搜索
1/23汽车构造上册第一章、发动机的工作原理和总体构造发动机基础知识：现代汽车一般采用往复活塞式内燃机，主要由活塞、气缸、连杆、曲轴、飞轮等组成，通过燃料在气缸内燃烧产生动力，推动活塞上下运动，再由连杆转变为曲轴的旋转运动对外输出。根据使用燃料的不同分为汽油机和柴油机。活塞在气缸里作往复直线运动，向上运动到的最高位置称为上止点，向下运动到的最低位置称为下止点，上、下止点之间的距离称为活塞行程，曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积；活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积；活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积；多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示，𝛆=𝑽𝒂𝑽𝒄。压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时混合气体压力和温度就越高，燃烧速度增快，因而发动机输出功率增大，热效率提高，经济行就越好。汽油机的压缩比一般为8～11，柴油机的压缩比一般为16～22发动机工作原理：发动机工作时必须先将可燃混合气引入气缸，然后进行压缩，接着使其燃烧膨胀推动活塞下行对外作功，最后排出废气，完成一个工作循环。工作循环不断重复，就能使发动机连续运转，而每一个工作循环都必须包括进气、压缩、作功、排气四个过程。四冲程汽油机工作过程：P22四冲程汽油机的进气、压缩、作功、排气四个过程分别安排在四个活塞行程中，称之为进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。四冲程柴油机工作原理：柴油机与汽油机性能比较优点：☆经济性好，行程长，排气温度低，热效率高，柴30-40%，汽25-30%，而且柴油价格较低。☆污染较轻，柴油和空气混合比大，燃烧较完全，废气中一氧化碳较少（CO）。没有高压点火装置，不产生无线电干扰。☆危险性小，柴油燃点高，不会自燃，不怕严冬烤机。☆故障较少，无复杂的点火系。缺点：☆笨重，燃烧压力约为汽油机器2倍，机件必须坚固。☆噪声大，压缩比高、扭力大、加上机件质量大，运动惯性大，震动大。☆转速较低，自燃，燃烧速度慢。☆制造、维修费用高，喷油泵、喷油器加工精度要求高。☆起动困难，压缩比高。2/23发动机总体构造：汽油机通常由二大机构、五大系统组成；1、曲柄连杆机构2、配气机构；1、供给系2、冷却3、润滑系4、起动系5、点火系发动机最主要的性能指标有：动力性指标和经济性指标第二章、曲柄连杆机构曲柄连杆机构的功用是将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再经连杆转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。其主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。机体组由气缸体、气缸盖、气缸衬垫、油底壳垫等组成。机体组构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础。机体组的结构形式受发动机冷却方式的影响。水冷发动机有水套，让冷却液在气缸体与气缸盖的水套中循环进行冷却；风冷发动机有散热片，利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气进行冷却。水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体—曲轴箱，简称为气缸体或机体。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。风冷发动机几乎无一例外地将气缸体与曲轴箱分别铸制，而且为便于散热，每个气缸的缸体均单独铸出。现代汽车基本上都采用多缸发动机，其气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。气缸的排列形式有直列式，V型和对置式三种：(1)直列式：各个气缸排成一列，垂直布置（少数倾斜）。结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大，多用于六缸以下发动机。(2)V型：两列气缸的夹角＜180°，缩短了机体长度和高度，加大了发动机宽度，增加了刚度，但形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机。(3)对置式：左右两列气缸在同一水平面上，它的特点是高度小，重心低，总体布置方便，有利于风冷。曲轴箱的结构型式直接影响到机体的强度和刚度，通常分为一般式、龙门式和隧道式三种类形。(1)一般式：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上，优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，加工方便；缺点是刚度和强度较差。(2)龙门式：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面，优点是弯曲刚度和扭转刚度都好，能承受较大的机械负荷；缺点是工艺性较差，加工较困难。(3)隧道式：主轴承座孔不分开，采用滚动轴承，主要优点是主轴承孔的同轴度好，刚度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。气缸套分为干式和湿式两种：干气缸套的外壁不直接与冷却水接触，壁较薄，一般为1～3mm。优点是机体刚度大，加工简单，缺点是传热较差，温度分布不均匀，易局部变形。湿气缸套的外壁直接与冷却水接触，壁较厚，一般为5～8mm。它散热良好，冷却均匀，铸造方便，但机体刚度差，易漏水。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，一般采用灰铸铁或铝合金铸成，分为整体式、分块式和单体式。水冷发动机的气缸盖上有水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔或喷油器孔。汽油机燃烧室由活塞顶部、气缸壁和气缸盖低部构成，其形状主要取决于气缸盖下方的凹陷空间，基3/23本要求是结构紧凑、面容比小，进气阻力小，能产生进气涡流。汽油机常见的燃烧室形状有，楔形、浴盆形、半球形、多球形、篷形。油底壳来贮存机油，封闭气缸体下部，一般用薄钢板冲压而成。壳内装有挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。底部装有磁性放油螺塞，以吸附润滑油中的金属屑，在与机体的接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦等组成。活塞的功用：是承受气缸体中的气体压力，并通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还是燃烧室的组成部分。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作，一般都采用高强度铝合金，质量小，导热性好，但热膨胀系数大。发动机工作时，活塞在侧向力和气体力的作用下发生机械变形，受热膨胀时则发生热变形。这两种变形的结果都会使裙部的形状和尺寸发生变化。变形规律：裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。结构措施：活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的圆锥形或桶形。为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分，装于活塞头部环槽中，自由状态下外径尺寸比气缸内径大，在张力作用下与气缸壁紧密接触。材料为优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁或钢带。气环的功用：是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。气环的断面形状多种多样，其中矩形环结构简单，传热面积大，制造方便，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。这种现象称为“气环的泵油作用”。梯形环：可以减少积碳；桶面环：起到减少磨损的作用。油环：起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，此外油环还能起到封气的辅助作用。油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组合式三种类型。活塞销是用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体，用来连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体作用力传给连杆，承受周期性冲击载荷。连杆的功用是连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。连杆承受压缩、拉伸、弯曲等交变载荷，一般用优质中碳钢或中碳合金钢锻制。4/23连杆由小头，杆身和大头（包括连杆盖）三个部分构成。连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞。连杆杆身常做成“工”字形断面，抗弯强度好，重量轻。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，有整体式和分开式两种，一般都采用分开式。曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、皮带轮、正时齿轮（或链轮）、起动爪、滑动轴承等组成，部分还装有曲轴扭转减振器。曲轴的功用：是把活塞连杆组传来的力转变为扭矩对外输出。曲轴承受强大的冲击载荷高速运转，大多采用优质中碳钢或中碳合金碳钢，也有的采用球墨铸铁，分为整体式和组合式。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个连杆轴颈、左右二个曲柄臂和二个主轴颈组成一个单元曲拐，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。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴；曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等者称为非全支承曲轴。前者的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，后者缩短了曲轴的总长度。5/23直列4缸机工作循环：6/23飞轮的主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用。扭转减振器的功用是消减曲轴的扭转振动，减小正时齿轮的磨损，避免共振扭断曲轴。扭转减振器安装在曲轴前端，其工作原理是使扭转振动的能量消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。在曲轴的曲柄臂上设置的平衡重只能平衡旋转惯性力及其力矩，而往复惯性力及其力矩的平衡则需采用专门的平衡机构。第三章、配气机构配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要，准时地开闭进、排气门，向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。目前广泛采用气门顶置式配气机构，气门侧置式配气机构已被淘汰。气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组零件的组成则与气门位置、凸轮轴位置和气门驱动形式等因素有关气门用于控制进、排气通道的开闭，呈菌形，由气门头部、气门杆两部分组成，前者用来封闭气道，后者用于运动导向。气门承受高温、高压和冲击载荷，润滑困难。气门传动组用于传递曲轴→凸轮轴→气门之间的运动，主要机件有凸轮轴及其驱动装置、挺柱、推杆、摇臂及摇臂轴等，具体形式与数量取决于凸轮轴位置和气门驱动形式。凸轮轴的功用是控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时间及升程，凸轮的排列（轴向分布及相互角位置）影响气门的工作顺序和开闭时刻。7/23气门间隙第四章、汽油机供给系统汽油机供给系统的作用是根据发动机不同工况的要求，将汽油和空气配制成一定数量和浓度的可燃混合气送入气缸，或直接在气缸内配制，并将废气处理后排入大气。传统汽油机采用化油器式供给系统，现代汽油机则采用电控汽油喷射系统。汽油机使用的燃料是汽油，汽油按辛烷值不同分为几个牌号，目前市场上常见的是90号、93号和97号，标号越高，抗爆性越好，主要根据发动机压缩比选用。压缩比7.0～8.0，90号；压缩比8.0～9.6，93号；压缩比9.6～10.5，97号。汽油和空气形成可燃混合气的过程叫做汽化，完成汽化任务的设备叫做化油器。简单化油器由针阀、浮子、浮子室、量孔、喷管、喉管和节气门等组成，安装在空气滤清器与气缸之间。过量空气系数：φa=实际空燃比理论空燃比：燃烧1kg燃油实际供给的空气量与理论上完全燃烧所需空气量之比称为过量空气系数，记作φa。φa=1，理论混合气；φa1，稀混合气；φa1，浓混合气。过量空气系数火焰传播下限：当混合气稀释到φa=1.3-1.4时，燃料分子之间的距离将增大到使混合气的火焰不能传播的程度，以致打洞机不能稳定运转，甚至缺火停转。此时φa称为过量空气系数火焰传播下限过量空气系数火焰传播上限：当混合气浓