发动机结构

发动机结构介绍研究院电控所2005年8月24日韩红军发动机结构形式直列式水平对置式V型‹往复活塞式内燃机的结构¾机体组¾曲柄连杆机构¾配气机构¾燃油供给系¾冷却系¾润滑系¾点火系(汽油机采用)¾起动系z各系统的作用及组成¾机体组的功能1、发动机的支架,是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统零部件的装配基体；2、与活塞顶部、汽缸盖一起组成燃烧室；3、是冷却系统和润滑系统的组成部分¾机体的工作条件与材料1、在工作时承受拉、压、弯、扭等机械负荷2、热负荷材料一般用高强度的灰铸铁或铝合金铸造¾机体的结构形式平底式BJ493机型采用的是平底式结构龙门式BJ491机型采用的是龙门式结构隧道式平底式龙门式¾汽缸盖作用1、与缸体、活塞顶部一起组成燃烧室2、用于安装配气机构相关组件3、是冷却系和润滑系的组成部分工作条件及要求承受较高的机械负荷、热负荷要求有足够的强度和刚度材料采用灰铸铁或铝合金¾曲柄连杆机构：包括活塞组、连杆组、曲轴飞轮组•活塞组顶部：形状取决于混合气形成方式和燃烧室形状。有凸顶形、凹坑形。为了减轻活塞的热负荷并可提高热效率，常在顶部焊接不锈钢片或在顶部喷镀0.2—0.3mm的陶瓷•头部：有油环、上气环、下气环。油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，目的是把从汽缸壁上刮下的多余机油经此流回油底壳。第一道气环槽上方有窄的隔热槽，防止粘结•裙部：常把裙部做成椭圆形，在活塞销座处镶铸横范缸片，目的是减少活塞销孔在轴线方向的膨胀量连杆组连杆小头：形状取决于活塞销的尺寸及连杆小头的连接方式，通常有全浮式和半浮式，顶部设有凸起，用来调整连杆质量或改变连杆重心位置。连杆杆身：常做成工字型。杆身上加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞。连杆大头：应有足够的刚度，尺寸小，质量轻，拆卸时能从汽缸上端拔出，结合面分斜切口和平切口。汽油机均采用平切口，一般柴油机常采用斜切口。其定位方式有止口定位、套筒定位、锯齿定位。•连杆螺栓：用优质合金钢制造如40Cr、35CrMo等。经调质后滚压螺纹，表面进行防锈处理。•另外V形发动机连杆是两个汽缸的了连杆安装在同一个曲柄销上，分为并列连杆、主副连杆、叉形连杆¾曲柄连杆结构的受力分析曲轴飞轮组包括曲轴皮带轮、扭转减阵器、甩油盘、前油封、曲轴、后油封、飞轮曲轴：曲轴材料一般采用球墨铸铁，轴径表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理。按单元曲拐连接方法的不同，曲轴分为整体式和组合式两类。按主轴径数的多少可分为全支撑和半支撑，我们厂都是采用全支撑的曲轴前、后端油封：曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封，曲轴后端的密封装置，自紧式密封油封飞轮组曲轴扭转减阵器：现代发动机多把减阵器安装在曲轴前端，汽车发动机多采用橡胶扭转减阵器、硅油扭转减阵器和硅油—橡胶扭转减阵器等。飞轮：飞轮是转动惯量很大的盘形零件，其作用储存能量，在做功行程中将发动机传到曲轴的能量对外输出，另外部分能量被飞轮吸收，从而控制曲轴转速，补偿在排气、进气和压缩三个行程中，损失的能量，使转速平稳。扭转减振器汽车发动机滑动轴承有连杆小头衬套、连杆轴承、主轴承和曲轴止推轴承等。轴瓦材料在钢背上浇铸减摩合金层，减摩合金材料主要有白合金、铜基合金和铝基合金。轴瓦的结合端冲压出定位唇。曲轴止推轴承有翻边轴瓦、半圆环止推片和止推轴承环3种形式。483、491、493采用的是半圆环止推片。发动机轴承平衡机构•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要专门的结构。一阶往复惯性力靠平衡重就能平衡，而二阶往复惯性力需要采用双平衡轴结构，与汽缸中心等距，旋转方向相反，转速相同，都为曲轴转速的二倍。¾配气机构作用：按照发动机工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进排气门，使新鲜的气体进入汽缸，废气排出。气门组气门组‹‹材料：材料：进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。而进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。而排气门采用耐热合金钢制造。如硅铬钢、硅铬锰钢等。排气门采用耐热合金钢制造。如硅铬钢、硅铬锰钢等。‹气门组包括：气门、气门座与气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门旋转机构••气门气门：：工作条件工作条件11、气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难。、气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难。‹‹33、在导管内做往复运动。、在导管内做往复运动。‹‹44、受高温燃气中腐蚀性的气体腐蚀、受高温燃气中腐蚀性的气体腐蚀‹‹气门材料气门材料：：进气门一般采用中碳合金钢制造、如铬钢、铬钼钢进气门一般采用中碳合金钢制造、如铬钢、铬钼钢等；排气门则采用耐热合金钢，如硅铬钢等；排气门则采用耐热合金钢，如硅铬钢‹‹气门头部的热量分配：气门头部的热量分配：一部分经气门座圈传给汽缸盖，另一部一部分经气门座圈传给汽缸盖，另一部分则通过气门杆和气门导管也传给汽缸盖，最终都被汽缸盖水套中的冷却分则通过气门杆和气门导管也传给汽缸盖，最终都被汽缸盖水套中的冷却液带走。研磨后的气门不能互换。一般为了提高气门的冷却效果，在导管液带走。研磨后的气门不能互换。一般为了提高气门的冷却效果，在导管中加入金属钠。中加入金属钠。22、承受气体力和弹簧力的作用，以及配气机构的冲、承受气体力和弹簧力的作用，以及配气机构的冲击。击。气门座气门座：：汽缸盖与气门汽缸盖与气门锥面贴合的部位称为气锥面贴合的部位称为气门座。门座。工作条件工作条件：：11、温度较高、温度较高22、承受频率极高的冲击、承受频率极高的冲击载荷容易磨损载荷容易磨损材料材料：：合金铸合金铸铁或粉末冶金或奥氏体铁或粉末冶金或奥氏体钢，还有的在汽缸盖上钢，还有的在汽缸盖上直接加工直接加工一般气门锥角比气门一般气门锥角比气门座或气门座圈椎角小座或气门座圈椎角小0.5~10.5~1··C,C,这样做目的是这样做目的是增加密封面的接触压力增加密封面的接触压力,,加速磨合加速磨合,,切断积碳切断积碳气门座圈、导管孔的精镗加工•气门导管作用:是对气门的运动导向保证气门做直线往复运动,使气门与气门座圈能正确贴合。此外还将气门杆接受的热量部分的传给汽缸盖。工作条件：温度较高、润滑条件差、主要靠飞溅润滑材料：灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金，加工时先过盈压入汽缸盖的导管孔中，再精铰导管口•气门弹簧作用：保证气门关闭时能紧密的与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动始终受凸轮控制而不相互脱离。工作条件：承受交变载荷材料：高碳锰钢、铬钒钢等并经过热处理，为了提高疲劳强度，钢丝表面抛光或喷丸处理。为了避免弹簧锈蚀，表面镀锌、磷化或发蓝。弹簧两个端面必须磨光并与弹簧轴线相垂直。气门传动组•凸轮轴工作条件：承受周期性的冲击载荷-表面接触应力大、相对滑动速度也很高、这就要求表面有较小的粗糙度和足够的刚度、较高的耐磨性和良好的润滑、和高的加工精度。材料：优质碳钢或合金钢锻造，也可用合金铸铁或球墨铸铁铸造。构造：下置式凸轮轴每隔1~2个汽缸设置一个凸轮轴径，而上置式凸轮轴基本上是每隔一个汽缸设置一个凸轮轴颈。上置式凸轮轴的轴承若采用抛分式结构时，各凸轮轴轴颈的直径均相等。而下置式凸轮轴的直径由风扇端向飞轮端依次减小，目的是便于安装。我厂的机型都是这种结构。凸孔的精镗加工注意：凸轮轴上各同名凸轮（即各进气凸轮或排气凸轮）的相对角位置与凸轮轴悬向方向、发动机工作顺序及汽缸数或作功间隔角有关。对于从风扇端看凸轮轴逆时针旋转工作顺序为1—3—4—2的四缸发动机其作功间隔角为180曲轴转角（720/i）而各同名凸轮间的夹角为90（360/i）。异名之间凸轮轴相对角位置，决定于配气定时及凸轮轴旋转方向凸轮轴轴承中置式和下置式凸轮轴的轴承一般制成衬套压入整体式轴承孔内，再加工轴承内孔•凸轮轴传动机构凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有齿轮式、链条式及齿形带式。•凸轮轴的轴向定位上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进行轴向定位，其间的间隙一般为0.1~0.2mm；中、下置式凸轮轴的轴向定位通常采用止推板定位。我厂的机型均采用止推板定位这种结构。测轴向间隙液压挺柱•好处：消除工作时配气机构产生的撞击和噪声，还可以避免由于温度和磨素损而带来的缺陷•构造：挺柱体、柱塞、柱塞弹簧、单向阀、单向阀支架、卡环推杆作用：将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂摇臂作用：将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启材料：足够的刚度和强度以及较小的质量，由锻钢、可锻铸铁、球墨铸铁或吕合金制造装配凸轮轴时，首先用麂皮布擦拭后，在各轴径上点上几滴油，装完后，测量轴向间隙按照四缸中活塞凸出量的最大值，来选则相应的缸垫，然后装配缸盖、摇臂与摇臂轴总成，接下来装配气门室罩、PCV阀装配曲轴前，先要做动平衡试验，按照指定的机型设定标准值，做完后，在加平衡重后，画上标记先擦拭主轴径和缸体的主轴承座，然后装下轴瓦，在主轴径与轴瓦上点上几滴油，然后装下止推片，主轴承盖，装完后测量轴向间隙（0.02~0.22mm)、回转力矩16N.m¾燃油供给系包括油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油轨、压力调节器、喷油器零部件电喷技术柴油机输油泵¾冷却系主要有散热器、散热器盖、补偿水桶、冷却风扇、硅油离合器、节温器、水泵等z大循环与小循环¾润滑系作用：在发动机工作时，连续不断的将足够数量、温度适宜洁净的机油输送到全部传动件的工作表面，降低摩擦，提高发动机的工作可靠性和耐久性包括：机油泵、机油滤清器、机油冷却器、集滤器，还包括机油压力表、温度表和机油管道等机油温度一般控制在368K±5K¾起动系z起动机工作过程接通点火开关时，电磁线圈产生磁场，活动铁芯向左移动，同时拨叉向右移动，待驱动齿轮与飞轮齿圈完全啮合时，接线柱与蓄电池接通，启动开始发动机一旦起动，切断电源后，活动铁芯在回位弹簧的作用下，接触盘右移，拨叉回位，驱动齿轮退出啮合。1、上止点：活塞顶离曲轴中心最远处为上止点．相反为下止点．2、活塞行程：上下止点间的距离，用Ｓ表示．Ｓ＝２Ｒ（Ｒ为回转半径）3、汽缸工作容积：上下止点间所包容的汽缸容积．记作Ｖｓ4、内燃机排量：内燃机所有汽缸工作容积的总和．记作ＶｌＶｌ＝ｉＶｓ有关术语及定义介绍5、过量空气系数：Φa燃烧1Kg质量的燃油，需要的实际空气量与理论空气量之比。（理论空气量是通过化学反应方程式算出来的，我们说理论空燃比即为化学计量空燃比）。Φa=1为理论混合气；Φa＜1为浓混合气；Φa＞1为稀混合气6、空燃比：可燃混合气中空气质量与燃油质量之比7、燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶面以上汽缸盖底面以下所形成的空间成为燃烧室，也称为压缩容积，记作Ｖｃ8、汽缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和．记作Va.Va=Vs+Vc9、压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比．记作ε＝Va/Vc=1+Vs/Vc10、工况：内燃机在某一时刻的运行状况、以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。11、负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值。习惯上我们称为负荷。12、有效转矩：发动机对外输出的转矩。记作Ｔe，单位为Ｎ.m.。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。13、有效功率：发动机在单位时间对外输出的有效功。记作Ｐe，单位为ＫＷ。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。用台架试验方法测定，出可以用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，•14、平均有效压力：单位气缸工作容积发出的有效功。记作：Ｐme,单位为Mpa。•式中：Te－有效转矩，Ｎ.m•15、经济性指标：包括有效热效率和有效燃油消耗率等。•16、有效热效率：燃料燃烧的热量转化为有效功的百分数。记作ηe.•17、有效燃油消耗率：发动机每输出1kW.h的有效功所消耗的燃油量。记作be,单位为g/(kW.h).•N－曲轴转速，r/min.•be=(B/pe)×1000式中：Ｂ—发动机在单位时间内的be耗油量，Kg/h,•Pe—发动机的有效功率，ＫＷ。•18、指示功：指汽缸内完成一个工作循环所等到的有用功Wi•19、平均指示压力：是指单位