發(fā)動機基礎(chǔ)知識培訓(xùn),技術(shù)中心發(fā)動機所 李晟 2010.7,一、發(fā)動機的基本常識 二、發(fā)動機的構(gòu)造及原理 三、發(fā)動機的設(shè)計與檢驗,一、發(fā)動機的基本常識,1、什么是發(fā)動機？ 2、發(fā)動機的分類 3、發(fā)動機基本術(shù)語 4、摩托車發(fā)動機型號編制方法,1、什么是發(fā)動機？,1、什么是發(fā)動機？,發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器。,發(fā)動機包括熱機和電動機等。 熱機是把熱能轉(zhuǎn)化為機械能，它包括內(nèi)燃機和外燃機，內(nèi)燃機燃料在機器內(nèi)部燃燒，外燃機燃料在機器外部燃燒。 電動機是把電能轉(zhuǎn)化為機械能。,內(nèi)燃機的特點是液體或氣體燃料和空氣混合后輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能。外燃機（如蒸氣機）的特點是燃料在機器的外部鍋爐內(nèi)燃燒，將鍋爐內(nèi)的水加熱，使之變成高溫高壓的水蒸氣，再將水蒸氣送入機器內(nèi)部，使所含的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 內(nèi)燃機與外燃機相比，具有熱效率高、體積小、重量輕、便于移動，啟動性能好等優(yōu)點，因而廣泛運用于各種車輛上。,2、發(fā)動機的分類： 1）按燃料分 可分為柴油機、汽油機和天然氣機等。 2）按實現(xiàn)循環(huán)的行程數(shù)分 四沖程發(fā)動機-活塞移動四個行程或曲軸轉(zhuǎn)兩圈，氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)。 二沖程發(fā)動機-活塞移動兩個行程或曲軸轉(zhuǎn)一圈，氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)。,3）按冷卻方式分 水冷式發(fā)動機、風(fēng)冷式發(fā)動機、 4）按點火方式 壓燃式(CI)發(fā)動機：利用氣缸內(nèi)空氣被壓縮后產(chǎn)生的高 溫，使燃油自燃。如柴油機。 點燃式(SI)發(fā)動機：利用火花塞發(fā)出的電火花強制點燃燃料，使燃料強行著火燃燒。如汽油機、煤氣機。 5）按凸輪軸位置分 側(cè)置式：凸輪軸位于氣缸體一側(cè)。 頂置式：凸輪軸位于氣缸蓋上。頂置式又分為以下兩種： 單頂置凸輪軸(SOHC)發(fā)動機 雙頂置凸輪軸(DOHC)發(fā)動機,6）按進(jìn)氣方式分 自然吸氣式發(fā)動機：空氣靠活塞的抽吸作用進(jìn)入氣缸內(nèi)。 增壓式發(fā)動機：為增大功率，在發(fā)動機上裝有增壓器，使進(jìn)入氣缸的氣體預(yù)先經(jīng)過壓氣機壓縮后再進(jìn)入氣缸。 7）按氣缸數(shù)目分 單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。 8）按氣缸的排列型式分 直列立式發(fā)動機：所有氣缸中心線在同一垂直平面內(nèi)。 直列臥式發(fā)動機：所有氣缸中心線在同一水平平面內(nèi)。 V型發(fā)動機：氣缸中心線分別在兩個平面內(nèi)，且兩平面相交呈V型。 對置式發(fā)動機：V型夾角為1800時又稱為對置式。 其他：還有W型(奧迪W16)、H型、X型、星型等,3、摩托車發(fā)動機基本術(shù)語,1）缸徑即氣缸的直徑簡稱缸徑。2）行程活塞從上止點運動到下止點所走過的距離叫活塞行程，簡稱行程。 上止點習(xí)慣上把活塞運動到最高點，即活塞位于離曲軸最遠(yuǎn)的位置叫上止點，由于此時活塞的運動速度為零，所以又稱上死點。 下止點同理，習(xí)慣上把活塞運動到最低點，即活塞位于離曲軸最近的位置叫下止點，由于此時活塞的運動速度為零，所以又稱下死點。,5）燃燒室活塞在上止點時，活塞上方與氣缸蓋之間的空間部分叫燃燒室。 6）氣缸的總?cè)莘e活塞在下止點時，它上方的全部空間，稱為氣缸總?cè)莘e，它是氣缸工作容積和燃燒室容積的總和。 7）壓縮比氣缸的總?cè)莘e對燃燒室容積之比。壓縮比表示工作混合氣在氣缸中被活塞壓縮時體積縮小的倍數(shù)。壓縮比的大小，對發(fā)動機功率有很大的影響。 8）排量又稱氣缸工作容積，即活塞從下止點運動到上止點所通過的行程容積。發(fā)動機排量計算公式如下： V(CC)=r2sn 其中 r:氣缸半徑 cm s:行程 cm n:氣缸數(shù) 9）最大功率在油門全開時，發(fā)動機所能產(chǎn)生的最大功率。 10）最大扭矩在油門全開時，發(fā)動機所能產(chǎn)生的最大扭矩。,4、發(fā)動機型號編制方法,發(fā)動機型號由阿拉伯?dāng)?shù)字（以下簡稱數(shù)字）和漢語拼音字母（以下簡稱字母）組成。 發(fā)動機型號依次包括下列四部分：,1）首部：產(chǎn)品特征代號，為企業(yè)代號或產(chǎn)品的系列代號 用不超過三個大寫字母表示，其中產(chǎn)品系列代號需經(jīng)行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)化歸口單位核準(zhǔn)、備案。 2）中部：由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、行程符號、缸徑符號組成。其中氣缸數(shù)符號用數(shù)字表示。缸徑符號用氣缸直徑（mm）的整數(shù)表示。 3）后部：由冷卻方式特征符號、發(fā)動機用途特征符號和發(fā)動機名義排量符號組成。 4）尾部：為設(shè)計及改型代號。設(shè)計代號用阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3依次表示發(fā)動機設(shè)計順序，當(dāng)設(shè)計代號為1時可省略。改型代號用大寫字母A、B、C、D依次表示原發(fā)動機型改型順序。設(shè)計及改型代號用符號“”與前面符號隔開。,發(fā)動機名義排量符號：按GB/T 5375的規(guī)定劃分名義排量，按下表所示：,以汽油機為例： 1.1E52FMH：表示單缸，二行程，缸徑52mm，風(fēng)冷、摩托車用、排量110ml 2、1P52QMI：表示單缸、四行程、缸徑52mm、臥式、強制風(fēng)冷、排量為125ml： 3、477Q： 表示四缸，四行程，缸徑77mm，水冷、汽車用 4、2V50ML： 表示兩缸、四行程、缸徑50mm、V型、水冷、排量為200ml： 5、253FMM：表示兩缸、四行程、缸徑53mm、并列型、水冷、排量為250ml： 6、462MS：表示四缸、四行程、缸徑62mm、水冷、排量為600ml,思考： 力帆開發(fā)的某款摩托車用發(fā)動機基本信息如下：單缸、臥式、強制風(fēng)冷、四氣門、四沖程、缸徑為52.4，行程為57.8，排量為124.6ml。該發(fā)動機的型號為:_?,思考： 力帆開發(fā)的某款摩托車用發(fā)動機基本信息如下：單缸、臥式、強制風(fēng)冷、四氣門、四沖程、缸徑為52.4，行程為57.8，排量為124.6ml。該發(fā)動機的型號為: 1P52QMI,二、摩托車發(fā)動機的構(gòu)造,1、摩托車發(fā)動機的構(gòu)造 2、四沖程發(fā)動機的基本原理 3、二沖程發(fā)動機的基本原理,1、摩托車發(fā)動機的構(gòu)造,一般都是由兩大機構(gòu)和六大系統(tǒng)組成 1.1兩大機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)-是發(fā)動機借以產(chǎn)生動力，并將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力的機構(gòu)。（機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組）,連桿,飛輪,曲軸,活塞,進(jìn)氣門,排氣門,推桿,挺柱,正時齒輪,配氣機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu),1.2配氣機構(gòu)-是使可燃混合氣及時充入氣缸并在燃燒后及時將廢氣從氣缸中排出。（氣門組、氣門傳動組、配氣凸輪）,搖臂,凸輪軸,1.2六大系統(tǒng) 1）進(jìn)排氣系統(tǒng)-油箱、汽油濾清器、汽油泵、化油器(節(jié)氣門體)、噴油器、油軌(燃油噴射式發(fā)動機)、排氣道、消聲器等。,2）點火系統(tǒng)-分電器、點火線圈和火花塞等。,3）冷卻系統(tǒng)-水泵、節(jié)溫器、風(fēng)扇和散熱器等。,常采用的冷卻方式有：風(fēng)冷、強制風(fēng)冷、油冷、水冷。,如圖所示，水在水泵的壓力作用下，經(jīng)氣缸體氣缸頭節(jié)溫器散熱器水泵循環(huán)，將氣缸體、氣缸頭中的熱量通過散熱器散發(fā)到外界，降低了發(fā)動機工作溫度，改善了工作環(huán)境，提高了壓縮比，并且水套還有隔音作用，從而使水冷發(fā)動機具有長壽、強勁、省油、環(huán)保、冷靜的優(yōu)點。,4）潤滑系統(tǒng)-油底殼、集濾器、機油泵、濾清器、調(diào)壓閥和安全閥等。 5）起動系統(tǒng)-起動機及附屬設(shè)備組成。,6）充電系統(tǒng)-蓄電池、發(fā)電機、調(diào)節(jié)器等。,2、四沖程發(fā)動機的工作原理,四行程汽油機的運轉(zhuǎn)是按進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的。,1) 進(jìn)氣行程 由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。在進(jìn)氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門等阻力影響，進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.0750.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達(dá)到370400K。實際汽油機的進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。,2) 壓縮行程 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點向上止點運動，這時進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點時壓縮行程結(jié)束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達(dá)0.61.2MPa，溫度可達(dá)600700K。 壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為610。,(3) 作功行程 作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進(jìn)氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)35MPa，最高溫度可達(dá)22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到13001600K。,(4) 排氣行程 可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復(fù)運動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。,3、二沖程發(fā)動機工作原理,二沖程發(fā)動機上，活塞上下運動一次，即運動兩個行程，發(fā)動機就點一次火，它的工作原理如圖： 第一沖程：活塞從下止點上行，遮蔽掃氣口、排氣口，壓縮氣缸中的可燃混合氣，當(dāng)活塞到達(dá)上止點附近時，火花塞跳火點燃混合氣；與此同時，進(jìn)氣口打開，新鮮的可燃混合氣體進(jìn)入曲軸箱，在活塞到達(dá)上止點時，關(guān)閉進(jìn)氣口。,第二沖程：混合氣迅速燃燒，同時產(chǎn)生大量的熱和很高的壓力，在高壓氣體的推動下，活塞下行，通過連桿使曲柄旋轉(zhuǎn)對外做功?；钊滦械揭欢ㄎ恢弥?，首先打開排氣口，燃燒后的廢氣高速噴出排氣口。接著打開掃氣口，新鮮的混合氣被壓進(jìn)氣缸中，并把殘留的廢氣擠出氣缸。同時，在活塞到達(dá)下止點時，進(jìn)氣口再次打開。 在活塞到達(dá)下止點后，借助飛輪的慣性力，越過下止點，又繼續(xù)上行，開始下一個做功循環(huán)，二沖程發(fā)動機就這樣，曲柄每轉(zhuǎn)動一周，發(fā)動機就完成一個完整的做工循環(huán)（包括：壓縮、進(jìn)氣、做功、排氣、預(yù)壓、掃氣6個過程）。,二沖程發(fā)動機的優(yōu)點： 第一，曲軸每轉(zhuǎn)一周就有一個做功行程，因此，當(dāng)工作容積和轉(zhuǎn)速相同時，理論功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的二倍。 第二，由于發(fā)生做功過程的頻率較大，故運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。 第三，由于沒有專門的配氣機構(gòu)，所以它結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量較小。 第四，因附屬機構(gòu)少，因此易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量比較少。,二沖程發(fā)動機的缺點 第一，不易將廢氣從氣缸中排除干凈，并且在換氣時減少了有效工作行程。因此在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，其功率僅為四沖程發(fā)動機的1516倍。 第二，在換氣時有一部分新鮮可燃混合氣隨同廢氣被排出，使得燃油經(jīng)濟性降低。 第三，由于為使活塞潤滑，需要不斷向氣缸供給潤滑油，因此排氣中往往含有潤滑油，導(dǎo)致碳?xì)浠衔?HC)和可視煙霧的排放增加。 由于以上缺點，二沖程發(fā)動機未被廣泛應(yīng)用。,三、發(fā)動機的設(shè)計與檢驗,發(fā)動機設(shè)計開發(fā)能力是一個現(xiàn)代化公司發(fā)展的基石，我們公司擁有一支專業(yè)化、經(jīng)驗豐富的產(chǎn)品研發(fā)隊伍。與國外知名研究機構(gòu)合作，引進(jìn)具有世界先進(jìn)水平的的研發(fā)設(shè)備、設(shè)計軟件和檢測設(shè)備，具有國內(nèi)一流的科研技術(shù)和研發(fā)力量；具備自行設(shè)計、自主研發(fā)的能力，新開發(fā)產(chǎn)品都擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。新產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)超越國內(nèi)眾多企業(yè)的仿制、外觀改型階段，進(jìn)入發(fā)動機性能全面提升，降低振動、噪音，減少排放等領(lǐng)域。,購進(jìn)電渦流測功機、振動測試儀、噪音測試儀、三坐標(biāo)檢測臺、動平衡檢測機、三維數(shù)據(jù)采集等檢測設(shè)備和研發(fā)設(shè)備。大量使用Unigraphics、Alias、CATIA等三維軟件輔助設(shè)計、輔助分析。熱力學(xué)、動力學(xué)、燃燒等模擬分析,為了對發(fā)動機性能有充分的了解和隨時控制發(fā)動機質(zhì)量，我們無論是在發(fā)動機開發(fā)階段還是在發(fā)動機批量生產(chǎn)后，都需要對我們的發(fā)動機進(jìn)行大量的試驗，來保證發(fā)動機的可靠。所以我們公司建立了設(shè)備非常完善的試驗室來支持開發(fā)和生產(chǎn)。通常我們對發(fā)動機要做下列試驗： 1.起動性能試驗 起動性能試驗?zāi)康模簷z驗發(fā)動機常溫和低溫狀態(tài)下的起動性能和起動系統(tǒng)的可靠性。 1.1常溫起動試驗 1.2低溫起動試驗 1.3常溫起動可靠性試驗,2. 最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（怠速）試驗 檢測發(fā)動機的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速漂移情 況，以及發(fā)動機的基本運轉(zhuǎn)狀況。 3. 排氣污染物測量（怠速法）試驗 檢測發(fā)動機怠速狀態(tài)下的一氧化碳（CO）和碳氰化合物（HC）。 4.發(fā)動機清潔度測量試驗 檢查發(fā)動機的清潔程度是否符合要求。 5.速度特性試驗 檢測發(fā)動機在不同工況條件下的功率、扭矩、油耗、冷卻水溫、火花塞墊片溫度、廢氣溫度等性能參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計使用要求。一般測試100%、75、 50、 25、負(fù)荷速度特性試驗（外特性）,6 耐久性試驗 檢驗發(fā)動機的主要性能、工作可靠性、耐久性是否達(dá)到設(shè)計任務(wù)書及有關(guān)規(guī)定的要求。 7 裝車道路性能試驗 檢驗發(fā)動機安裝在整車上后，在實際使用中的主要性能、工作可靠性、耐久性是否達(dá)到設(shè)計任務(wù)書及有關(guān)規(guī)定的要求。 8定型試驗 檢驗發(fā)動機小批量生產(chǎn)后的主要性能、工作可靠性、耐久性是否達(dá)到設(shè)計任務(wù)書及有關(guān)規(guī)定的要求。 另外還可根據(jù)不同發(fā)動機自身特點安排不同試驗。,我們公司現(xiàn)在已開發(fā)和正在開發(fā)的發(fā)動機品種多達(dá)400多個，涵蓋了單缸、雙缸、風(fēng)冷、油冷、水冷等幾乎所有摩托車發(fā)動機種類。每年生產(chǎn)發(fā)動機達(dá)二百多萬臺，連續(xù)幾年保持發(fā)動機產(chǎn)量全國第一。,我們公司除已開發(fā)出的各種高質(zhì)量、高性能的發(fā)動機外 ，還在不斷加大投入，積極開發(fā)新的、滿足市場需要的發(fā)動機，如V400型發(fā)動機，單缸400型發(fā)動機，600型發(fā)動機、對置雙缸150發(fā)動機等在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平的發(fā)動機。當(dāng)然，隨著技術(shù)水平和人們對發(fā)動機要求的提高，也有越來越多的新技術(shù)運用到我們發(fā)動機的開發(fā)、設(shè)計中來，如二次排放技術(shù)、三效催化技術(shù)、電控技術(shù)、電噴技術(shù)、稀薄燃燒技術(shù)，可變氣門升程技術(shù)等等，這些新技術(shù)的運用即對我們的研發(fā)人員提出了更高的要求，又為我們發(fā)動機的發(fā)展提供了更廣闊的天地。,小 結(jié),發(fā)動機,常用術(shù)語:,發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器,分類:,定義:,按不同的分類方法大致分類,十個基本術(shù)語,發(fā)動機,總體構(gòu)造：兩大機構(gòu)六大系統(tǒng),內(nèi)燃機名稱及 型號編制規(guī)則:,熟練識認(rèn)內(nèi)燃機名稱和規(guī)格,工作原理:,四個行程的工作過程,謝 謝,