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中高职教学课件主讲：***发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识一、发动机构造认知1.相关知识发动机的类型发动机是汽车的动力源，除电动汽车外，汽车发动机都是热能动力装置，或简称热机。在热机中借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转化为机械能。热机有内燃机和外然机两种。直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工质的热机为内燃机，反之则为外燃机。1）按活塞运动方式不同，可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式旋转活塞式2)根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称为汽油机和柴油机，使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称为气体燃料发动机发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识汽油机柴油机3)按冷却方式的不同，活塞式内燃机可分为水冷式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称为水冷式内燃机，以空气为冷却介质的称为风冷式内燃机发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识水冷风冷4)按进气状态不同，活塞式内燃机可分为增压式和自然吸气式两种。利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则称为增压式内燃机，若进气是在接近大气状态下进行，则称为非增压式内燃机或自然吸气式内燃机。承压式内燃机自然吸气式内燃机5)按气缸排列方式可分为直列式、V形排列式、水平对置式和星形排列式内燃机。发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识直列式6)按照作工行程可分为四冲程式和两冲程式内燃机。汽车用内燃机基本采用四冲程式，两冲程式内燃机主要用于农用柴油机和摩托车。V形排列式水平对置式星形排列式2.发动机的结构组成汽油发动机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火及启动五大系统组成。和汽油发动机相比，柴油发动机是由两大机构和四大系统(无点火系统)组成。1）曲柄连杆机构曲柄连杆机构由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等部件组成，这是发动机产生动力并将活塞往复式运动转换成曲轴的旋转运动对外输出动力的重要机构发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机曲柄连杆机构2）配气机构配气机构由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等部件组成，其主要作用是将可燃混合气及时冲入气缸，并将燃烧产生的废气及时排除气缸发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机配气机构3）燃料供给系根据发动机使用燃料不同，可分为汽油燃料供给系和柴油燃料供给系。汽油燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器、喷油器、燃油管路、空气滤清器、进排气歧管及相关传感器等部件组成。其作用是向气缸内供给可燃混合气发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识汽油燃料供给系柴油发动机燃料供给系统主要由燃油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、高压油泵、高压油管、高压油轨、喷油器、空气滤清器、进排气歧管及相关传感器等部件组成发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识柴油发动机燃料供给系统4）润滑系统润滑系统主要由机油泵、机油滤清器、油道、油底壳及相关传感器等部件组成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动的零件表面，以减少摩擦，减少机件磨损，同时起到清洗、冷却及密封等作用发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机润滑系统5）冷却系统汽车发动机主要采用水冷却，其主要由水泵、散热器、风扇、节温器、膨胀水箱、水管、冷却水道及相关传感器等部件组成。其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机的正常工作温度。发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机冷却系统6）点火系统电控汽油发动机的点火系统由电源、点火线圈、分电器、火花塞、高压线及相关传感器等部件组成。其作用是按规定的时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机点火系统7）启动系统发动机启动系统主要由启动机、点火开关及启动继电器等部件组成。其作用是使静止的发动机启动旋转并带入自行运转状态。发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识发动机启动系统1.相关知识发动机专用术语发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识活塞在上止点位置活塞在下止点位置发动机工作时，各气缸内每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、做功和排气四个过程，称为发动机的一个工作循环。发动机之所以能连续运转，就因为各气缸内不断进行着这种周而复始的工作循环。2.发动机工作原理1)四行程汽油发动机工作原理四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程的顺序不断循环反复的发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识四行程汽油发动机工作原理进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。做功行程做功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。排气行程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。2)四行程柴油机工作原理行程柴油机和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、做功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油黏度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同发动机构造与基础知识发动机构造与基础知识四行程柴油发动机工作原理四行程柴油机在进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有节气门，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。一、更换正时链条1.相关知识1）配气机构的作用配气机构的作用是按照汽缸的工作顺序和工作过程的要求，适时地开闭进、排气门，向汽缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气，实现换气过程。配气机构发动机构造与基础知识气门组2）配气机构的组成发动机的配气机构由气门组和气门传动组等组成。气门传动组3）配气机构的工作原理曲轴正时齿轮通过正时链条(正时皮带)带动凸轮轴正时齿轮。四冲程发动机完成一个工作循环，曲轴旋转两圈，而各气缸进、排气门只各开启了一次，凸轮轴只旋转了一圈。配气机构发动机构造与基础知识配气相位4）配气相位用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。理论上，四行程发动机的进气门在排气行程到达上止点时开启，在进气行程到达下止点时关闭;排气门在做功行程到达下止点时开启，排气行程到达上止点时关闭。进气时间和排气时间各占180°曲轴转角。但实际上发动机转速很高，活塞每一行程历时相当短，势必会造成进气不足和排气不净，从而使发动机功率下降。配气机构发动机构造与基础知识1.进气门的配气相位在排气行程接近终了且活塞到达上止点之前，进气门便开始打开，从进气门开始打开到活塞运动到上止点所对应的曲轴转角α称为进气提前角。进气门提前开启的目的是：为了保证进气行程开始时进气门已开大，减小了进气阻力，新鲜气体能顺利地充入气缸。2.排气门的配气相位在做功行程接近终了，活塞到达下止点之前，排气门便开始打开。从排气门开始打开到活塞运动到下止点所对应的曲轴转角γ称为排气提前角。3.气门重叠角由于进气门在活塞运动到上止点之前提前开启，而排气门在活塞运动到上止点之后才关闭，这就出现了在一段时间内进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠。二、检测进排气系统组件1.相关知识1）进排气系统的作用进气系统的作用是根据发动机的负荷需要，控制并且计量进气量，及时地将新鲜空气送入进气管与燃油充分混合，形成一定浓度的可燃混合气进入气缸燃烧。配气机构发动机构造与基础知识1.空气滤清器2）进气系统的组成进气系统主要由空气滤清器、空气流量计、进气总管、节气门体、稳压箱、进气歧管等组成(1)作用：用来滤除空气中所含的杂质或尘土，以减少气缸、活塞、活塞环等零件的磨损，延长发动机的使用寿命。(2)组成：一般由壳体和滤芯等组成。(3)类型：按照结构不同可以分为油浴式滤清器、离心式滤清器和干式滤清器。进气系统2.进气总管进气总管位于空气滤清器与进气歧管之间，为了提高发动机的充气效率，通常利用进气压力波的原理来设计进气总管的长度、形状和结构。二、检测进排气系统组件3.排气系统的组成和基本结构排气系统主要由排气歧管、排气管、排气消声器、排气净化装置等组成配气机构发动机构造与基础知识排气系统1.排气歧管排气歧管的作用：废气从排气门出来直接进入排气歧管，经排气净化装置、排气消声器排入大气2.排气管排气管是一根连接管，它位于排气歧管和消声器或三元催化转换器之间，也称前管。3.排气消声器消除废气中的火星及火焰，降低排气噪声4.排气净化装置减少汽车排放污染。三、检测凸轮轴组件1.相关知识1）凸轮轴的作用凸轮轴，作用是控制各缸气门的开启和关闭，要符合发动机的点火顺序、气门开度的变化规律、配气相位等要求，所以凸轮轴上凸轮的设计是非常讲究的。凸轮轴的传动方式有齿轮传动、链条传动、齿形带传动三种。凸轮轴由曲轴直接驱动，或由链条、齿形带间接驱动，一个工作循环曲轴转两圈、凸轮轴转一圈，曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1。配气机构发动机构造与基础知识凸轮轴凸轮轴的传动方式四、更换汽缸垫1.相关知识1）汽缸盖的作用、结构汽缸盖作用：安装在汽缸体上，并与活塞顶、气缸壁一起构成燃烧室。气缸盖内有与气缸体相通的冷却水套、火花塞座孔(汽油机)或喷油器座孔(柴油机)、进排气孔等配气机构发动机构造与基础知识气缸盖1）汽缸垫的作用、结构汽缸垫作用：用来保证气缸体与气缸盖结合面间的密封，防止可燃混合气、冷却液及润滑油(机油)泄漏配气机构发动机构造与基础知识汽缸垫近年来，国外一些发动机开始使用耐热密封胶以取代传统的气缸垫，这要求气缸盖和气缸体的接合面有较高的加工精度。五、更换汽缸垫1.相关知识1）气门机构的结构气门机构主要包括气门、气门座圈、气门导管、气门油封、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁片等，其作用是实现封闭进、排气道，实现气缸的密封。配气机构发动机构造与基础知识气门组1）气门气门头部直径越大，进、排气阻力就越小。进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大，所以为尽可能减小进气阻力，进气门直径通常大于排气门。当然对于三进两排的多气门发动机，排气门直径通常大于进气门直径。考虑到排气温度比较高，所以排气门的材料要求高些。配气机构发动机构造与基础知识气门2）气门导管气门导管的主要作用是起导向作用，保证气门做直线往复运动;还起到辅助导热作用，将气门头部的热量传递给杆身，再通过导管传递给汽缸盖或汽缸体传出去。3）气门座气门座与气门头部一起对汽缸实现密封作用，而且传递来自气门的热量。气门座所处环境温度很高，磨损严重，所以有许多发动机的气门座是用耐热钢材或合金铸铁单独制成气门座圈，然后镶嵌入气缸盖上的气门座圈孔中，以延长其使用寿命，且方便维修更换。配气机构发动机构造与基础知识气门导管气门坐4）气门弹簧气门弹簧的作用是克服气门关闭过程中气门及传动件所产生的惯性力，保证气门及时落座;保证气门与气门座或气门座圈紧密贴合，防止气门跳动而破坏密封性。5）气门油封气门油封可以防止润滑油进入进、排气管，导致润滑油流失;防止混合气或空气及废气泄漏;防止润滑油进入汽缸参与燃烧。配气机构发动机构造与基础知识气门弹簧气门油封六、更换油底壳1.相关知识1）油底壳的作用和结构又称为下曲轴箱，作用是用来封闭机体的下部和储存润滑油。油底壳的材料多为薄钢板冲压、铝合金。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。配气机构发动机构造与基础知识油底壳一、更换活塞连杆组1.相关知识1）活塞连杆组的作用活塞连杆组将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，同时将作用在活塞上的力转变为曲轴的对外输出转矩，以驱动汽车车轮转动。活塞的顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。曲柄连杆机构发动机构造与基础知识活塞顶部形状2）活塞活塞的作用是承受气体压力，并