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1、汽车发动机 1内燃机工作原理和总体构造 1.1掌握四冲程内燃机工作原理 1）发动机的专业名词 2）发动机的工作原理 基本术语术语 上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积积(V h ) 发动发动 机排量(VL) 燃烧烧室容积积(Vc ) 气缸总总容积积(Va ) 压缩比（） 工作循环环 VL= V h I = Va / Vc Vh= D2S 10-6/4 （L） D气缸直径mm S活塞行程mm 2） 四冲程发动发动 机的简单简单 工作原理 工作循环：发动机将热能转 化为机械能，必经过进气、 压缩、作功、排气四个过程 ，每完成一次这样的过程称 一个工作循环。 四冲程发动机：完
2、成四个过 程，曲轴转两圈。 单单缸四冲程汽油机的工作过过程 进进气行程 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 温度370440 K， 压 力7590 kPa 大气压压力线线 P V r a 示功图图 上止点 下止点 压缩压缩 行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 压缩 比： =Va/Vc P V r a 示功图图 大气压压力线线 c 上止点 下止点 温度600800K， 压力6001500 kPa 作功行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 P V r a 示功图图 大气压压力线线 c Z b 上止点 下止点 瞬时最高：温度 22002800 K，
3、压力 35MPa 作功终了：温度 15001700 K， 压 力300500 kPa 排气行程 进气门关闭 排气门打开 活塞 P V r 示功图 大气压压力线线 c Z b 上止点 下止点 温度9001200 K 压力 105125 kPa 残余废气 四冲程汽油机工作状态态 状态 行程 温度(K)压力 进气行程3704407590 kPa 压缩行程6008006001500 kPa 作功行程 22002800(瞬时最高 ) 15001700(作功终了 ) 35MPa (瞬时最高) 300500 kPa (作功终了) 排气行程9001200105125 kPa 四冲程柴油机的工作原理 喷油器 喷
4、油泵 吸气行程压缩压缩 行程作功行程排气行程 进气门 排气门 纯空气 温度300370K压 力800900 kPa 温度8001000K压 力35 MPa 瞬时：温度18002200K压 力510 MPa 温度8001000K 压力105400 kPa 终了：温8001000K 压力105400 kPa 柴油机工作时时各行程状态态参数 状态态 行程 温度(K)柴油机工作时时 各行程状态态参数 压压力 进进气行程320350800900 kPa 压缩压缩 行程800100035MPa 作功行程 22002800(瞬时时最高) 15001700(作功终终了) 510MPa (瞬时时最高) 3005
5、00 kPa (作功终终了) 排气行程8001000105125 kPa 1.2 二冲程汽油机工作原理 压缩混合气 进气 点火燃烧 排气 扫气孔进气孔 排气孔 火花塞 1）结结构 二冲程柴油机工作原理 换气燃烧 排气 压缩 喷油器 空 气 扫气泵 废 气 排气门 思考 1.理论上它的功率应等于 四 冲程发动 机的二倍。 2.由于作功频率较大，二 冲 程发动 机的运转比较均匀 平稳。 3.构造简单 ，质量较小。 4.易受磨损和经常需要修 理 的运动部件数量较少。 二冲程发动机与 四冲程发动机相 比，有何优点？ 1.3 发动机总体构造 机体及曲柄连杆机构 配气机构 燃油供给系 点火系（汽油机） 冷
6、却系 润滑系 起动系 例题 （2006判断）发动机在一个工作循环内 ，曲轴转两周，凸轮轴转两周，活塞在 气缸内往复4个行程，因此称为四冲程发 动机 1.3.1机体与曲柄连杆机构 将燃料燃烧时产 生的热量转变为 活塞往 复运动的机械能，再通过连 杆将活塞往 复运动变为 曲轴的旋转运动而对外输出 动力。 组成：由机体组（气缸体和曲轴箱组） 、活塞连杆组、曲轴飞轮组组 成 机体组 机体组组成： 曲轴箱 气缸体 气缸垫 气缸盖 气缸 油道和水道 油底壳 一、气缸体 （1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同 （2）根据冷却方式不同 （3）根据气缸的排列方式 （4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体 （5）干缸套（
7、壁厚13mm）不易漏水漏气，导热性较差 和湿缸套（壁厚59mm）导热性好，容易漏水漏气 3.干式油底壳和湿式 4.（ ）共同构成燃烧室。 5.气缸垫:安装时注意方向 （1）按气缸体与油底壳 安装平面位置不同分为 名称性能应用 一般式（ 平分式） 机体高度小、重量 轻轻、结结构紧紧凑， 便于加工拆卸。刚刚 度和强度差。 492Q汽油 机，90系 列柴油机 。 龙门龙门 式 强度和刚刚度较较好 。工艺艺性差、结结 构笨重、加工困难难 。 捷达轿车轿车 、富康轿轿 车车、桑塔 纳轿车纳轿车 隧道式 结结构紧紧凑、刚刚度 和强度好。难难加工 、工艺艺性差、曲 轴轴拆卸不方便。 负负荷较较大 的柴油机
8、上 。 油底壳安装平 面和曲轴旋转 中心在同一高 度。 油底壳安装平 面低于曲轴的 旋转中心。 气缸体上曲轴 的主轴承孔为 整体式。 （2）根据冷却方式不同 散热热片 风风冷气缸体和气缸盖 1、水冷 2、风风冷 （3）根据气缸的排列方式 结结构简单简单 、加工 容易，但发动发动 机 长长度和高度较较大 。 缩缩短了机体的长长度和高度 ，增加了刚刚度，减轻轻了发发 动动机的重量；形状复杂杂， 加工困难难。六缸以上发动 机使用 高度小，总体布置 方便。轿车中应用 不多 对置气缸式发动机 （4）整体式气缸体和镶镶嵌式气缸体 a、整体式气缸体：气缸直接镗镗在气缸体上。 b、镶镶嵌式气缸体：气缸套镶镶嵌
9、到气缸体内的气缸。 类型构造性能及应用 整体式 气缸直接镗镗在气缸体 上 强度和刚刚度好，能承 受大负负荷。成本高。 镶镶嵌式 用耐磨优质优质 材料制 成气缸套，再装到一 般材料制成的气缸体 内。 降低了制造成本，便 于修理和更换换气缸套 ，延长长了气缸体的使 用寿命。 （5）干缸套和湿缸套 名称特点示意图图 干缸套 外壁不直接与冷却 水接触。壁厚 13mm。 湿缸套 外壁直接与冷却水 接触。壁厚59mm 。 强度和刚刚 度都较较好 ，加工复 杂杂，拆装 不便，散 热热不良。 散热热良好、 冷却均匀、 加工容易。 强度和刚刚度 不如干缸套 ，易漏水。 性能如 何？ 二、曲轴箱 1、概念： 曲轴
10、轴箱：气缸体下部用来安装曲轴轴的部分。 2、结结构： 上轴轴箱 与气缸体铸铸成一体 下轴轴箱 贮贮存润润滑油（油底壳） 3、材料： 薄钢钢板冲压压（下曲轴箱） 三、气缸盖 功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧烧室 。 材料：灰铸铁铸铁 或合金铸铁铸铁 ，铝铝合金。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负热负 荷 很大。 上置式凸轮轴 铝合金与铸 铁相比有何 优越性？ 导热性好、利于提高压 缩比，适用与高速高强 化汽油机 气缸垫垫 气缸盖 气缸盖罩 衬垫衬垫 安装火花塞 四、燃烧烧室 名称 特点示意图图应应用 半球形 结结构紧紧凑、火焰行程 段、燃烧烧速率高、热热 损损失小
11、、热热效率高 桑塔纳纳 夏利 富 康 楔形 结结构简单简单 、紧紧凑、散 热热面积积小、热损热损 失少 ；火花塞置于燃烧烧室 最高处处，火焰传传播距 离长长 切诺诺基 盆形 工艺艺性好、成本低、 进进排气效果不如半球 形燃烧烧室 捷达 奥迪 燃烧室的要求 ？ 五、气缸垫垫 1、功用：安装在气缸盖和气缸体之间间，保证证气 缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水 和漏油。 2、材料：有弹弹性、耐热热性、耐压压性 3、安装时时注意方向 活塞连杆组 气环环 油环环 活塞销销 活塞 连连杆 连连杆螺栓 连连杆轴轴 瓦 连连杆盖 （一）活塞 结结构 （1）活塞顶顶部 功用：是燃烧烧室的组组成部分，主要作
12、用承受气体压压力。 活塞顶顶分类类 形状示意图图 平顶顶 凸顶顶 凹顶顶 结结构简单简单 、制造容 易、受热热面积积小、 应应力分布较较均匀， 多用在汽油机上。 凸起呈球状、顶顶部 强度高，起导导向作 用、有利于改善换换 气过过程。 凹坑的形状、位置必 须须有利于可燃混合气 的燃烧烧；提高压缩压缩 比 ，防止碰气门门。 （2）活塞头头部 位置：第一道活塞槽与活塞销销孔之间间的部分。 气环环槽 油环环槽 工作条件最 恶恶劣，应应 离顶顶部远远 些。 1、安装活塞环环、与活塞环环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴轴箱内， 3、将顶顶部吸收的热热量通过过活塞环传给环传给 气缸壁 。 作用 ：
13、 活塞销孔 （3）活塞裙部 位置：从油环环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销销 座孔。 作用：对对活塞在气缸内的往复运动动起导导向作用，并承受 侧压侧压 力，防治破坏油膜。 裙部表面的保护护 1）镀锡镀锡 油膜破坏时时，起润润滑作用；又可加速磨合作用。 2）涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润润滑。 3）表面粗糙化 有规规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存机油润润滑 。 （4）活塞形状 -工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较 多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆 形，短轴在销座轴方向。 -上小下大的圆锥形形状。 销座方向 裙部受侧压力的作用， 导致活塞发生变形 工作时
14、向里变形 桶形 不受压力的 部分，去掉 后可以减轻 质量。 开槽活塞（汽油机） 绝热绝热 槽 膨胀胀槽 圆圆槽 活塞裙部结构 上小下大的圆锥形 裙部椭圆形,长轴垂直与销座孔方向; 桶形活塞 开槽活塞 （二）活塞环环 （1）气环环 作用：保证证气缸与活塞间间的密封性，防止漏气，并把活塞顶顶部吸收的 大部分热热量传给传给 气缸壁，再由冷却水将其带带走。 切口 气环环 气环结构 开口间隙： 背隙： 侧隙： 气环的密封作用： 第一密封面：活塞环直径大于气缸直径，装入后产生弹性贴紧在气缸 壁上而形成； 加强密封：窜入环槽的少量气体作用在环的背面（背隙处），加强了 第一密封面作用； 第二密封面：窜入环槽的
15、少量气体作用在环槽底面，形成第二密封面 ； 气环环的泵泵油作用 气环环的泵泵油作用演示 气环环断面形状： 形状特点示意图图 矩形环环结结构简单简单 、制造方便、易于生产产、应应用面广；但 有泵油作用 扭曲环环 断面不对对称，受力不平衡，使活塞环环扭曲，减小 泵油作用，减轻磨损 锥锥面 环环 减少了环环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压压 力，有利于磨合和密封；可形成油膜改善润滑，但 导热性差，不适用第一道环 梯形环环 可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封 性较好；但加工困难难，精度要求高 桶面环环 上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接 触面小，利于密封，但外圆为圆为 凸圆圆弧形
16、，加工困 难 油环的刮油作用 （三）活塞销销 作用：连连接活塞和连连杆小头头，并把活塞承受的 气体压压力传递给连传递给连 杆。 构造： 活塞销销的内孔形状有圆圆柱形，两段截锥锥 形，以及两段截锥锥与一段圆圆柱的组组合形。 活塞销的连接方式 连杆 活塞销 全浮式 半浮式 全浮连接的特点 ：活塞销能在连 杆小头、销座孔 中自由转动，三 者间可相对运动 ，减少了磨损并 使磨损均匀 活塞销销的偏置 使活塞从压缩压缩 行程到作功行程柔和的从气缸的一 边过边过 渡到另一边边，减少敲缸的声音。 （四）连杆 作用：连接活塞与 曲轴，并把活塞承 受的气体压力传给 曲轴，使活塞的往 复运动变成曲轴的 旋转运动。 连杆组件分解图 连杆的结构 小头：内有青铜衬套 杆身：一般为“工”字形断面， 抗弯强度好，重量轻 大头：与曲轴相连，做成“分开 式”。平切口与杆身轴线垂直， 斜切口与杆身轴线成30-60度夹 角。 切
