵、散热器、风扇、节温器、冷 却液温度表等组成。
作用
将受热零件吸收的部分热量及时散发 出去，保证发动机在最适宜的温度状 态下工作。
汽车发动机的性能指
05
标与评价
发动机的性能指标
功率
发动机在单位时间内所做的功，是衡量发动 机动力性能的重要指标。
燃油消耗率
发动机在单位时间内消耗的燃油量，是评价 发动机经济性能的关键指标。
排放特性曲线
表示发动机排放物含量随转速和负荷 变化的关系曲线，体现了发动机的环 保性能。
汽车发动机的维护与
06
保养
发动机的日常维护
1 2 3
清洁空气滤清器
定期清洁或更换空气滤清器，以确保发动机吸入 的空气干净，防止杂质进入发动机内部。
检查油位和油质
每天检查发动机机油油位，确保机油在正常范围 内；定期更换机油和机油滤清器，以保持机油清 洁并延长发动机寿命。
THANKS.
汽车发动机的作用
02
提供动力
驱动汽车行驶
爬坡和载重
发动机是汽车的心脏，通过燃烧燃料 产生动力，驱动汽车前进或后退。
在面对坡道或承载重物时，发动机需 要提供更大的动力以克服重力或负载。
加速和减速
根据驾驶员的操作，发动机可以调整 输出的动力，使汽车加速或减速。
转换能量
燃料燃烧
发动机将燃料的化学能转 换为热能，通过燃烧过程 释放能量。
排气门打开，活塞向上运动，将燃烧后的 废气排出气缸。
发动机的工作循环
发动机的工作循环由四个基本过程组成： 进气、压缩、做功和排气。这四个过程周 而复始地进行，称为一个工作循环。
发动机的工作循环是发动机产生动力的 基础，了解工作循环的原理对于理解发 动机的工作原理和性能至关重要。

• 每循环燃油燃烧放出的热量为： • 式中：H u为燃料的Q1低 热pRoTV值oa （c KHa JLuo/kkgJ）
• 每循环的指示功为：
Wi
Q1i

poVa RTo
c

Hu a Lo
i
kJ
• 平均指示压力：
•
pmi
Wi Va

po Hu RTo

1
a Lo
令
Ka

a Lo 1 a Lo
称为混合气的空气量比例系数，所以有
cVs s
Ka
Vc Vs'
a'

Vr '
r
'
式中，s 为进气时大气密度。
考虑到进、排气门迟闭，令
c

c
Ka
1 s
a'
Vc Vc
r'
, Vs'
图3-4 排气门提前角和排气损失 a—最适合 b—过早 c—过晚 d—排气门面积过小
三、进气损失
由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压 力低于进气管压力（非增压发动机中一般 设为大气压力），损失的功相当于图X所表 示的面积，称为进气损失。
第二节 四冲程发动机的充量系数
一、充量系数 充量系数是衡量不同发动机换气过程完善程度的重要
由此可得每循环充入气缸的新鲜混合气质量ml为
ml
(Vs'
Vc )a'

V r
'

r
'
进入气缸的混合气量为 ml ma gb
式中，g b 为循环燃料量。
由第四章空燃比的关系得

10
三、、汽油发动机的构造
❖ 1、四冲程汽油发动机的基本结构
❖ 四冲程汽油发动机按功能可分为：两 大 机构 五大系
两大机构：曲柄连杆机构
配气机构
五大系 ：燃料供给系
润滑系
冷却系
启动系统
点火系统
11
2、汽油机基本组成
1、曲柄两机构：汽缸盖、汽缸体、活塞、连杆总成、曲轴、飞轮、油底壳 2、配气机构：进气门、排气门、液力挺杆总成、凸轮轴、凸轮正时齿轮等 3、燃料供给系：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气滤清器、化油器、 进气支管等 4、点火系：蓄电池、发电机、分电器、点火开关、点火线圈、火花塞 5、冷却系：水泵、散热器、风扇、节温器、水温表以及气缸体和气缸盖里铸造 而成的冷却水套等组成 6、润滑系：油底壳、机油集滤器、机油泵、限压阀、润滑油道及油管、油温与 油压传感器、油温与油压表、油标尺等 7、起动系：起动机、冷起动加热器及其附属装置
4
2、底盘 底盘是汽车的基础，它接受 来自发动机的动力，促使汽车运动，并保 证按驾驶人的操作意图正常行驶。
3、车身 汽车车身既具有结构性功能， 又具有装饰性功能，既是驾驶人的空间， 也是容纳乘客和货物的场所
5
❖
4、电气设备 电气设备主要由汽车电
源和用电设备组成，其功能是提供汽车
正常运行的电源和信号，保证汽车安全、
9
二、、发动机的构造
❖ 汽车发动机的结构复杂，种类繁多，一般由上万个 零件组成，汽车发电机现在应用比较广泛的为汽油机和 柴油机。但是从总体上看，其结构基本相同，所有的发 动机都是由曲柄连杆结构、配气结构、燃油系统、润滑
系统、冷却系统、进排气系统、和启动系统组成。
❖ 汽油机和柴油机的主要区别是汽油机有点火系统， 而柴油机没有，同时燃料系统也不完全相同。

检查散热器、水泵、节温器等部件是否工作正常，以确保发动机散热
良好。
发动机的定期保养项目及更换周期
更换机油和机滤
每次更换机油时，需要同时更换机滤，以过滤机油中的杂质和 沉积物。
更换空气滤清器
空气滤清器的作用是过滤进入发动机的空气，定期更换可以保 证发动机进气畅通。
更换燃油滤清器
燃油滤清器可以过滤燃油中的杂质和水分，定期更换可以保证 发动机燃油系统正常运行。
如发动机油耗过高，需要检查燃油管路、燃 油滤清器等部件是否正常工作，同时调整驾 驶习惯和行驶路况以降低油耗。
06
新型发动机技术介绍
可变气门正时技术（VVT）
总结词
可变气门正时技术是一种通过改变气门开度和气门关闭时间来提高发动机性能的 技术。
详细描述
VVT技术通过改变气门正时，即气门打开和关闭的时间点，来优化发动机的进气 和排气过程，以提高发动机的燃烧效率、动力性和经济性。这项技术需要配合其 他技术如可变气门升程和可变气门正时来达到更好的效果。
发动机分类
发动机可根据不同特征进行分类，如内燃机、外燃机、电动 机、喷气发动机等。
发动机的基本构造
发动机组成
发动机主要由燃烧室、气缸、活塞、曲轴等组成，其中气缸是发动机的核心 部件。
气缸工作原理
气缸通过吸入空气和燃料混合物，在压缩和点火过程中产生高压气体，推动 活塞运动，进而带动曲轴旋转，实现机械能的输出。
THANKS
类型
根据不同燃料类型和发动机结构，气缸有直列式、V型和水平 对置等不同形式。
活塞
作用
活塞是气缸内的关键部件，通过在气缸内上下运动将热能转化为机械能。
组成与结构
活塞由顶部、环槽、裙部和活塞销等组成，一般采用铝合金制造。

能量回收。
混合动力技术还能够提高汽车的燃油经 济性，减少废气排放，同时能够提供更
加平顺和安静的驾驶体验。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
VS
详细描述
当发动机启动困难时，首先检查点火系统 是否正常工作，包括检查火花塞和点火线 圈是否正常。同时，检查供油系统是否正 常，包括检查燃油泵和喷油嘴是否工作正 常。如果以上检查均无问题，则可能是气 缸压力不足，需要进一步检查气缸密封性 能。
发动机过热
总结词
发动机过热可能是由于冷却系统故障、发动 机负荷过大或润滑系统问题等引起的。
排气
排出燃烧后的废气。
03 发动机工作原理详解
进气过程
总结词
进气过程是发动机工作循环的起始阶段，负责吸入空气与燃油的混合气。
详细描述
进气门开启，空气通过进气歧管进入气缸，与喷油嘴喷出的燃油混合形成可燃 混合气。进气门关闭后，进气歧管内的压力下降，形成一定的真空度，以利于 下一次进气过程。
压缩过程
04 发动机性能影响因素

燃油品质
燃油品质对发动机性能的影响
燃油品质的好坏直接影响到发动机的性能和寿命。高品质的燃油能够提供更完全的燃烧，从而提高发动机的效率 和功率。
燃油品质对排放的影响
燃油品质差会导致发动机燃烧不充分，产生更多的污染物排放。高品质的燃油可以降低排放，对环境保护有积极 作用。
空气质量
总结词
压缩过程是发动机工作循环的重要环节，通过压缩可燃混合气，增加其温度和压 力，为燃烧做好准备。
详细描述
随着活塞的上行，气缸内的可燃混合气被逐渐压缩，体积减小，温度和压力升高 。压缩比是衡量压缩程度的重要参数，对发动机性能和燃油经济性有重要影响。

曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转运动，输出 动力。
活塞
在气缸内上下运动，通过与气缸盖的配合 完成工作循环。
发动机的工作原理
01
02
03
04
进气过程
空气通过气。
压缩过程
活塞向上运动，压缩可燃混合 气，提高其温度和压力。
燃烧过程
当活塞达到上止点时，火花塞 产生电火花点燃可燃混合气， 产生能量推动活塞向下运动。
点火系统
燃烧过程
燃烧效率
排放控制
排放污染物
一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。
排放法规
各国对汽车排放标准的规定。
排放控制技术
三元催化转换器、颗粒物捕集器等，降低污染物排放 。
03
发动机的性能指标
动力性能
总结词
衡量汽车加速、爬坡和最高车速的能力。
详细描述
动力性能主要通过汽车的加速时间、最大爬坡度以及最高车速来衡量。加速时 间越短，车辆的加速性能越好；最大爬坡度越大，车辆的爬坡能力越强；最高 车速越高，车辆的极速性能越好。
燃料电池技术
总结词
燃料电池技术是一种将化学能转换为电 能的发电技术，通过燃料和氧化剂之间 的化学反应产生电流。
VS
详细描述
燃料电池技术利用燃料（如氢气）和氧化 剂（如氧气）之间的化学反应来产生电能 。与传统的内燃机相比，燃料电池技术具 有更高的效率和更少的排放。然而，目前 燃料电池技术的成本较高，且需要特殊的 燃料和氧化剂。
排气过程
燃烧后的废气通过排气门排出 气缸，完成一个工作循环。
02
发动机的工作循环
四冲程发动机工作循环
吸气冲程
空气通过进气门进入汽缸，与 汽油混合形成可燃混合气。

gi，ηi，经济性指标。
精选ppt
28
四、指示热效率ηi
定义：实际循环指示功Wci与所用燃油的发
热量Q1之比值,用ηi表示。
Ni —［KW］； Hu —［KJ/kg］燃料热值； Gf —［kg/h］； gi —［g/kw·h］
可以看出：ηi∝1／gi
标定工况下，ηi，gi的大致范围：
gi
ηi
汽油机： 205～320 0.25～0.40
1-2的压缩过程 绝热压缩；
2-3的燃烧过程 等压加热;
3-4的膨胀过程 绝热膨胀；
4-1的排气过程 等容放热。
等容加热循环的热效率：
ηT=1-1/εk-1×(ρK-1 )/K(ρ -1)
二、影响内燃机理想循环的主要因素
分析循环的主要目的是找出影响循环热 效率的因素，找到提高热效率的途径。
常用的方法有： 1、解析法： 从循环热效率的公式出发进行分析。 2、图示法： 由P—V图、T—S图入手分析。
二、影响ηm的因素
使用因素：转速、负荷、润滑油品质、水温等； 结构设计因素：最高燃烧压力、气缸尺寸数目、大气状态等。
1．转速n
负荷一定=>Pi、Ni基本不变
n↑=>摩擦损失↑ =>机械损失↑=>Pm↑
mN Nei 1N Nm i P Pei 1P Pm i
得: n↑,ηm↓
故用提高n来增加发动机的 动力性指标受到限制。 精选p图pt 2-3 ηm随转速的变化38关系
顺时针 正功-循环指示功； 逆时针 负功-泵气功;机械
损失功
示功图上循环曲线所围成的面
积的大小表示功的多少。
精选ppt
25
2、平均指示压力Pi
1）定义：发动机单位气缸工作容积每循环做的指 示功。

排气行 程
800~1000
105~125 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。
思考
2能2够00按~2时80在0火(瞬花时塞最电高极) 间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
配还气会机 引构起大发多动采机用过顶热置，气功门率式下配降气，机燃构油，消一耗般量由增气加门等组一、系气列门不传良动后组果和。气门驱动组组成。 （38）活压塞缩行比程—S——气—缸上总、容下积止与点燃之烧间室的容距积离之称比为称活为塞压行缩程比（。S=2R）。
同呢？ 3功0用0~是50向0作kP相a对(作运功动终的了零) 件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
第一节 概述
（3）活塞行程S——上、下止点之间的距 离称为活塞行程 （S=2R）。
第一节 概述
（4）曲柄半径R——曲轴旋转中心到曲柄 销中心之间的距离称为曲柄半径。通常活 塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R 。
第一节 概述
（5）气缸工作容积Vh——活塞从一个止点 运动到另一个止点所扫过的容积，称为气 缸工作容积。一般用Vh 表示。单位是L
排气行程 900~1200
105~125 kPa
柴油机工作时各行程状态参数
状态 行程
温度(K)
压力
进气行 程
320~350
800~900 kPa
压缩行 程
800~1000
3~5MPa
作功行 程
2200~2800(瞬时最高)
3~5MPa (瞬时最高)

业出版社，1999年
绪论
考核方式
20%
笔试 出勤及试验
80%
绪论
工程热力学基础知识（补充）
热力过程和准静态过程
热力过程—热力学状态连续变化的历程。 非准静态过程—系统经历一系列不平衡状态的过程。 准静态过程—系统经历一系列无限接近平衡状态的过
程。 准静态过程进行的条件：推动过程的作用无限小。
第一节 发动机的理想循环
一、三种基本循环
发动机的理想循环简化条件：
1）假设工质为理想气体，其物理常数与标 准状态下的空气物理常数相同
2）假设工质在闭口系统中作封闭循环 3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程 4）假设工质燃烧为定容或定压加热，工质
放热为定容放热(热源加热) 5）假设循环过程为可逆循环
热力循环和热效率
热力循环：工质从初态出发，经过一系列变化又回 到初态的封闭过程，称为热力循环。（简称循环）
根据效果不同，将热力循环分为正向循环和逆 向循环。把热能转变为机械能的循环称为正向循环 （或热机循环）；依靠消耗机械功而将热量从低温 热源传向高温热源的循环叫逆向循环（或热泵循 环），如制冷机。
由： pv RgT
可得： p p1 T T1
定容过程在状态参数坐标 图上的表示：
二、 定压过程
压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程
过程方程： p=常量
过程中状态参数之间的关系：
由： pv RgT
可得： v v1 T T1
定压过程在状态参数坐
标图上的表示：
三、 定温过程
温度保持不变时系统状态发生变化所经历的过程
学时：36
讲课学时：32 实验学时：4
学分：2
绪论
1. 绪论 2. 发动机的性能指标 3. 发动机的换气过程 4. 燃烧与燃烧热化学 5. 汽油机燃烧过程 6. 柴油机燃烧过程 7. 发动机的特性 8. 废气涡轮增压技术 9. 排气污染与控制