个人介绍
汽车发动机原理

主讲教师:孙万臣

教师团队:共1

  • 孙万臣
学校: 吉林大学
开课院系: 汽车工程学院
学分: 2
本课程主要介绍了汽车最常用的汽油和柴油发动机的工作原理,包括主要性能指标与运行特性、燃料理化特性与热化学、热功转换与能量利用、换气过程与进气充量、混合气形成与燃烧过程、有害排放物生成机理与控制。根据近年来汽车节能减排技术的进步,加强了缸内直喷汽油机、发动机电控以及柴油机排气后处理等技术的介绍,同时简要介绍了混合动力系统基本概念、均质混合气压缩着火等新燃烧方法以及各种代用燃料的燃烧与排放特性。
教师团队

孙万臣

职称:教授

单位:吉林大学

部门:汽车功臣学院

 



概述

发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说,发动机就是一个能量转换机构,即将汽油(柴油)或天然气的热能,通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀,推动活塞作功,转变为机械能,这是发动机最基本的原理。

发动机的所有结构都是为能量转换服务的,发动机伴随着汽车走过了100多年的历史,无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高,但其基本原理仍然没有改变。这是一个富于创造的时代,那些发动机的设计者们,不断地将最新科技与发动机融为一体,把发动机变成一个复杂的机电一体化产品,使发动机性能达到近乎完善的程度,各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点,更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面,从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时,也能保护环境、节约资源。

结构

发动机主要结构是机体,其他构件都是安装在机体上。由曲柄连杆机构,配气机构,燃油供给系统,润滑系统,冷却系统,汽油机有点火系统等。按燃料分发动机有汽油和柴油发动机两种;按工作方式分有二冲程和四冲程两种。

 




汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。

进气冲程(intake stroke)

活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启,排气门关闭,曲轴转动180°。在活塞移动过程中,汽缸容积逐渐增大,汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa,汽缸内形成一定的真空度,空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸,并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力,进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ,即pa= (0.80~0.90) 0 p。进入汽缸内的可燃混合气的温度,由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340~400K。

压缩冲程(compression stroke)

压缩冲程时,进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。活塞上移时,工作容积逐渐缩小,缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高,到达压缩终点时,其压力pc可达800~2 000kPa,温度达600~750K。在示功图上,压缩行程为曲线a~c。

做功冲程(power stroke)

当活塞接近上止点时,由火花塞点燃可燃混合气,混合气燃烧释放出大量的热能,使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000~6 000kPa,温度TZ达2 200~2 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移,汽缸容积增加,气体压力和温度逐渐下降,到达 b 点时,其压力降至300~500kPa,温度降至1 200~1 500K。在做功冲程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°。在示功图上,做功行程为曲线c-Z-b。

排气冲程(exhaust stroke)

排气冲程时,排气门开启,进气门仍然关闭,活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。排气门开启时,燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出,另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用,排气终点r 点的压力稍高于大气压力,即pr=(1.05~1.20)p0。排气终点温度Tr=900~1100K。活塞运动到上止点时,燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出,这部分废气叫残余废气。

 




汽车发动机过热的六个可能原因

发动机过热对发动机造成一定的损伤,夏季用车时开着空调更加加剧了发动机的工作负荷,让温度骤升。如果汽车发动机出现温度过高的现象,车主可以进行一些检查,靓车会为车主总计汽车发动机过热的六个可能原因,维修最好到4s店进行。

第一、风扇问题

风扇马达不动或风扇离合器故障,无法正常降温。

第二、排气问题

三元催化器阻塞或管子破裂,造成排气受阻,导致引擎过热。

第三、冷却剂外漏问题

冷却系统的管子若有破裂,造成冷却剂流失,散热不能正常运作;这样的情形只要换条新管就能改善。

第四、水泵问题

长期使用的水泵在高度磨损后,零件磨失脱落;唯一的解决方法就是换新水泵。

第五、散热器盖子问题

如果散热器的盖子压力不一,会造成弹簧松动,盖口无法紧密闭和。

第六、节温器阻滞问题

节温器无法正常开关,通常是机械故障或冷却系统填充不完全而造成。更新的恒温器和原有的温度系数不同,造成故障原因。

保养误区

1 不按期保养汽车发动机

通常人们总是喜欢在改装上投入很多钱,但却容易忽视按期给发动机做保养。据有经验的汽修师傅说,在他们所经手维修的汽车中,车辆因发动机保养不良造成的故障占总故障的50%。可见发动机保养对延长车辆使用寿命能起到至关重要的作用。当然也会给你减少不必要的损失,要不怎么会有“以养代修”这个说法。

提醒:不仅仅是在常规的保养期限内要进行发动机的养护,在驾驶经过一些特别潮湿或者粉尘特别大的地区时,都要对发动机的相关部件做一些检查保养。

2 汽车机油变质及机油滤芯不畅

不同等级的润滑油在使用过程中油质都会发生变化。车辆行驶一定里程(图库论坛)之后,性能就会恶化,可能会给发动机带来种种问题。为了避免这些故障的发生,应该结合使用条件定期给汽车换油,并使油量适中,一般以机油标尺上下限之间为好。

机油从机油滤芯的细孔通过时,把油中的固体颗粒和黏稠物积存在滤清器中。如滤清器堵塞,机油则不能顺畅通过滤芯,会胀破滤芯或打开安全阀,从旁通阀通过,仍把脏物带回润滑部位,促使发动机磨损加快,内部的污染加剧。因此机油滤芯的定期更换同样重要。

提醒:机油不要加少了,但也不要加多了,不是越贵的名牌合成机油就越好,适合你的爱车的机油才是最好的。

3 冬季原地热车

热车的主要原因在于,车子经过长时间停放,引擎内的机油又流回引擎下部之机油底壳内。虽然热车很必要,但是原地怠速热车的方式并不可取,因为只有发动机在动,其余部分没动,动能无法转换,只有等上路后慢慢行驶一段时间才能改善发动机工作状况。

正确的热车方法应该是,在发动后30秒至一分钟后上路,但此时千万勿以高转速行驶,应保持在低车速,引擎转速以不超过3000~3500转为限,一般保持2000转,否则引擎及变速箱所受到的激烈磨损可是无法复原的。待引擎温度上升至正常工作温度后(大概需要3到5分钟时间),再恢复正常驾驶即可。

4 水箱生锈、结垢

发动机水箱生锈、结垢是最常见的问题。锈迹和水垢会限制冷却液在冷却系统中的流动,降低散热效果导致发动机过热,甚至造成发动机损坏。定期使用水箱强力高效清洗剂清洗水箱,除去其中的锈迹和水垢,不但能保证发动机正常工作,而且还可以延长水箱和发动机的整体寿命。

 





课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 发动机的性能(上)
视频
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2014-06-13 101.38MB
1.2 发动机的性能(中)
视频
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2014-06-13 100.33MB
1.3 发动机的性能(下)
视频
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2014-06-13 101.25MB
2.1 发动机的实际循环(上)
视频
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2014-06-13 100.51MB
2.2 发动机的实际循环(中)
视频
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2014-06-13 98.52MB
2.3 发动机的实际循环(下)
视频
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2014-06-13 98.26MB
3.1 机械损失(一)
视频
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2014-06-13 93.48MB
3.2 机械损失(二)
视频
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2014-06-13 89.50MB
3.3 机械损失(三)
视频
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2014-06-13 91.05MB
3.4 机械损失(四)
视频
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2014-06-13 90.18MB
3.5 机械损失(五)
视频
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2014-06-13 91.14MB
4.1 发动机的换气过程(上)
视频
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2014-06-13 91.12MB
4.2 发动机的换气过程(下)
视频
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2014-06-13 89.53MB
5.1 四行程发动机的充气效率(上)
视频
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2014-06-13 91.16MB
5.2 四行程发动机的充气效率(中)
视频
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2014-06-13 90.10MB
5.3 四行程发动机的充气效率(下)
视频
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2014-06-13 88.93MB
6.1 提高充气效率的措施(上)
视频
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2014-06-13 92.23MB
6.2 提高充气效率的措施(中)
视频
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2014-06-13 89.25MB
6.3 提高充气效率的措施(下)
视频
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2014-06-13 89.97MB
6.4 提高充气效率的措施、燃料与燃烧
视频
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2014-06-13 93.40MB
7.1 燃料与燃烧(一)
视频
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2014-06-13 89.86MB
7.2 燃料与燃烧(二)
视频
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2014-06-13 95.47MB
7.3 燃料与燃烧(三)
视频
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2014-06-13 93.29MB
7.4 燃料与燃烧(四)
视频
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2014-06-13 91.41MB
7.5 燃料与燃烧(五)
视频
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2014-06-13 89.10MB
7.6 燃料与燃烧(六)
视频
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2014-06-13 83.43MB
7.7 燃料与燃烧和汽油机混合气的形成与燃烧
视频
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2014-06-13 91.26MB
8.1 汽油机混合气的形成与燃烧(一)
视频
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2014-06-13 90.22MB
8.2 汽油机混合气的形成与燃烧(二)
视频
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2014-06-13 89.02MB
8.3 汽油机混合气的形成与燃烧(三)
视频
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2014-06-13 92.26MB
8.4 汽油机混合气的形成与燃烧(四)
视频
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2014-06-13 92.14MB
8.5 汽油机混合气的形成与燃烧(五)
视频
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2014-06-13 90.19MB
8.6 汽油机混合气的形成与燃烧(六)
视频
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2014-06-13 91.39MB
8.7 汽油机混合气的形成与燃烧(七)
视频
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2014-06-13 93.85MB
8.8 汽油机混合气的形成与燃烧(八)
视频
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2014-06-13 90.03MB
8.9 汽油机的燃烧室
视频
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2014-06-13 96.01MB
9.1 柴油机混合气的形成与燃烧(一)
视频
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2014-06-13 92.04MB
9.2 柴油机混合气的形成与燃烧(二)
视频
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2014-06-13 88.39MB
9.3 柴油机混合气的形成与燃烧(三)
视频
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2014-06-13 99.92MB
9.4 柴油机混合气的形成与燃烧(四)
视频
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2014-06-13 101.63MB
9.5 柴油机混合气的形成与燃烧(五)
视频
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2014-06-13 92.94MB
9.6 柴油机混合气的形成与燃烧(六)
视频
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2014-06-13 89.77MB
9.7 柴油机混合气的形成与燃烧(七)
视频
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2014-06-13 93.06MB
9.8 柴油机混合气的形成与燃烧(八)
视频
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2014-06-13 91.52MB
9.9 柴油机混合气的形成与燃烧(九)
视频
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2014-06-13 90.68MB
9.10 柴油机混合气的形成与燃烧(十)
视频
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2014-06-13 98.28MB
10.1 发动机的特性(一)
视频
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2014-06-13 98.43MB
10.2 发动机的特性(二)
视频
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2014-06-13 95.00MB
10.3 发动机的特性(三)
视频
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2014-06-13 92.24MB
10.4 发动机的特性(四)
视频
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2014-06-13 150.99MB
10.5 发动机的特性(五)
视频
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2014-06-13 88.98MB
10.6 发动机的特性(六)
视频
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2014-06-13 89.32MB
10.7 发动机的特性(七)
视频
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2014-06-13 89.91MB
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