柴油发动机构造与维修.ppt

柴油发动机构造与维修,1、掌握柴油发动机的基本工作原理与构造。2、系统地熟悉发动机主要零部件的典型结构、功用和工作过程 3、掌握国内外工程机械车辆发动机的一些新技术、新结构 4、具有初步拆装、调整、故障判断、维护使用等方面的技能 5、为后继专业课程和在今后的工作中从事柴油发动机生产、装配、维护、技术改造打下基础。,一、目的和要求,二、学习方法 多听多看，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。三、学习内容 主要对常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、维修方法、调整原理及方法进行学习。另外对国外一些发动机作一些简要介绍。,目 录,绪 论,一台工程机械设备大部分由发动机、底盘、车身、液压系统、电器系统等部分组成。,一、发动机的定义,发动机的定义：将某一种形式的能量转变为机械能的机器,热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器。,机械的心脏发动机,发动机的种类：外燃机、内燃机、风能发动机、太阳能发动机等 外 燃 机：混合气在机器外部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。内 燃 机：混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。,二、发动机的分类,1、外燃机,1.1蒸汽机 是一个能够将蒸汽中的热能转换为功的热机。泵、铁路机车和轮船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。今天人们还使用气轮机来发电。,1.2蒸汽机历史,世界上第一台蒸汽机是古希腊的亚历山大利亚城的希罗于1世纪发明的风光管，不过它只不过是一个玩具而已。约1679年法国物理学家丹尼斯巴本制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯塞维利、1712年托马斯纽科门和1769年詹姆斯瓦特制造了早期的工业蒸汽机，1807年罗伯特富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。原子反应堆、太阳能聚热器等加热水，产生蒸汽推动蒸汽机。,蒸汽机历史,1769年 瓦特蒸汽机,1712年托马斯纽科门蒸汽机,1769年，法国人尼古拉斯古诺（Nichoals Cugnot 17251804）将一台简陋的蒸汽机装在一辆木制的三轮车上，发明了第一辆蒸汽汽车,是一种用高压蒸汽转动涡轮叶片，将蒸汽的热能转换为动能的机械。相较于原由詹姆斯瓦特发明的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅改善了热效率，更接近热力学中理想的可逆过程，并能提供更大的功率，至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别适用于火力发电和核能发电，世界上大约80%的电是利用涡轮蒸汽机所产生。,1.3涡轮蒸汽机,是一种闭循环活塞式热机,是在1816年由苏格兰的R.斯特林发明。闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内,而开循环则如内燃机和一些蒸气机需要与大气交换气体。,双活塞型斯特林引擎,内活塞型斯特林引擎,1.4斯特林发动机,2.1内燃机的定义及基本工作特征,定义：内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压气体，推动活塞并输出动力的机械。内燃机一般以汽油、柴油或煤气等作为燃料。基本工作特征：内燃机是一种工质开环式循环并以间歇方式工作的发动机。内燃机的特点：热效率高(是当今热效率最高的热力发动机)、结构简单、比质量(单位输出功率的质量)轻、移动方便。内燃机被广泛应用于交通运输(陆上、内河、海上和航空)、农业机械、工程机械和发电时作为动力，是现代车用发动机的主要型式。内燃机构造与维修是本课程的主要内容,2、内燃机,2.2内燃机技术发展简史,1860年，法国工程师莱诺依尔（J.J.E.Lenair，18221900）制造出第一台以煤气为燃料的内燃机，但由于既笨重、效率又低，热效率低于5，最大功率为4.5kW，18601865年共生产了约5000台，未能推广使用。1876年年德国工程师尼古拉斯奥托（N.A.Otto，18321891），试制出第一台实用活塞式四冲程煤气内燃机，并成批投入生产。在以后的十几年中，奥托共制造和出售了5万台这种内燃机，总马力达20万以上。由于奥托内燃机是第一种实用化的内燃机，所以人们一般把奥托看作是内燃机的发明人。1883年，德国人戈特利布海因里希戴姆勒（G.Daimler，18341900）和威廉迈巴赫（Wilhelm Maybach 18461929）将奥托四行程发动机改进后，成功地制造出了第一台卧式汽油内燃机 1884年，又推出了性能更好的立式风冷发动机（取名立钟）,1885年戴姆勒将立钟发动机安装于木制双轮车上，并让儿子保罗驾驶；这辆取名“骑式双轮车”的双轮车获得德国专利，这是世界上第一辆摩托车。1886年戴姆勒把这种发动机安装在他为妻子43岁生日而购买的马车上，创造了第一辆戴姆勒汽车，并由迈巴赫成功地完成了试车。1892年，德国工程师狄塞尔（R.Diecel，18581913）提出了压燃式柴油机的理论。1893年，狄塞尔制造了第一台试验样机。在1890年前英国的克拉克(Dugald Clerk，18541913年)和罗伯逊(James Robson，18331913年)、德国的卡尔奔驰(Karl Benz，18441929年)成功地发明了二冲程内燃机。1888年，的卡尔奔驰将发动机安装在三轮车架上，发明了世界上第一辆三轮汽车。1957年，德国人汪克尔(F.Wankel)发明了转子发动机。,在内燃机一百多年的发展历史中，具有划时代意义的两个重要发展阶段是：20世纪50年代初兴起的增压技术 20世纪70年代开始的计算机、电子技术在内燃机研制中的应用内燃机给世界带来了现代物质文明，在经过了超过一个世纪的发展之后，它的发展远远没有达到其顶点，今后内燃机的发展是以节能和环保为中心，充分兼顾可靠性的要求，全面提高内燃机的性能。,2.3内燃机的分类,按照所用燃料分类：可分为液体燃料发动机（汽油机、柴油机等）和气体燃料发动机（天然气发动机、液化石油气发动机等）；按着火方式分类：可分为压燃式发动机和点燃式发动机；按工作循环的行程数分类：可分为四行程发动机和二行程发动机；按气缸数分类：可分为单缸发动机和多缸发动机；按气缸排列方式分类：可分为立式、卧式、直列、V形和对置式等；按冷却方式分类：可分为水冷式和风冷式；按发动机进气形式分为：增压式和非增压式发动机此外，发动机还可按进气方式、气缸的气门数、凸轮轴布置位置等进行分类。,点火方式,点燃式发动机,压燃式发动机,汽油自燃温度高，采用火花塞强制点火，汽油发动机为点燃式发动机。柴油自然温度低，采用高压缩比压燃，柴油发动机为压燃式发动机。,冲程数,二冲程发动机,四冲程发动机,曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使用。,曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用，并已逐渐用于摩托车。,缸数及排列,直列发动机,V形发动机,水平对置发动机,冷却方式,水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的,风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的,第一章 发动机的工作原理和构造,1、上、下止、活塞行程点工作循环2、气缸工作容积3、发动机排量,第一节、发动机的常用术语,4、燃烧室容积 5、气缸总容积6、压缩比关 7、工作循环,8、四行程发动机 9、二行程发动机,第二节 发动机工作原理,进气行程进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。空气和汽油的混合物被吸入气缸，在气缸内进一步混合形成可燃混合气。进气终了时，气缸内气体压力约为0.080.09 MPa，温度达到320400 K。,四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气,一、四冲程汽油机的工作原理,进气行程,示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况,排气门关闭,进气门开启,活塞,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,压缩行程 进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动;气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。压缩终了时，混合气压力可达0.81.5 MPa，温度可达600750 K。采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引起“爆震”和“表面点火”，通常=611,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,压缩行程,作功行程 进、排气门仍然关闭。压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。燃烧最高压力可达36.5 MPa，最高温度可达22002800 K。作功终了时，气体压力降低到0.350.5 MPa，气体温度降低到12001700 K。,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度2200-2800 K，压力3-5MPa,作功终了：温度1200-1700 K，压力300-500 kPa,作功行程,排气行程进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.1050.12 MPa，温度约为9001100 K。,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度9001200 K 压力105125 kPa,残余废气,排气行程,四冲程发动机工作原理,进气,压缩,作功,排气,二、四冲程柴油机的工作原理,进气行程进入气缸的是纯净的空气。因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高，约为0.0850.095 Ma，而温度略低，约为310340 K。,压缩行程柴油机的压缩比大(一般为1622)，压缩终了时缸内气体压力约为35 MPa，温度约为7501000 K，都比汽油机的高。压缩终了温度超过柴油的自燃温度。,作功行程压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温度高于柴油自燃温度，柴油自行着火燃烧。燃烧气体最高压力69 MPa，最高温度也可高达18002500 K。作功终了时，气体压力约为0.20.5 MPa，温度约为10001200 K。,排气行程排气终了时，缸内残余废气压力约为0.1050.12 MPa，气体温度约为700900 K。,说明：汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车；柴油机压缩比大，经济性好，多用于5t以上的货车等；四个行程中，仅有一个作功行程，故不采取其它措施的情况下发动机运转不稳定；多缸发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的。,三、二冲程发动机工作原理,两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。,第一冲程,第二冲程,第一冲程：活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜空气的压缩。,第二冲程：活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴油与气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间，排气门打开。,发动机的基本构造 机体组：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分 两个机构：曲柄连杆机构、配气机构 利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。五大系统：供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统,第三节 发动机的总体构造,（1）水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体；（2）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造;（3）气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间；（4）在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。,气缸体的特点,曲柄连杆机构：包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。作用：是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构,曲柄连杆机构,组成：进气门、排气门、摇臂、气门间隙调节器、凸轮轴以及凸轮轴定时带（齿）轮等。作用：使可燃混合气及时充入气缸，并及时从气缸排出废气。,配气机构,供给系统,组成：燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。作用：把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。,组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等；作用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。,点火系统,冷却系统,组成：水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗、分水管以及气缸体和气缸盖内铸出的水套等。功用：把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。,润滑系统,功用：减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。,组成：机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。,起动系统,起动系统包括起动电机及其附属装置。其作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。,1、动力性能指标包括有效转矩Te，有效功率Pe，平均有效压力pme,曲轴转速n 有效转矩Te 有效功率Pe,式中：Te有效转矩，Nm；n曲轴转速，r/min。,平均有效压力pme曲轴转速n,第四节、发动机主要性能指标,有效热效率:燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作 e。,2、经济性能指标包括 有效燃油消耗率ge：单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其单位为g/kWh,3、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。,4、紧凑性指标用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。比容积比质量,5、环境性能指标 排放：有害气体CO、HC、NOx、颗粒物PM 噪音 温室气体：二氧化碳CO2等 起动性能,6、可靠性指标表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。7、耐久性指标指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。,速度特性曲线 性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性曲线。,8、发动机特性曲线,发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况(负荷、转速)变化而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。,第五节 发动机名称和型号编制规则,按照GB72591 内燃机产品名称和型号编制规则统一制定 内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。内燃机型号由以下四部分组成：,首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示,TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号,1、汽油机,1E65F 单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型汽油机,4100Q-4 四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用汽油机，第四种变型产品,CA6102 六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型汽油机，CA表示系列符号,8V100 八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型汽油机,490Q：表示四缸，直列，四行程，缸径90mm，水冷车用柴油机 ZS1100：表示ZS系列，单缸，四行程，缸径100mm，水冷通用型柴油机，ZS系列为：直喷、双轴平衡式,2、柴油机,195 单缸，卧式、四行程，缸径95mm，水冷通用型柴油机,165F 单缸，卧式，四行程，缸径65mm，风冷通用型柴油机,8PC2-6L 八缸，平卧式，四行程，缸径102mm，增压、船用右机基本型柴油机,YC6135ZQ 六缸，直列，四行程、缸径135mm，增压，水冷车用型柴油机,思考题1.四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成?它们各有什么功用?2.四冲程汽油机和柴油机的基本结构和工作原理有何异同?3.CA488型四冲程汽油机有4个气缸，气缸直径87.5mm，活塞行程92mm，压缩比为8.1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机排量。,第二章 曲柄连杆机构,概述一、功用：作功冲程：将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力 其他冲程：把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动（依靠曲轴与飞轮的惯性）,二、组成：1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫-不动件,曲轴箱,气缸体,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,2、活塞连杆组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,3、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器,起动爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,三、工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。,工作条件:高温,高压,高速,化学腐蚀受力分析:气体作用力,往复慣性力,离心力，摩擦力,三、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。,1、气压力：气压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP，SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。,(1)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重,NP,SP,P,RP,TP,(2)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重,2、往复惯性力Pj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。,Pj,3、离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。,Pc,4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。,2.1 机体组机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。,曲轴箱,气缸体,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,1、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。,气缸体的分类1）根据气缸的排列方式（1）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。（3）对置式：是V型的特殊形式。,结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。,缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。,高度小，总体布置方便。,对置气缸式发动机,油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。,气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。,2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为,油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。,3）根据冷却方式不同,(1)、水冷(2)、风冷,4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体,(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。(2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。,气缸套目的：解决成本与寿命之间的矛盾。气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。,性能如何？,5）干缸套和湿缸套,强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。,散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套，易漏水。,2.型式（1）干式缸套13mm 定义：其外表面不直接与冷却水接触。特点：1)壁厚较薄（1mm3mm）；2)与缸体承孔过盈配合；3)不易漏水漏气。,（2）湿式缸套定义：其外表面直接与冷却水接触。特点：1)壁厚较厚（5mm9mm）；2)散热效果好；3)易漏水漏气；4)易穴蚀,定位：1）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带A和B。2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。,密封：上部：缸套顶面高出缸体0.05mm0.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力。,1）下部：13个耐热耐油的橡胶密封圈。,2、气缸盖与燃烧室1)、气缸盖（汽油机多为整体式；柴油机多为分开式）,功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。,多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分23次。拆卸相反顺序。铝合金缸盖冷机拧紧即可；铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次,2）、汽油机燃烧室要求：结构紧凑，冷却面积小；能使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动 类型,2）、汽油机燃烧室（1）盆形燃烧室：其特点为1）气门平行于气缸轴线；2）有挤气 冷激面，可形成挤气涡流；3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。,（2）楔形燃烧室：其特点为1）气门斜置，气流导流较好，充气效率高；2）有挤气冷激面，可形成挤气涡流；燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。,（3）半球形燃烧室：其特点为 1)气门成横向V型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好；2)火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。是高速发动机常用的燃烧室；3)CO和HC排放最少，而NO的排放较高。,3、气缸垫1）.作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油。2）.材料：有弹性、耐热性、耐压性3）.安装时注意方向,4）.构造（1）金属石棉垫：（见a、b）外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。（2）金属骨架石棉垫：以编织的钢丝网（图c）或有孔钢板（图e）为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。（3）纯金属垫：（见图e）由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。（4）安装注意：金属皮的金属石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。,4、油底壳1).功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。2).构造：（1）用薄钢板冲压而成。(2)内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。(3)最低处有放油塞(磁性)(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。,2.2 活塞连杆组,1 活塞1）功用：(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。2）工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600-700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3-5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。3）材料：铝合金：质量小（约为铸铁活塞的50%70%）；导热性好（约为铸铁的三倍）；3.热膨胀系数大。灰铸铁,4）构造：活塞可分为顶部、头部、裙部,销座,(1)、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。,结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。,凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。,凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。（高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比),2）活塞头部,位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。,气环槽,油环槽,工作条件最恶劣，应离顶部远些。,(1)、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、(2)、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，(3)、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,作用：,活塞销孔,3）活塞裙部,(1)位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。(2)作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。,（3）活塞的变形及采取的相应措施a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。,b、变形规律（1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；（3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。,c.结构措施（1）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。,（2）活塞裙部制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。销座处凹陷0.5mm1.0mm。,（3）裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开),（4）偏置销座1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。,3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。,二、活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命：6万公里1气环1）.作用：（1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；（2）传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；（3）辅助刮油、布油。,气环尽量少（2-3）；安装时切口错开（迷宫）,活塞环的间隙（1）端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；,2）.结构与密封原理：,（2）侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；（3）背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm；,2,3,气环的密封原理（1）第一密封面的建立：环在自由状态下，环外径缸径，装缸后在其弹力P0作用下与缸壁压紧，形成第一密封面。,第一密封面,（2）第二密封面的建立：活塞环在运动时产生惯性力Pj，与缸壁间产生摩擦力F，以及侧隙有气体压力P1，在这三个力的共同作用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第二密封面。,第二密封面,（3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面的密封。,3）.活塞环的泵油作用及危害原因：（1）存在侧隙和背隙；（2）环运动时在环槽中靠上靠下。,危害：（1）增加了润滑油的消耗；（2）火花塞沾油不跳火；（3）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；（4）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性；（5）加剧了气缸的磨损。,措施：（1）采用扭曲环；（2）采用组合式油环；（3）油环下设减压腔,4）.气环的断面形状,气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环,（1）矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。,（2）锥形环 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。,（3）扭曲环：将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。扭曲原理：当活塞环装入气缸后，环受到压缩产生弯曲变形，断面中性层以外产生拉应力、中性层以外产生压应力，矩形环由于中性层内外断面不对称，使F和F不在同一平面内，从而形成力偶M，在力偶的作用下，活塞环发生微量的扭曲变形。,1）特点具有锥形环的特点；减小了泵油作用；作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽。安装：注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。,（4）桶形环：其特点为1）环的外圆面为凸圆弧形；2）环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷；环上下运动时，均能形成楔形油膜。,（5）梯形环：当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出。梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。,气环断面形状：,（二）油环（一般为一道，柴油机一般两道）1.作用：刮油。即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。,2.类型（1）整体式其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。,（2）组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞,其特点为,1）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧长大于刮片长而产生径向力。第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。2)无侧隙，不窜油。3)刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。4)上下片可分别动作，适应性好。5)回油能力强。,三、活塞销1作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。2结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。,3连接方式,1.全浮式（1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。(2)装配：1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。2）热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入。,2.半浮式(1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。（一般固定连杆小头）(2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。,四、连杆,1功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。,1-小头；2-杆身；3-大头；4、9-装配记号（朝前）；5-螺母；6-连杆盖；7-连杆螺栓；8-轴瓦；10-连杆体；11-衬套；12-集油孔,2 组成1)、小头：用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油沟）2)、杆身：常做成“工”字形断面。3)、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。,连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻造而成，少数球墨铸铁,3连杆大头,（1）切口形式：有平切口(汽油机)和斜切口(柴油机)两种。,（2）定位方式连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口连杆。锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧配合定位。止口定位,斜切口（30-60 一般45）,(3)喷油孔：有的连杆的大头面对气缸主承压面的一侧，钻一喷油孔（1mm1.5mm），以润滑气缸主承压面。,4连杆的安装,(1)、不能破坏连杆杆身与盖的配对及装合方向，在二在者的同一侧打有配对标记。(2)、不能装反，也不能乱缸，在杆身上有方向标记，大头侧面有缸号标记。,4 连杆轴承（俗称小瓦）1.作用：保护连杆轴颈及连杆大头孔。2.组成：由钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈。,连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。,3.减磨层材料（1）白合金（巴氏合金）：减磨性能好，但机械强度低，且耐热性差。常用于负荷不大的汽油机。（2）铜铅合金：机械强度高，承载能力大，耐热性好。多用于高负荷的柴油机。但其减磨性能差。（3）铝基合金：有铝锑镁合金、低锡铝合金和高锡铝合金三种。1）铝锑镁合金和低锡铝合金：机械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。主要用于柴油机。2）高锡铝合金：具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于柴油机和汽油机。4、轴瓦的自由弹势（1）定义：轴瓦在自由状态下的曲率半径略大于座孔半径，其直径之差称为自由弹势或张开量。（2）配合过盈：因轴瓦外径周长较座孔周长稍大，连杆螺栓紧固后，便产生一定的配合过盈量。靠合适的过盈量保证轴瓦在工作时不转、不移、不振，并可使轴瓦与座孔紧密贴合，以利散热。,2.3 曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、减振器等组成。,起动爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,一、曲轴,（一）功用1.把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。2.驱动配气机构及其它附属装置。材料：大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。,工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。,（二）构造：,曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。,前端轴,连杆轴颈,曲轴轴颈,后端轴,平衡重,曲拐,曲柄,曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。,1.主轴颈和连杆轴颈1)主轴颈是曲轴的支承部分(主轴承)。每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴。,2)曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈。,1-主轴颈；2-曲轴；3-连杆轴颈；4-圆角；5-积污腔；6-油管；7-开口销；8-螺塞；9-油道；10-挡油盘；11-回油螺纹；12-飞轮结合盘,2.曲轴臂：曲轴臂是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。,3.前端轴与后端轴,（1）作用：前端轴用来安装正时齿轮、皮带轮、扭转减振器及起动爪等；后端轴有飞轮结合盘(凸缘盘)，用来安装飞轮。,（2）前后端的密封：,曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流出，在曲轴前后都设有防漏装置。,常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。,4.曲轴的轴向定位,（1）结构：止推片：在某一道主轴承的两侧装止推片。止推片由低碳钢背和减磨层组成。翻边轴瓦：,（2）安装注意：止推片有减磨层的一面朝向转动件(有油槽一面)。当曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推力；向后窜动时，前止推片承受轴向推力。,（3）曲轴的轴向间隙的调整：更换止推片的厚度。,5.曲拐的布置（1）布置原则1）使各缸作功间隔角尽量相等。对直列多缸四冲程发动机，作功间隔角为7200/缸数。2)连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。3）V型发动机左右两气缸尽量交替作功,（2）常用曲拐布置,1）直列四冲程四缸发动机曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/4=1800。发动机工作顺序有13421243,工作顺序：各缸完成同名行程的次序。,2)直列四冲程六缸发动机,曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/6=1200。,发动机工作顺序有153624;142635,(1)直列式分左手排列和右手排列两种形式。左手排列即：从曲轴前端看第二缸在第一缸左侧，右手排列，即：从曲轴前端看，第二缸在第一缸的右侧。第一缸与第六缸、第二缸与第五缸、第三缸与第四缸在同一平面内，曲轴配角为120，使用四道或七道轴颈。点火顺序：左手曲轴为15一3624。右手曲轴为l一42635(2)v型，左右排的相对气缸共用一道曲柄销，使用四道轴颈，点火顺序为l6一5