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1、造I,汽车构造I,（3）,清华大学汽车工程系,赵雨东,主要内容和学时安排,汽车发动机基本知识 （4 学时） 发动机机体（2学时） 曲柄连杆机构（ 3学时） 气门机构（ 3学时） 进排气、增压系统及排放 控制装置（ 3学时） 汽油机燃油供给系统（4 学时）,柴油机燃油供给系统（4 学时） 汽油机点火系统（2学时） 发动机冷却系统（2学时） 发动机润滑系统（2学时） 发动机起动系统与电源 （1学时） 发动机管理系统（2学时）,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,功用与组成（1）,组成,缸体 缸盖,气缸垫 油底壳,气缸垫,气缸盖,衬垫,缸盖罩,压条,气缸体,油
2、底壳,衬垫 油底壳,上、 中 部 一 体 式 机 体 五 缸 DI 柴 油 机,纵向对分式机体,功用与组成（2）,功用,发动机的支架,两大机构和发动机各系统的装配基体 形成燃烧室,冷却系统和润滑系统的组成部分,工作条件,高温（ Tmax2800k）,高压（ pmax=汽 10MPa柴16MPa）,化学腐蚀，润滑不良,功用与组成（3）,受力分析,缸内气体作用力,往复惯性力和旋转惯性力（一般用平衡重给予平衡） 往复运动和旋转运动摩擦力,机体,组成与功用,缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,缸体,基本结构与材料 缸体排列 缸体顶面 气缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体基本结构与材料（1
3、）,要求,气缸上部高温、拉压弯扭载 荷；,刚度、强度，避免缸筒变形,结构特点,框架式,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。,侧壁加强筋,机体顶面 气缸,水套,横隔板 加强筋 机体底面,主轴承座,机体侧壁,缸间横隔板,气 缸,体 主油道,曲 轴 箱,缸体基本结构与材料（2）,材料,高强度 灰铸铁 铝合金 铸铁 铝合金,铸铁铝合金,铝合金缸体,AlSi9Cu3,包括整体式主轴承,盖总重38kg，用于 Maybach和奔驰S,级车,BMW 760,缸体,缸体,基本结构与材料,缸体排列 缸体顶面 气
4、缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体缸体排列（1）,整体式主轴承盖,直列,V型,缸体缸体排列（2）,整体式主轴承盖,W型,缸体缸体排列（3）,W型,缸体缸体排列（4） 对置,Porsche 911 Targa 2002,Porsche 911 Targa 2002 对置发动机后置,缸体缸体排列（5）,VW VR6 engine,VR型,缸体,基本结构与材料 缸体排列 缸体顶面 气缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体缸体顶面（1）,封顶式缸体,缸体顶部铸出或钻出水孔。 刚度好，加工复杂,缸体缸体顶面（2）,敞开式缸体,冷却性能好，结构紧凑，质量轻，制造方便。 机体刚度差,缸体,基本结构与材料 缸体排列 缸体顶面,气
5、缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体气缸（1）,功用：,组成燃烧室；引导活 塞往复运动；工作中 要保证密封、散热、 承受侧压力。,要求,具有足够的强度和刚 度、耐磨、耐高温， 较高的加工精度和光 洁度，与活塞配合保 证密封。,缸体气缸（2）,工作特点：,气缸内表面受高温高压 燃气作用，并与高速运 动的活塞有相对滑动， 极易磨损。为提高缸筒 耐磨性，延长其使用寿 命，在气缸结构和缸筒 表面处理上要采取措施。,三种：,无气缸套式、干气缸套 式、湿气缸套式,湿缸套,无缸套,干缸套 水冷机缸套,合金铸铁 机体,铝合金 机体,缸体气缸（3） 多孔镀铬 无缸套式,直接在缸体上加工出气 缸，缩短了气缸中心距， 减少了
6、尺寸和质量；机体 刚度大，工艺性好。 须用耐磨的合金铸铁，或 采用铝合金机体加表面多 孔镀络，成本增加。 单体式主轴承盖,缸体气缸（4）,干缸套式,干式气缸套（合金铸铁2 3mm， 钢1 1.5mm，或铝合金）压入铸铁 机体缸套座孔，与铝合金机体铸在 一起或压入。不与冷却液接触。 机体刚度大；气缸中心距小；质量 轻；加工工艺简单。,传热较差；温度分布不均匀；容易 发生局部变形。,缸体：铸铝,（铝硅合金）,缸套：,铝硅合金,缸体：铸铝（铝硅合金） 缸套：灰铸铁，铸入,缸体气缸（5）,湿缸套式,气缸套外壁和冷却液直接接触。一 般采用合金铸铁材料，壁厚,58mm。,需要径向和轴向定位，轴向定位可 在
7、缸套底上部、中部或下部。需要 密封以防冷却液泄。,机体上没有封闭的水套，容易铸 造；传热好，温度分布比较均匀； 维修方便。,机体刚度差；容易漏水。,缸体气缸（6）,湿缸套的定位,缸体,基本结构与材料 缸体排列 缸体顶面 气缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体曲轴箱（1）,半分式,底面与曲轴轴线基本,齐平，差3-4mm的制,口。,机体高度小，重量,轻，结构紧凑，便于,加工，曲轴拆装方便。 刚度和强度较差。,缸体曲轴箱（2）,龙门式,底面比曲轴轴线低0.6 1.0D。,强度和刚度好，能承受 较大机械负荷。 加工复杂些。,缸体曲轴箱（3）,隧道式,气缸体曲轴的主轴承孔 为整体式，采用滚动轴 承，主轴承孔较大，
8、曲 轴从气缸体后部装入。 结构紧凑、刚度和强度 好。,加工精度要求高，工艺 性较差，曲轴拆装不方 便。,缸体,基本结构与材料 缸体排列 缸体顶面 气缸,曲轴箱,主轴承盖,缸体主轴承盖（1）,主轴承盖,单体式 整体式,单体式主轴承盖,缸体主轴承盖（2）,单体式主轴承盖,缸体主轴承盖（2）,胀断单体式主轴承盖,缸体主轴承盖（3）,整体式主轴承盖,Sonata 2.0L In-line 4,1/2、4/5主轴承盖连在一起,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,缸盖功用、工作条件与材料,功用,封闭气缸，组成燃烧室,工作条件,高温、高压,材料,灰铸铁、合金铸铁、铝合
9、 金,排气道 缸盖螺栓孔,缸盖螺栓孔 喷油器孔 进气道,缸盖结构（1） 电热塞孔,布置 进、排气道，水套 （腔），火花塞孔、 喷油器孔、缸盖螺 栓孔、润滑油道 凸轮轴支撑 燃烧室,缸盖结构（2）,整体式,整机共一盖 紧凑、轻， 但难均匀压 紧，宜用于 小缸径机,缸盖结构（2）,分块式,每2缸或 3缸共一盖,缸盖结构（3）,单体式,一缸一盖,用于大缸径机和风冷机,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,燃烧室汽油机（1）,汽油机燃烧室主要布置在气 缸盖上。,活塞顶部：平、凹、凸 要求,结构紧凑，减少热损失，提 高热效率,增大进气流通面积，提高动 力性,压缩终点
10、形成挤流，提高燃 烧速度,火焰传播距离短，以避免 “爆燃”,设置形状不规则底浅碗形凹 坑，调节压缩比或组成结构紧 凑的多球形燃烧室。,缸内直喷汽油机活塞 MITSUBISHI,不改变缸盖结构的情 况下增大压缩比； 增强挤流（缸内直喷,汽油机）,燃烧室汽油机（2）,汽油机半球形燃烧室,结构紧凑，火焰行程短， 燃烧速率高， 散热少，热 效率高，形状规则，燃烧 室光滑，形状精确。 富康TU,燃烧室汽油机（3）,汽油机多球形燃烧室,由两个以上半球形凹坑组成，结构紧凑，面容比小，火焰传 播距离短，气门直径较大，气道比较平直，且能产生挤流。 TJ376Q,燃烧室汽油机（4）,汽油机帐篷形燃烧室,F/V最小
11、，火焰传播距离最 短，进排气口截面积最大， 充气系数高，可充分利用双 进气道形成所需的进气涡流。 在常用的各种汽油机燃烧室 中，动力性、经济性、排放 性以及高速适应性都最好。 国际上先进的轿车和轻型车 汽油机均采用四气门结构， 因此篷形燃烧室成为最常用 的燃烧室。,MercedesBenz SLK350,燃烧室柴油机（1）,柴油机燃烧室形状：缸 盖活塞顶,分隔式燃烧室,涡流室燃烧室,主、副燃烧室的通道 与副燃烧室切向连,接，压缩过程中，副 燃烧室产生强烈涡流。 燃油顺气流方向喷射。 高速性能好，用于轿 车和轻型货车柴油机。,燃烧室柴油机（1）,分隔式燃烧室,预燃室燃烧室,主、副室连接通道不切
12、向连接，副室无强烈涡 流；,柴油迎着气流喷射，在 副室顶部预先发火燃烧。,涡流室燃烧室,预燃室燃烧室,燃烧室柴油机（2）,直喷式燃烧室,活塞顶部为主,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,气缸垫（1）,功用,密封气缸，防止漏气、漏水和漏油,要求,在高温、高压、水和油的作用下，不烧损、 不变形；,有一定的弹性，保证密封；,拆装方便，能重复使用，寿命长,材料和结构,复合材料、复合结构 多层薄钢板叠成 单层薄钢板,弹簧钢 不锈钢,不锈钢,密封层 间隔层,止压层,硫化聚合物， 25m 非硫化聚合物,双面7m,非硫化聚合物， 单面7m,气缸垫（2） 多层薄钢板,叠成
13、的缸垫,密封区,气缸垫（3） 复合材料缸垫,钢片,复合材料,气缸垫（4） 单层薄钢片缸垫,硫化聚合物唇部 密封冷却液,密封气体用 的凸起,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,油底壳（1）,贮存润滑油，并封闭上曲轴 箱。,一般采用薄钢板冲压而成， 其形状取决于发动机的总体 布置和机油的容量。,内装有稳油挡板，以防止汽 车颠动时油面波动过大。 油底壳底部还装有磁性放油 螺塞，以吸附润滑油中的金 属屑，减少发动机的磨损。 在上下曲轴箱接合面之间装 有衬垫，防止润滑油泄漏。,油底壳（2）,油底壳,密封圈及,磁性放油螺塞,密封垫,机体,组成与功用 缸体 缸盖,燃烧
14、室 气缸垫 油底壳,缸盖螺栓,风冷机机体,缸盖螺栓,特殊要求：强度 结构：螺纹 拧紧力矩 拧紧顺序,风冷机机体,凸轮轴孔,主轴承孔,正时 传动室 缸体 安装孔,与水冷机不同之处 单缸缸盖和缸筒 缸筒与曲轴箱分开 无水套，有散热片 气缸 散热片,气缸体,主轴承螺栓 曲轴箱,复习思考题,1 发动机的机体由哪些主要部件组成？机体的功用是什,么？,2 车用发动机气缸体的主要结构型式（气缸排列、气缸,套、曲轴箱）；两种主轴承盖的特点。,3 气缸体和气缸盖上有哪些空腔、油路、水路，分别有,什么作用？,4 气缸体和气缸盖上装有哪些零部件？,作业,1 到专业教室观察一款发动机的机体，说明：发动机型,号；气缸盖、气缸体上都有哪些孔、腔，作用是什么； 缸体、缸盖上装有哪些零部件或零部件总成。,2 汽油机、柴油机燃烧室各有什么结构特点？,
