汽车结构原理教学课件(636PPT).ppt

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1、概 述,一、目的和要求1、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。2、掌握车用发动机的主要参数的检查、调整方法和维护使用技能。3、为后继专业课程和在今后的工作中从事汽车发动机设计、研究、生产、修理打下基础。二、学习方法 认真听课，认真做实验，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。,三、学习内容对国产轿车常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、材料要求及材料处理、调整原理及方法进行学习。另外对国外一些汽车发动机作一些简要介绍。四、参考书及参考资料汽车构造（上）陈家瑞 主编 人民交通出 版社（教材）内燃机构造 江苏工业学院汽车构造（上）崔靖 主编 陕西出版社国外内燃机 内燃机 小型内燃机 内燃机工程

2、汽车技术 柴油机 汽车杂志等等,五、国产汽车产品型号编制规则 首部：企业代号，由23个拼音字母组成。中部：由四位数字组成。尾部：表示专用汽车的分类或变型车与基本型的区别。六、汽车类型汽车：由动力装置驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道无架线的车辆。,（一）、按用途分类1、运输汽车：1）轿车 2）客车 3）货车2、特种用途汽车 1）特种作业汽车 2）竞赛汽车 3）娱乐汽车（二）按动力装置类型分类 1、活塞式内燃机汽车,2、电动汽车：3、燃气轮机汽车：4、喷气式汽车：（三）按行驶道路条件分类 1、公路用车：2、非公路用车：包括越野车和工程用汽车（四）按行驶机构的特征分类 1、轮式汽车 2、其它类型

3、行驶机构的汽车,七、常用汽车的总体构造 发动机、底盘、车身、电气设备等,八、汽车行驶的基本原理（一）汽车的驱动力和阻力1、驱动力Ft（来自发动机）2、滚动阻力Ff：是由于车轮滚动时轮胎与地面发生变形而产生的。其数值与汽车的总重力、轮胎的结构与气压以及地面的性质有关。3、空气阻力Fw：主要由汽车前后压力差、汽车与空气的摩擦、气流的干扰组成。其大小与汽车结构、车速等有关。,4、坡度阻力Fi：汽车在坡道上时，其总重力沿坡道方向的分力。5、驱动力与总阻力F的关系FFfFwFiFFt，汽车匀速行驶；FFt，汽车减速行驶；FFt，汽车加速行驶。,（二）汽车的附着条件附着力F：由附着作用所决定的阻碍车轮滑动

4、的力的最大值。FG汽车行驶的附着条件：FtF若FtF,则汽车打滑。,九、汽车发动机的定义及其类型（一）定义：1)发动机：将某一种形式的能量转换为机械能的机器。2)热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。3)内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气直接将所含热能转变为机械能的一种机器。,（二）内燃机的用途和特点1、用途：在交通运输、工程机械、军用国防、中小电站等处均能用到。2、特点（相对于蒸汽机）1）有效热效率较高 蒸汽机：1116 柴油机（增压后）：3046 汽油机：2030,2）功率范围广，适应性好3）体积功率高，单位功率质量小4）使用操纵方便，启动快5）运行比较安全

5、，不易引起爆炸事故6）对于燃料的要求较高，不能直接使用固体燃料7）排放、噪声引起的危害较大8）结构较复杂，零件的加工精度高,十、内燃机分类（一）按所用燃料分1、用液体燃料内燃机2、用气体燃料内燃机3、用多种燃料内燃机（二）按燃料在汽缸内的着火方式分1、压燃式内燃机2、点燃式内燃机,（三）按完成一个工作循环的冲程数分 工作循环：发动机各气缸完成进气、压缩、做功、排气四个过程成为一个工作循环。1、二冲程内燃机：曲轴转一圈，活塞在气缸内上下往复各一次完成一个工作循环的内燃机。2、四冲程内燃机：曲轴转两圈，活塞在气缸内上下往复各两次完成一个工作循环的内燃机。,（四）按冷却方式分1、水冷式内燃机2、风冷

6、式内燃机（五）按气缸数目及排列方式分1、单缸机2、多缸机（单列式和多列式）（六）按进气方式分1、非增压内燃机2、增压内燃机（七）按活塞运动方式分1、往复式内燃机2、旋转式内燃机,表0-5 运输汽车分级,图0-2 典型轿车的总体构造,图0-3 驱动力产生示意图,图2-5 风冷发动机的气缸盖与气缸体,图1-2 发动机示意图,水冷,多缸机排列,旋转式发动机,第二章 内燃机的基本工作原理及总体构造,本章主要内容：1、有关汽车发动机的名词术语2、四冲程内燃机的工作原理3、二冲程内燃机的工作原理4、汽车发动机的总体构造,第一节 四冲程发动机的工作原理,一、内燃机的基本名词术语1、上止点（下止点）定义：活塞

7、顶离曲轴旋转中心最远（近)处。即活塞的最高（低）位置。2、活塞冲程S定义：活塞上、下止点之间的距离。若曲柄半径为R，则：S2R,3、气缸工作容积（气缸排量）Vs定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。定义式：Vs=（/4）D2S常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。4、发动机排量（发动机工作容积）VL定义：发动机各气缸工作容积的总和。定义式：VL Vs*i i:发动机气缸数。5、燃烧室容积Vc定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。,6、气缸总容积Va定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。定义式：VaVsVc7、压缩比c定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容

8、积之比。定义式：cVa/Vc物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。柴油机c：1422汽油机c：69（轿车有的达到911）,二、单缸四冲程汽油机的工作原理1、进气冲程活塞：从上止点移动到下止点气门：进气门打开，排气门关闭曲轴：旋转从 0A180A进气终了压力：pde0.0750.09 Mpa 进气终了温度：Tde370400 K 2、压缩冲程活塞：从下止点移动到上止点气门：进气门关闭，排气门关闭曲轴：旋转从180A360A压缩终了压力：pco0.82.0 Mpa压缩终了温度：Tco600700 K,爆燃：由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较

9、远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。后果：轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。现象：发生爆燃时，有尖锐的金属敲击声传出。表面点火：由燃烧室内炽热表面（如排气门头、火花塞电极、积碳）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。后果：发动机的性能下降，零部件寿命降低。现象：发生表面点火时，有沉闷的敲击声传出。,3、做功冲程活塞：从上止点移动到下止点气门：进气门关闭，排气门关闭曲轴：旋转从360A540A最高压力：pmax3.06.5 Mpa最高温度：Tmax22002800 K膨胀终了压力：pex0.30.6 Mpa膨胀终了温度：Tex1

10、2001500 K,4、排气冲程活塞：从下止点移动到上止点气门：进气门关闭，排气门开启曲轴：旋转从540A720A排气终了气体压力（残余废气压力）：pr0.1050.115 Mpa排气终了气体温度（残余废气温度）：Tr9001100 K,二、单缸四冲程柴油机的工作原理1、进气冲程与汽油机主要区别：进入气缸的是纯空气。进气终了压力：pde0.080.09Mpa进气终了温度：Tde340380K,2、压缩冲程与汽油机的主要区别：压缩比高于汽油机；在压缩过程快要结束的时候，喷油器向气缸内喷入柴油。当油与空气混合后在高压下达到其自燃点就开始着火燃烧。压缩终了压力：pco3.05.0 Mpa压缩终了温度

11、：Tco7501000K,3、做功冲程柴油机由于是边喷油、边混合、边燃烧，所以，所以最开始虽然活塞有所下行，但气缸内的压力基本不变。最高压力：pmax4.59Mpa最高温度：Tmax18002500K膨胀终了压力：pex0.20.5Mpa膨胀终了温度：Tex10001200K,4、排气冲程排气终了气体压力：pr0.1050.12Mpa排气终了气体温度：Tr700900K,四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较（p：Mpa；T：K）,三、四冲程汽油机、柴油机特点比较1、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。汽油机：be=270325 g/(kw.h)柴油机:

12、be=214285 g/(kw.h)2、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。3、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。,4、柴油机转速低于汽油机原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油机。5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。6、柴油机启动困难，汽油机易启动。,第二节 二冲程内燃机的工作原理,二冲程内燃机：一、结构介绍1、换气机构（气孔、气阀）2、曲轴箱扫气

13、、扫气泵扫气3、活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气4、活塞裙部较长，有缺口等,二、二冲程汽油机的工作原理（一）结构介绍（二）工作原理1、第一冲程活塞：从下止点到上止点活塞上方：换气；三孔关闭后，压缩可燃混合气活塞下方：新鲜混合气由进气口进入曲轴箱曲轴：旋转从0A180A,2、第二冲程活塞：从上止点到下止点活塞上方：可燃混合气燃烧膨胀做功；排气口露出后排气；扫气口露出后开始扫气。活塞下方：进气口被下移地活塞关闭后新鲜混合气被下移的活塞预压缩，扫气口露出后，被预压缩的新鲜气体经过扫气口进入活塞上方的气缸内。曲轴：旋转从180A360A示功图：,三、二冲程柴油机的工作原理（一）结构介绍 1、有排气阀，无

14、排气口。2、进气口设置在气缸上部，进气口和扫气口为同一气口。3、通过扫气泵扫气。,（二）工作原理第一冲程：活塞从下止点到上止点。最开始，通过扫气泵换气；当进气口被关闭后，对进入到气缸内的空气进行压缩；快到上止点时喷油器喷油入燃烧室，油气混合自燃起来。第二冲程：活塞从上止点到下止点。气缸内的燃气燃烧膨胀做功；活塞下移排气阀打开排气；露出扫气孔后开始利用扫气泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。,四、二冲程汽油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较）（一）优点：1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的功率理论上是四冲程发动机的2倍。2、由于二冲程发动机的做功频率比较高，所以发动机运转

15、比较平稳。3、无专门的换气机构，所以结构简单，质量小。4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。所以摩托车上多用。,（二）缺点：1、废气不易排除干净。2、换气时减少了有效工作行程。3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪费，经济性下降。4、同时造成环境污染。,第三节 发动机主要性能指标与特性,一、主要性能指标（一）动力性指标1、有效转矩Ttq（N.M）定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。2、发动机转速n（r/min）由转速表直接读取。3、有效功率Pe（KW）定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。计算式：PeTtq*2n/60*10-3Ttq*n

16、/9550,（二）经济性指标1、有效燃油消耗率be定义：发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位）。定义式：beB/Pe*103（g/KW.h）其中 B：发动机在单位时间内的耗油量（kg/h）,可在实验中测得。（三）发动机的运转性能指标1、排气品质2、噪声3、启动性,二、发动机的速度特性（一）定义1、发动机特性：发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机的特性。2、发动机的速度特性：发动机油门开度不变，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。3、发动机的外特性：发动机油门全开，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩

17、、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。又称为发动机的总功率特性。,（二）速度特性制取步骤（汽油机为例）1）发动机预热，将点火提前角、水温（8095）、油温（80左右）保持最佳。2）将油门固定在某一位置后，先将发动机满负荷稳定运转在最低转速处，此时即为试验的起点。记录耗一定量燃油所需要的时间、测功器读数、转速。3）依次减少发动机负荷，使其转速增加，根据发动机所选择的转速间隔，使发动机稳定工作在某一转速处，再进行此时数据记录。如此试验几个点，到发动机功率开始下降为止。4）在坐标上描点。（横坐标发动机曲轴转速，纵坐标为发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）,（三）发动机外特性曲线。分析：此特性

18、代表了发动机所具有的最高动力性能。1、可以从此曲线上找出发动机所能发出的最高功率和最高转矩及其相应转速。2、最高转矩和最高功率所对应的转速不同3、发动机的最低燃油消耗率并不是出现在最高功率或最高转矩对应的转速下，此说明发动机的最高动力性与最好经济性不能兼得。最低燃油消耗率所对应的转速介于最高功率和转矩对应的转速之间。,（四）发动机工作状况发动机工作状况(简称发动机工况):一般用发动机的功率与曲轴转速来表示；有时也用负荷与发动机曲轴转速来表示。发动机在某一转速下的负荷：就是当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比。以百分数表示。注意：负荷与功率不是同一概念。,第四节 发动机的总体

19、构造,CA488Q为例（传统的化油器式汽油机）：一、机体组 作用：组成：气缸盖、气缸体、油底壳等二、曲柄连杆机构 作用：组成：活塞、连杆、曲轴、飞轮等三、配气机构 作用：组成：进（排）气门、摇臂、凸轮轴等,四、供给系 作用：组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器等五、点火系 作用：组成：蓄电池、发电机、火花塞、分电器等六、冷却系 作用：组成：水泵、水箱、风扇、节温器等七、润滑系 作用：组成：机油泵、机油滤清器、润滑油道等八、起动系 作用：组成：起动机及其附属装置,第五节 内燃机产品名称和型号编制规则,按照GB72591制定,第三章 曲柄连杆机构,作用：将燃料燃烧的热能转换为机械能，将活塞的往

20、复运动转变为曲轴的旋转运动，并将能量传输出去。本章主要内容：1、曲柄连杆机构的受力及运动分析 2、机体组 3、活塞连杆组 4、曲轴飞轮组,第一节 曲柄连杆机构的受力及运动分析,一、运动分析活塞组、连杆小头：上下往复运动；连杆大头、杆身、连杆盖：主要做左右摆动，同时伴有上下往复运动；曲轴、飞轮：主要做旋转运动。以上各零部件均是做变速运动、周期性的。,二、受力种类及受力分析1）气体作用力（主要）（1）作功行程Fp分解为Fp1 和Fp2：Fp2：垂直于缸壁，使活塞与缸壁之间产生侧压力。Fp1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。Fp1 继续分解为：Fr：沿着曲柄方向。Fs：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用

21、力矩：TS*R,（2）压缩行程Fp分解为Fp1 和Fp2：Fp2：垂直于缸壁，使活塞与缸壁之间产生侧压力。Fp1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。Fp1：继续分解为：Fr：沿着曲柄方向。Fs：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩。,2）惯性力（主要）（1）往复惯性力1）活塞从上止点到下止点：前半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。后半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。2）活塞从下止点到上止点：前半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。后半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。往复惯性力使发动机产生上下震动。,（2）离心力Fcy：始终与往复惯性力的方向一致，加剧了发动机的上下震

22、动。Fcx：使发动机产生水平方向的震动。3）摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）,第二节 机体组,一、气缸体曲轴箱（水冷、风冷）1、气缸体曲轴箱结构形式1）一般式气缸体：曲轴轴线与气缸体下表面在同一平面上。加工简单容易。如492QA发动机的气缸体。2）龙门式气缸体：曲轴轴线与气缸体下表面不在同一平面上。工艺性差，刚度、强度较好。如6102发动机的气缸体。3）隧道式气缸体：为了安装滚动轴承，曲轴座孔加工成隧道式，曲轴为组合式曲轴。结构刚度最好。如6135发动机。,2、工作条件和材料1）气缸工作条件：气缸受到高温、高压的冲击；受到腐蚀；活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。2）材料：优质合金铸铁。

23、但是为了降低成本，通常是机体用灰铸铁，气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套。,3、气缸套1）干式气缸套外表面不直接与冷却水接触；壁厚13mm；外表面加工精度高，与气缸孔配合紧密，不易漏水、漏气。多用于功率较小的汽油机上或不用。2）湿式气缸套外表面直接与冷却水直接接触；壁厚59mm；外表面加工较粗糙；设置有漏水密封装置；冷却效果优于干式；刚性差；多用于车用柴油机上。,二、气缸盖1、作用封闭气缸上部；与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室；是配气机构的多数零件的安装机体。2、工作条件和材料1）工作条件：受到高温、高压的冲击；受到腐蚀作用。2）材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金（汽油机用）,3、结构形式1）整体

24、缸盖：一台发动机一个气缸盖。结构较紧凑，零件数目少，成本低，发动机的总长度减少；但刚性差，易变形，使得发动机的密封性下降，系列化程度差，加工报废率高；适用于缸径105mm可用；缸径120mm的优先采用；缸径160mm 都采用。,4、汽油机燃烧室1）对汽油机燃烧室的要求（1）有利于提高热效率（2）有利于排气净化（3）有利于换气（4）有利于燃烧平静（5）有利于组织气流运动,2）几种典型燃烧室：（1）盆型：结构简单，但不够紧凑。（2）楔型：结构简单，较紧凑，能形成挤气流，但使得HC排放增加。（3）半球型：结构紧凑，但配气机构复杂，工作较粗暴，多用于高速汽油机。三、气缸垫：多用金属石棉衬垫。四、缸盖螺

25、栓：拧紧：从中间往两边依次对角分次进行；拧松：从两边往中间依次对角进行五、油底壳：放油螺塞带磁性，对随着润滑油进入油底壳的铁屑进行吸附。,第三节 活塞连杆组,活塞组：活塞、活塞环（气环、油环）、活塞销、卡环等。连杆组：连杆、连杆盖、连杆轴瓦、连杆螺钉等。,一、活塞1、作用 1）承受力、传力。2）组成燃烧室。2、工作条件（非常恶劣）三高：高温、高压、高速两难：冷却困难、润滑困难一腐蚀：受到酸性物质的腐蚀,3、材料 常用：铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）强化发动机：高级铸铁、耐热钢（主要为了提高其强度）新型：金属陶瓷（有组合式的（陶瓷用于活塞顶部），也有整体式的）总之，对于转速较高的发动机来说，活

26、塞材料多选择质量较轻的铝合金；而对于低速机，现在多用灰铸铁。,4、加工制造方法1）铸造2）锻造3）液态模锻5、结构1）顶部：汽油机：二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机多用平顶。柴油机：有平顶、凹顶、形、碗形、盆型、花瓣形等。,2）头部（又叫环槽部、防漏部）头部：又叫防漏部、环槽部。加工有活塞环槽的部分。作用：密封、传热、传力。护槽圈（图2-19）3）裙部：指最后一道油环槽下缘起至活塞底面的部分。（1）作用：承受侧压力、导向。（2）裙部的椭圆变形,A、原因（图2-20）A）沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受热膨胀后，此处的膨胀量就最大。B）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活塞顶部

27、在销座跨度内发生弯曲变形。C）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销的轴线方向。,B、预防和控制裙部椭圆变形的措施、尽量减少活塞的受热。、使活塞的侧表面形状与变形相适应。、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。、在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量。（图2-21、2-22、2-23）、采用油冷活塞。（图2-24）、减少销座方向的金属量，以减少其受热变形（图2-26）,（3）活塞销座A、作用：支承活塞销，将活塞顶部气体作用 力经过活塞销传给连杆。B、活塞销偏移布置（图2-25）目的：为了减少活塞在上下往复运动时敲击 气缸的噪音与磨损。（4）裙部的表面处理汽油机：常用镀锡方法柴油机：一般是磷

28、化，还有的用涂石墨。,6、活塞在气缸内的安装注意事项1）按照活塞顶部的指定标记安装（注意喷油方向、气门方向）2）同台发动机的活塞质量差不能超过10g，并与相同尺寸公差的缸盖配合。3）开纵向槽的活塞面尽量安装在不受侧压力（主、次推力面）的一面，以免活塞在运动时划伤气缸壁。,二、活塞环按照用途分为：气环和油环。汽油机：气环23道；油环数1道。柴油机：气环34道；油环数12道。柴油机气环数多于汽油机的原因：1）柴油机压缩比大于汽油机；2）柴油机转速低于汽油机；3）柴油机的配缸间隙大于汽油机。（一）气环1、作用1）与活塞一起密封高温高压的燃气下窜入曲轴箱。（主要）2）将活塞头部的热量传给气缸壁。3）辅

29、助油环控制气缸壁上的润滑油。,2、工作条件恶劣：活塞环（气环）是发动机零件中工作寿命最短的。总的说：高温、高压、高速、润滑困难、磨损严重等。3、材料多用合金铸铁、钢片、粉末冶金、金属陶瓷等。对于强化发动机：则用球墨铸铁，以加强环的 强度和冲击韧性。,第一环：条件最恶劣，所以要求表面镀铬。其余各环：镀锡或者磷化、喷石墨及硫化处理，以提高其与气缸壁的磨合性。4、密封原理第一密封面：由气环装入气缸后在自身的弹力 作用下形成，为气环外缘面与缸 壁接触的面。第二密封面：由下窜入上侧隙的气体压力形成，为气环的下端面与环槽下面形成。第二次密封：由下窜入背隙的气体压力形成，加强了第一密封面的密封性。,5、气环

30、的切口形状四种：1）直切口 2）斜切口 3）搭切口 4）封闭切口6、常见气环的断面形状1）矩形断面（气环横剖面为矩形）结构简单，加工容易，成本较低，报废率少，贴合性、结合性、磨合性较差，耐磨性也较差，密封效果不好，泵机油现象严重。（图2-30）2）微锥面环环的磨合性和贴合性大大提高，此环多用在第二、三道上，起强化密封的作用。,3）扭曲断面环正扭曲内切环（用作第二、三道环）和反扭曲锥面环（多用于第一道环上）。4）梯形环（图2-32）用于热负荷比较高的柴油机上，多用于第一道。优点：（1）抗胶结作用比较强，有自洁作用。（2）与其它环比较，提高了环的密封性。5）桶面环普遍用在强化柴油机中的第一道。特点

31、：结构有利于润滑；对气缸的表面适应性和对活塞偏摆适应性均好，有利于密封。缺点：凸圆弧表面加工困难。,6）桶间梯形环：现代高速柴油机广泛使用。7）开槽环：开槽内储存对润滑油有较强吸附能力的多孔性氧化铁。有利于润滑、磨合和密封。8）顶岸环：有利于密封，有利于降低HC排放。,（二）油环1、作用1）刮掉缸壁上多余的机油，并且均匀分布缸壁上的机油。2）辅助密封。2、分类（图2-33）1）普通油环（整体式油环）2）组合式钢片油环(三)安装活塞环的注意事项1、活塞环装入气缸之后，环的开口间隙要适当,0.20.4mm。,2、活塞环在环槽中的上下侧隙要适当，0.040.15mm。3、安装活塞环时，应将活塞环切口

32、错开，以减少漏气。另外，切口不能朝向活塞销轴线方向。4、镀络环应装入第一环槽（外表面光亮的为第一环）。5、微锥面环、扭曲环、倒角油环上下不能装反，否则将产生将机油泵入燃烧室的危险。6、先装油环再装气环。,三、活塞销（一）作用1、连接活塞与连杆小头。2、将活塞承受的气体力传给连杆。（二）材料 多用低碳钢和低碳合金钢。同时要求其芯部具有一定的韧性。为了减轻质量，常将其做成空心圆柱形。（三）内孔形状 1）圆柱形（加工容易，但质量较大）2）组合形（介于前后两者之间）3）两段截锥形（质量较小，但加工较难）,（四）连接固定方法 全浮式（常用）和 半浮式。（五）活塞销的安装与拆卸 将活塞加热安装和拆卸。,四

33、、连杆组基本结构（一）作用1、传力：将活塞所承受的力传给曲轴。2、转变运动形式：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。（二）工作条件主要是受力（周期性变化的气体作用力和惯性力等）,（三）材料多用合金钢与优质锻钢。如40、45、40Cr等。（四）小头（五）加工：配对加工。（六）大头1、剖分形式：平剖：剖分面与连杆中心线垂直。刚性好，加工方便，对于连杆螺栓只受拉伸力，而不受剪切力。多用于小型汽油机。但在装配时易出现大头碰伤气缸壁的现象。斜剖：剖分面与连杆中心线成3060夹角。减少了连杆大头的外形尺寸。但使得连杆螺栓不仅受到拉伸力而且还受到剪切力。多用于功率较大的发动机，比前者多用。,2、定位方式平

34、剖：利用连杆螺栓光杆部分的精确加工与连杆螺栓孔的精确配合来定位。斜剖：1)止口定位 2）套筒定位 3）锯齿定位,3、连杆轴瓦组成：钢背和减摩合金层（作用：具有保持油膜、减少摩擦阻力和加速磨合的作用）。4、V型内燃机连杆 1)并列连杆 2)主副连杆 3)叉片式连杆5、连杆螺栓：为标准件。材料：40Cr、35CrMo、40CrMo等。拧紧后，应安装防松装置。,6、连杆大头安装注意事项1）大头与大头盖配对加工、配对安装。2）连杆螺栓的装配预紧力应符合工厂规定，并且分23次均匀拧紧。3）螺栓头部（或螺母）应具有防松装置（即锁紧装置），如铁丝、锁紧片、开口销、自锁螺母等。4）大头孔钻有喷孔的，其孔必须对

35、准主承压面以保证润滑。,第四节 曲轴飞轮组,组成：由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组 成。一、曲轴1、作用：承受连杆传来的力，并将此力转换成绕其自身的轴线的力矩。2、结构：1）前端：正时齿轮、正时链轮、皮带轮端；车用发动机还装有曲轴扭转减震器、启动爪（中、小发动机）。2）后端：飞轮端（功率输出端）。3）曲轴轴颈、曲柄（臂）、曲柄销（连杆轴颈）、平 衡重等。,3、工作条件及材料工作条件：是高速旋转件，承受弯曲和扭转载荷。材料要求：刚度、强度、耐磨性要好。材料：中碳钢（45）或中碳合金钢（40Cr等）强化机：稀土球墨铸铁。但刚性差，所以曲轴支承要求较高。另外，曲轴支承受力处都必须进行耐磨处

36、理。,4、类型 1）按照结构分：整体式和组合式 2）按照支承形式分：全支承和非全支承5、连杆轴颈（曲柄销）一般采用空心轴颈。连杆轴颈的润滑依靠与主轴颈之间的斜油道来润滑。6、曲柄（臂）和平衡重 曲柄臂：多采用椭圆形。平衡重：减轻主轴颈负荷；减轻曲轴的内力矩，平衡发动机不平衡的离心力矩，一般不平衡往复惯性力。,二、主轴承 用来支承曲轴主轴颈，采用滑动轴承。多用分开式，安装在机体的主轴承座上。主轴承盖与主轴承配对加工，配对安装。轴瓦分上、下瓦，安装轴瓦时，不能将上下瓦装反，上瓦上有油孔，加工有油槽，以润滑主轴颈。三、多缸机曲拐布置及发火顺序 发火顺序：各缸做功冲程交替进行的次序。发火顺序设定原则：

37、1、使连续做功的两缸相距应尽可能的远。2、三缸以上发动机做功间隔时间（发火间隔角）应力求均匀。,例如：四缸机：1-3-4-2或1-2-4-3 六缸机：1-5-3-6-2-4 或1-4-2-6-3-5工作循环表：四、飞轮 1、作用：1）克服短暂过载 2）动力输出 3）点火正时 4）启动发动机 2、安装注意事项 1）飞轮与曲轴一起进行动平衡试验后，不能互换。2）飞轮的安装螺栓应按造规定的力矩拧紧。,第四章 配气机构,一、作用 按照发动机的工作顺序定时、定量实现换气过程。达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的。衡量进气充分程度的指标充量系数c：定义：实际进气量与进气状态下理论上充满气缸工作容积的新

38、鲜充量之比。二、换气机构形式气门式、气口式、气门-气口式。,第一节气门式配气机构的布置和传动,一、分类（一）按气门布置的位置来分1、气门侧置式 气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所以此种已淘汰。2、气门顶置式（3-1）气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩比的发动机。3、进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体上。主要用于高速发动机。,（二）按凸轮轴的布置位置来分1、凸轮轴下置式（3-1）凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱动机构复杂，配气机构噪声较大。2、凸轮轴中置式（3-4）凸轮轴布置在缸体上部。驱动气门所需零部件数目较少。3、凸轮轴上置式（3-5）凸轮轴布置在缸盖上

39、。驱动气门所需零部件数目最少。适用于高转速发动机，应用较广泛。,（三）按凸轮轴的动力传动方式来分1、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。（3-6）2、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，减少机构质量，降低成本。（3-7）前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发动机。需要张紧装置。3、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。齿轮多采用圆柱形斜齿。,（四）按气门数及排列方式来分 双气门和多气门。（3-3、3-5）气门排列方案：（3-8）1、同名气门排成两列（用一根凸轮轴）2、同名气门排成一列（用两根凸轮轴）（五）按气门开启结构来分（图）1、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启,二、气门间隙（一

40、）定义及其存在位置1、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙就称为气门间隙。2、位置：在气门与其相邻传动件之间。3、间隙大小（冷车间隙）柴油机：进气门 0.300.35mm 排气门 0.350.40mm 汽油机：进气门 0.250.30mm 排气门 0.300.35mm,气门间隙过大：进排气门开启时间缩短，造成进气不充分，发动机充量系数下降，功率下降，排气不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形增大；配气机构传动件之间以及气门与气门座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间的磨损。气门间隙过小：气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产生漏气，

41、使发动机的动力性下降，热负荷增加，气门被烧坏等。,第二节 配气相位,定义：指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。一般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来表示，即配气相位图。（3-9）进气提前开启角；延时关闭角则进气门打开持续时间：180+排气提前开启角；延时关闭角则排气门打开持续时间：180+提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。气门叠开角：+,第三节 顶置气门式配气机构的零件和组件,组成：气门组和气门传动组一、气门组（3-10）组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧（座）气门锁夹等。作用：保证气门能够实现气缸的密封。（一）气

42、门进气门和排气门1、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。,2、材料：进气门：合金钢，如40Cr、35CrMo等。排气门：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等。3、结构1）头部形状：平顶、凹顶、秃顶（3-11）气门锥角：气门密封锥面的与水平面之间的夹角。2）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作用。其表面要求耐磨。,3）尾部：主要起固定弹簧座的作用。（3-12）（二）气门导管（3-12）引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。同缸盖是过盈配合。（三）气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。（3-12）（四）气门弹簧（3-14）保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。常用双弹簧结

43、构。（五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、强制旋转两种。（3-15）,二、气门传动组组成：正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等。作用：将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够的开度。（一）配气凸轮轴（3-16、17）1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：22、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。3、凸轮轴的轴向定位（3-19）4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证发动机的配气相位与发动机的

44、发火顺序相符。（3-18）,（二）气门挺柱（3-20）菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（3-21、22）。（三）气门推杆（3-23）要求刚性较好。（四）摇臂（3-24、25）实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚度必须保证。摇臂与摇臂轴之间的润滑来自于凸轮轴。,第五章 汽油机供给系,本章主要内容：1、汽油机供给系的组成及燃料2、简单化油器与可燃混合气的形成3、可燃混合气成分与汽油机性能的关系4、电控汽油喷射系统,第一节 汽油机供给系的组成及燃料,一、组成（4-1）1、燃油的供给2、空气的供给3、油气的混合4、废气的排出二、燃料汽油1、基本成分：主要是碳氢化合物的混合物组成。其中含C：85；H：15

45、。,2、主要使用性能指标1）蒸发性：可以通过燃料的蒸馏试验和饱和蒸气压试验来确定燃料的蒸发性好坏。10蒸馏温度：低，燃料低温蒸发性好，冷车易启动。50蒸馏温度：低，发动机工况过渡性好。90蒸馏温度：低，燃料质量好，混合气形成质量好。但是太低则容易出现气阻。2）热值：1Kg汽油完全燃烧所放出的热量。汽油：约为44000KJ/Kg(低热值)柴油：一般为4250044000KJ/Kg(低热值)3）抗爆性：抵抗爆震燃烧的能力。用辛烷值大小来衡量。,以前为了提高汽油抗爆性能，常在里面加入四已铅，但有毒，并且会使氧传感器中毒，所以现改用甲基叔丁基醚（MTBE）等醇类物质来提高汽油的抗爆性。3、汽油牌号及选

46、用依据汽油牌号：根据汽油的辛烷值来定。选用依据：汽油机的压缩比。,第二节 简单化油器与可燃混合气的形成,一、简单化油器的结构（4-2）1、浮子机构：浮子、针阀、浮子室2、节气门3、喷管、喉管4、量孔二、可燃混合气的形成 空气经过空滤器后进入化油器，当经过喉管时，由于截面变小，使得空气流流速增加，压力下降，这对浮子室内的汽油来说就在浮子室和喉管之间产生一个压差，在这个压差的作用下，汽油经过量孔、喷管喷入喉管，与该处的空气混合：,1、较小的油粒随空气的流动很快蒸发混合；2、较大的油粒在进气和压缩过程中慢慢吸热蒸发混合；3、大油粒则沉积在进气管壁上，形成油膜，随着发动机的抖动慢慢流向气缸，在气缸内吸

47、热蒸发。综上所述，化油器是油气混合的关键部件，但混合气并非全部在化油器内形成。三、可燃混合气浓度表示方法1、过量空气系数a,定义：燃烧1Kg燃料实际供给的空气量与完全燃烧1Kg燃料理论上所需空气量之比。2、空燃比A/F定义：可燃混合气中空气与燃料的质量比。四、简单化油器的特性（4-3）简单化油器的特性：转速不变，简单化油器的可燃混合气形成浓度随节气门开度的变化规律。随着节气门开度的增加，喉管处真空度增加，汽油量增加，虽然空气量也在不断地增加，但是由于空气所遇到的阻力也大大增加，导致空气的增长率低于汽油的增长率，所以混合气越来越浓；当节气门接近大开度时，油、气的增长率接近，所以混合气浓度趋于平衡

48、。,实际中，此种特性不能满足汽车发动机的要求，需要在原有简单化油器的基础上进行改进。,第三节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系,一、成分与性能之间的关系 成分与性能之间的关系是通过试验确定的。试验条件：转速一定；节气门全开；用针阀调节量孔截面大小以调节油量，从而改变混合气的浓度。曲线：(4-4)曲线分析：1、a1时，be不是最低，Pe不是最高。原因：1）油气不可能完全均匀混合；2）上一循环残 余混合气对新鲜气体的稀释。2、a1时，随着a的增加，混合气变稀，燃料能 够尽可能的燃烧完全，所以发动机的经济性 变好，到约a1.11时，be最低；但是，Pe不是最高。a1.051.15的混合气为 经济混合

49、气。,3、a1后，发动机的经济性变差，而动力性变好，当a0.88时，Pe达到最高。a0.850.95的混合气为功率混合气。4、a 1.31.4后，由于混合气过稀，火焰无法传播，称之为火焰传播下限。当a 0.4时，由于混合气过浓，火焰无法传播，称之为火焰传播上限。将节气门置于各种不同开度，重复上述试验，可以得出一系列的曲线。将这些曲线的Pemax和bemin分别连接起来，将此坐标对换，得到曲线（4-5）虚线1、2。,从此曲线可以看出：在发动机的工作中，动力性和经济性不可能同时达到最佳。二、汽车发动机各种工况对可燃混合气成分（浓度）的要求（混合比特性）汽车发动机的工况在实际运行中是一个面工况：转速

50、可以从最低转速（怠速）到高转速（可以上万转），负荷从0（怠速）到100（节气门全开）。不同的工况，发动机对混合气的成分要求不同。正常情况下可以分成：1、稳定运行工况,1）怠速小负荷工况怠速：一般指发动机对外无功率输出的情况下以最低转速运转。要求a 0.60.8，因为：（1）此时发动机温度低，燃油雾化质量差；（2）由于节气门开度很小，进入到气缸的新鲜气体量少，受到废气的稀释程度增加。小负荷：要求a 0.70.9。原因同上。只是稍微比怠速要好点。2）中等负荷工况（节气门开度2580）a 0.951.15,车用发动机大部分时间在此负荷工作。此时，发动机不需发出大功率，所以对发动机的经济性作为首要要求