第2章构造-1发动机

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1、第一章要点,1.1 汽车发展简史 -探询汽车伴随社会生产力和科技发展的过程 1.2 汽车分类 完整性认识汽车构造和汽车家族1.3 汽车基本技术参数 认识汽车性能高低优劣的标尺1.4 汽车行驶基本原理力和附着条件,第2章 汽车基本构造,21 汽车的总体构造 22 发动机构造 23 汽车传动系 24 汽车行驶系 25 汽车转向系 26 汽车制动系 27 汽车车身与附属设备 28 汽车电器与电子控制系统,21 汽车的总体构造,根据其动力装置、载运对象和使用条件的不同，汽车的总体构造可以有很大差异，但它们的基本结构通常都是由发动机、底盘、车身、电气电子设备四部分组成。,1 发动机,发动机是汽车的动力装

2、置。作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。大多数汽车都采用往复活塞式内燃机。它一般是由两大结构、六大系统构成：机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、进排气系统冷却系、润滑系、点火系起动系等部分组成。,2 底盘,底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。作为汽车的基体，发动机、车身、电气电子设备及各种附属设备都直接或间接地安装在底盘上。它由以下几部分组成：1）传动系2）行驶系 3）转向系4）制动系,2-1）传动系,将发动机的动力传递给驱动车轮。它包括有离合器、 变速器、 传动轴、 主变速器 差速器、 半轴等,2-2） 行驶系,将汽车各总成及部件连成一个整体并对

3、全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。行驶系包括车架、前悬架、后悬架、前车轮和后车轮等部件。,2-3）转向系,保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶，由带转向盘8的转向器及转向传动装置组成。,2-4） 制动系,使汽车减速或停车，并保证驾驶员离开后汽车能可靠地停驻。每辆汽车地制动装备都包括若干个相互独立地制动系统，每个制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置和制动器组成。前轮制动器4、后轮制动器13。,3 车身,车身是驾驶员工作及装载乘客和货物的场所。货车的车身 由“三大件”组成： 车架 驾驶室 车箱轿车的车身 分为半承载车身和承载车身。现代轿车大多采用承载车身。其特点就是无车架，车身就作为发动机和底

4、盘各总成的安装基础，载荷全部由车身承受。,4 电气电子设备,汽车电气设备由电源组、发动机起动系和点火系、汽车照明和信号装置、仪表、空调、刮水器、门窗玻璃升降器等组成.,汽车电子设备：发动机电子控制系统、自动变速器、制动器的电子防抱死装置、悬架电控系统、自动转向系统等。,5 汽车的布置型式,发动机前置后轮驱动（FR）这是比较传统的布置型式，优点是轴荷分配较均匀，有利于提高操纵稳定性、行驶平顺性和延长轮胎寿命。发动机前置前轮驱动（FF）这是目前轿车主流得布置方式，它具有结构紧凑、减少重量、降低地板高度、改善高速时的操纵稳定性等优点。发动机后置后轮驱动（RR）这是大多数客车所采用的布置方式，其具有降

5、低室内噪音、利于车身内部布置等优点。,汽车的布置型式,发动机中置后轮驱动（MR）多运用于运动型跑车和方程式赛车上。由于这类型的汽车需要极大功率的发动机，因此其发动机的尺寸也比较大，全轮驱动（nWD）通常是越野车所采用的方式，此种方式一般发动机前置，在变速器后装用分动器以便将动力分别输送到全部车轮上。,22 汽车发动机,两大机构和六大系统:曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统冷却系统润滑系统点火系统（汽油机) 起动系统、作为壳体和支承 的机体。,内燃机历史的追述,1712年，苏格兰铁匠Thomas Neucomen研制出蒸汽机。1765年英国格拉斯哥大学的工人James Watt研制

6、出世界上第一台实用的蒸汽机。其热效率提高到3%。 19世纪70年代前，经历多次失败后，科学家们终于意识到应该在封闭的燃烧室内有控制地实现“爆炸”燃烧，用燃烧气体的高压来做功。这一思想奠定了现代内燃机工作过程的理论基础。,1860年比利时出生的法国发明家Lenoir（勒努瓦）模仿蒸汽机的结构设计制造出第一台实用的煤气机。这是台无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。热效率4%左右。英国的巴尼特（Barnett）提出对可燃混合气在点火之前进行压缩；1862年法国科学家罗夏斯（Beau de Rochas）在对内燃机热力过程进行分析后提出四冲程工作循环理论，并取得四冲程的发明专利。,内燃机历史的追述,

7、1876年德国Nikolaus August Otto依据四冲程工作理论，首创将煤气和空气的混合气经压缩后再点火燃烧的四冲程往复式活塞内燃机，将进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个过程融为一体（Otto循环），运转平稳，其热效率达到14%。是第一台能代替蒸汽机的实用内燃机。1897年的煤气内燃机的热效率高达20% -26%。1883年戴姆勒（Daimlar）研制出的第一台立式汽油机，最高转速600 r/min；两年后装在一辆两轮自行车上。1897年，德国工程师Diesel首创使用柴油的压燃式内燃机。其热效率达到26%。,2.2.1 发动机的分类,车用内燃机的特点是将液体或气体燃料与空气混合后直接在机

8、器内燃烧产生热能，然后再转变为机械能。车用内燃机 燃气轮机 活塞式内燃机 旋转式 三角转子发动机 往复式 汽油机 柴油机在内燃机中，每一次将热能转变为机械能都必须经过进气、压缩、燃烧膨胀和排气这一系列过程，成为工作循环。活塞经过上行、下行两个行程完成一个工作循环的称二冲程发动机。而需要四个行程完成一个工作循环的称四冲程发动机。,2.2.2 发动机总体构造,两大机构和六大系统:曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统冷却系统润滑系统点火系统（汽油机) 起动系统、作为壳体和支承 的机体。,2.2.2 发动机工作原理,基本术语：上止点（T.D.C.）：活塞顶离曲轴中心最远处。 下止点（B.D

9、.C.） 活塞顶离曲轴中心最近处。活塞行程s：上止点与下止点间的距离；工作容积Vh ：活塞每走一个行程曲轴转过180，活塞从上止点到下止点所扫过的容积；曲柄半径 R ：曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离。 发动机排量：各缸工作容积的总和,燃烧室容积Vc ：活塞位于上止点时，由活塞顶、缸壁和汽缸盖所组成的空间；又称为压缩容积；工作容积:式中：D气缸直径（cm） S活塞行程（cm） i 气缸数汽缸总容积VL：燃烧室容积与工作容积之和压缩比 ：汽缸总容积与燃烧室容积之比；汽油机为711，柴油机1622。 （ =Va / VC =1+ Vh/ VC ）,汽油发动机工作原理,一.进气行程 活塞被曲

10、轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。此时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，汽油混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。二.压缩行程 活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压力与温度随着升高。,三.燃烧膨胀行程 此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。此行程中实现热能转化

11、为机械能，即作功行程。四.排气行程 此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了也不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。,发动机的工作特点,四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个是辅助行程。因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，工作行程时曲轴之转速比其余3个行程时的转速要高，所以曲轴转速是不均匀的，发动机运转就不平稳。解决此问题的方法有加

12、大飞轮惯量和采用多缸。多缸发动机的作功行程在时间上均匀错开。四冲程原理除使曲轴转速不均匀外，还带来发动机自身的振动。缸数越多振动越小。,内燃机的转矩、功率的传递和输出,活塞 - 连杆 曲轴 飞轮,四冲程柴油机的工作原理,四冲程柴油机的工作循环与汽油机类似。不同点在于1 进气行程中柴油机吸入的是新鲜空气，而不是空燃混合气。由于柴油不易蒸发，是通过喷油嘴在压缩行程终了时用高压喷入燃烧室的。柴油机的混合气是在汽缸内部形成的。2 柴油自燃温度低，加上柴油机压缩比高，因此不需要火花点火，而是靠自燃着火。,2. 2. 3 发动机的组成,两大机构和六大系统:2.2.3.1 机体2.2.3.2 曲柄连杆机构、

13、2.2.3.3 配气机构、2.2.3.4 燃料供给系统、2.2.3.5 进排气系统2.2.3.6 冷却系统2.2.3.7 润滑系统2.2.3.8 点火系统（汽油机) 2.2.3.9 起动系统,喷油器,气缸盖罩,加机油口,气缸盖,排气歧管,进气歧管,发电机,空调压缩机,导向轮,动力转向泵带轮,水泵,气缸体,曲轴箱,油底壳,机油泵链轮,曲轴,连杆,活塞,进气门,凸轮轴,液压挺柱,气门弹簧,桑塔纳轿车（2000GSI）电喷发动机 （AJR）横剖面图,2.2.3.1 机体,主要为汽缸体、汽缸盖和油底壳联结而成.机体是发动机的骨架，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

14、有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 气缸体 用灰铸铁铸成. 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，用于安装活塞，缸体下半部支承曲轴的部位称曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。曲轴的主轴承盖安装在上曲轴箱主轴承座的中分面上。气缸体有很多加工面和安装螺孔，上面与气缸盖相装配，下面与油底壳相装配，前上部安装水泵，后端面则安装飞轮壳，两侧面安装各种附件。,气 缸 盖,安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上

15、加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。,桑塔纳时代超人2000GSI轿车AJR发动机气缸盖及相关零件（进、排气管在两侧，顶置凸轮轴）1-凸轮轴同步带轮2-凸轮轴油封3-凸轮轴轴承盖4-凸轮轴5-液压挺杆6-气缸盖7-进气门8-排气门,2.2.3.2 曲柄连杆机构,它是发动机实现工作循环，完成能量转换的基本工作机构。由活塞、连杆组、曲轴、飞轮等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴旋转运动，从曲轴对外输出动力。,活 塞,位于汽缸内。因活塞顶部就是燃烧室的一部分，故活塞通常是由铝合金压铸后加工成精确形状。活塞头部有环槽，活塞环用来填充汽缸与活塞之间的间隙，通常是二道气环，一道油环。分别防止燃气泄漏和机油上窜。活塞裙部起导向作用并承受侧压力，裙部上部有活塞销座，用来安装活塞销，使活塞与连杆相连接。,