《往复运动活塞发动机》教学课件

往复运动活塞发动机教学课件内燃机基础知识与应用技术课程目标与学习内容掌握基本原理熟悉部件功能理解性能指标发动机结构与工作循环各组件作用与协同工作功率、效率与排放特性什么是往复运动活塞发动机定义应用领域将燃料燃烧释放热能转化为活塞往复运动汽车、摩托车动力系统通过曲柄连杆机构实现旋转输出小型船舶、发电机组工程机械、农业装备历史发展简述1876年1892年1950年代2000年后奥托发明四冲程发动机狄塞尔发明压燃式发动机电子燃油喷射应用低排放高效技术发展基本工作原理概述热能燃料燃烧释放化学能压力气体膨胀推动活塞机械能活塞往复运动转为旋转输出驱动车轮或设备四冲程工作循环进气冲程压缩冲程活塞下行吸入混合气活塞上行压缩混合气排气冲程做功冲程活塞上行排出废气燃烧膨胀推动活塞下行二冲程工作原理工作特点适用领域一次曲轴转动完成全部过程小型摩托车上行压缩下行做功园林工具气门由活塞控制轻型船舶模型飞机主要结构组成总览活塞组件缸体缸盖接收燃气压力基础支撑结构连杆曲轴传递转换动力辅助系统配气机构润滑冷却供油控制进排气缸体结构材料特性缸套功能•铸铁耐热耐磨•提高耐磨性•铝合金轻量化•便于修复更换•铸钢高强度•改善散热性能制造工艺•精密铸造•珩磨加工•热处理强化活塞部件详解活塞顶承受高温高压环槽区安装活塞环销孔区连接连杆传力活塞裙导向支撑平衡活塞环类型气缸环刮油环变截面环密封燃烧室气体刮除多余机油提高密封性能阻止漏气下窜调节润滑油膜减少摩擦损失连杆与曲轴结构连杆将活塞直线运动转变为曲轴旋转运动曲轴颈承受巨大交变应力曲轴轴承与飞轮5-

70.01mm15kg主轴承数量轴承间隙飞轮重量支撑曲轴旋转保证油膜形成储存动能平衡转速气门机构基本组成凸轮轴控制气门开闭时机决定气门升程曲线推杆挺柱传递凸轮运动调整配气间隙气门弹簧保证气门可靠关闭防止高速下气门跳动进排气门控制进气排气通道密封燃烧室压力进排气系统空气滤清过滤灰尘杂质进气管道导入新鲜空气排气管道排出废气降温消音器降低排气噪音润滑系统冷却系统结构水冷系统风冷系统使用循环液体带走热量散热鳍片直接散热散热稳定可靠结构简单轻便水泵强制循环无冻结泄漏风险适用大型发动机适用小型发动机起动与点火系统蓄电提供能量为起动系统供电起动机带动曲轴初始转动发动机点火模块产生高压变压器升压原理火花塞点燃混合气精确控制点火时间燃油供给系统化油器电喷系统共轨喷射利用文丘里效应精确控制喷油量高压喷射雾化好结构简单经济响应迅速高效减少排放污染典型汽油机构造剖析缸径75-85mm行程80-90mm压缩比9:1-12:1气门数每缸2-4个最高转速6000-7500rpm柴油机结构特点高压缩比进气特点•16:1-22:1•只吸入空气•自压燃不需火花塞•直接喷射燃油•结构强化承受高压•低速大扭矩材料要求•缸体更加坚固•活塞强度更高•轴承载荷增大实际汽油柴油发动机图片/四冲程与二冲程对比四冲程二冲程每两转一个动力冲程每转一个动力冲程排放低油耗好功率密度高结构复杂重量大结构简单轻量化动力平顺低噪音排放高油耗大单缸与多缸发动机对比单缸发动机•结构简单成本低•维护简便易拆卸•振动大功率小双缸发动机•平衡性略有改善•功率输出提高•转速波动减小四缸发动机•平衡性好振动小•动力输出均匀•应用最为广泛六缸及以上•运行极其平顺•高功率大排量•复杂昂贵耗油直列、型、水平对置结构V直列式V型水平对置结构简单紧凑缩短发动机长度重心极低平衡好应用于普通轿车降低重心高性能应用于跑车飞机增压技术介绍自然吸气机械增压依靠大气压进气曲轴驱动压缩空气电动增压涡轮增压电机驱动无滞后废气驱动涡轮性能参数定义热效率与机械效率热效率机械效率12η=有效功/燃料热值η=有效功/指示功汽油机25-35%减少摩擦损失指示效率体积效率燃烧完全程度实际进气/理论进气43优化燃烧室设计改善进排气系统排放与环保问题节能减排技术可变气门正时根据工况调整配气相位直喷技术精确控制燃油喷射启停系统怠速自动关闭发动机废气再循环降低燃烧温度减少氮氧化物发动机装配工艺基础缸体加工珩磨缸孔曲轴安装轴承安装与定位活塞连杆配对与间隙控制缸盖安装扭矩顺序与气门调整常见故障类型气缸磨损气门烧蚀轴承损坏活塞敲缸动力下降密封不良压缩比降低金属敲击声烧机油蓝烟怠速不稳抖动油压异常低冷却系统水温过高气缸盖变形故障诊断方法听诊法辨别异常声音目视检查检查泄漏磨损痕迹压力测试检测气缸压缩压力电脑诊断读取故障码分析数据日常维护保养冷却系统火花塞检查检查冷却液液位滤清器更换观察积碳与电极磨损机油更换检查皮带张力机油滤清器与机油同步调整电极间隙每5000-10000公里空气滤清器定期清洁检查油位与质量润滑油选择与管理粘度等级适用环境0W-20低温环境高效节油5W-30四季通用型10W-40高温环境高负荷15W-50竞技运动型发动机发动机拆装与检修清洁与准备外部清洗记录位置拆除附件断开电气接头移除外部组件主体拆解按顺序拆卸部件检测与测量检查磨损部件测量关键尺寸重新装配遵循扭矩规范注意配合间隙使用寿命与可靠性提升200k5k平均里程寿命保养间隔公里正常维护下可达延长使用寿命25%常规寿命提升通过技术改进新材料与新工艺应用轻量化材料表面处理•铝硅合金活塞•DLC涂层•镁合金缸盖•等离子喷涂•碳纤维配件•微弧氧化精密工艺•3D打印•激光烧结•超精密加工电子控制系统发展ECU控制传感器网络中央处理器实时计算实时监测发动机工况算法优化执行器控制根据数据优化性能精确调节工作参数智能发动机与网联化自适应控制远程诊断可变参数根据驾驶习惯调整无线数据传输智能压缩比感知路况变化故障预警系统活塞行程可调预测性能优化OTA软件升级气门升程无级变速新能源与混合动力系统传统发动机混合动力插电混动燃油驱动为主内燃机+电机组合增大电池可外接充电纯电动取代传统内燃机稀薄燃烧与高压缩比趋势国际发动机竞赛与创新Wards十佳发动机F1动力单元学生方程式评选全球顶级量产机型极限性能超高转速大学生工程创新竞赛典型品牌发动机案例拆解实物互动环节（建议）分组协作3-5人一组工具准备扳手套装与专用工具识别部件标记各零件位置完成装配测试运行正常常见面试与考试题型结构识图题计算题•指出部件名称•功率扭矩计算•解释工作原理•效率分析•描述运动轨迹•热平衡推导分析题•故障原因判断•性能参数对比•改进措施提出相关专业发展前景15%8k年需求增长平均月薪汽车领域人才需求发动机工程师起薪年5成长周期成为资深专家时间课堂小结与知识回顾基础理论工作原理与热力循环结构组成各部件功能与关系工作过程3冲程循环与动力输出实用技能维护保养与故障诊断发展趋势新技术与未来方向资料与参考文献推荐经典教材《内燃机学》华泽著视频资源工程师说发动机系列在线课程中国大学MOOC平台行业期刊《汽车工程》月刊结束与答疑小组讨论实验安排作业布置分享疑问与见解下次课程实验准备预习下节课内容。