发动机机械基础知识及理赔实务(详细版)

发动机机械系统（基础知识及理赔实务）第一节系统概述•发动机是汽车的动力源，是将某一种形式的能量（如热能、电能、太阳能等）转变成机械能的机器。•现代汽车所使用的发动机结构复杂、种类繁多，但主流是以石油提炼的汽油或柴油为燃料的往复活塞式内燃机。•了解掌握发动机的结构与原理，对于汽车发动机的鉴损评估，将更具专业与合理化。一.发动机的分类方法•按照所用燃料分类•按照行程分类•按照冷却方式分类•按照汽缸数目分类•按照汽缸排列方式分类•按照进气系统是否采用增压方式分类按照所用燃料分类图1-1汽油机和柴油机的基本构造按照行程分类图1-2四行程和二行程内燃机按照冷却方式分类图1-3发动机的冷却方式按照汽缸数目分类图1-4发动机汽缸的构造原理按照汽缸排列方式分类图1-5发动机汽缸的排列方式按照进气是否采用增压方式分类图1-6发动机进气系统的分类方式二.发动机的基本构造•汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和启动系统组成。•柴油机则由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和启动系统组成。柴油机是压燃的，不需要点火系统。曲柄连杆机构图1-7发动机的曲柄连杆机构配气机构图1-8发动机的配气机构燃料供给系统图1-9化油器式的燃料供给系统润滑系统图1-10发动机的润滑系统冷却系统图1-11发动机的冷却系统点火系统图1-12发动机的点火系统启动系统图1-13发动机的启动系统第二节发动机常用术语及工作原理一.发动机常用术语图2-1发动机的技术参数二.发动机工作原理•发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能•发动机将热能转变为机械能的过程，是经过进气、压缩、做功、和排气四个连续过程的不断循环反复来实现的。进气行程的工作原理图3-1进气行程的工作原理压缩行程的工作原理图3-2压缩行程的工作原理做功行程的工作原理图3-3做功行程的工作原理排气行程的工作原理图3-4排气行程的工作原理第三节曲柄连杆机构图1-7发动机的曲柄连杆机构曲柄连杆机构•曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环、完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，从而实现对外输出动力。•曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组：即机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。一、机体组•机体是发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，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，机体必须有足够的强度和刚度。•机体组主要由汽缸盖、汽缸垫、汽缸体、曲轴箱和油底壳等零件组成。机体组1．汽缸体•水冷式发动机的汽缸体和上曲轴箱通常常铸成一体，称为汽缸体-曲轴箱，也称为汽缸体。•汽缸体一般用优质灰铸铁、铸铁合金或铝合金铸成，上部的圆柱形空腔称为汽缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在汽缸体内部铸有冷却水套、润滑油道及许多加强筋。•功能：提供发动机主要零部件和附件的安装空间和位置，提供曲柄连杆机构等主要运动件的运动空间。汽缸体的构造（宝马直六型）汽缸体的结构形式汽缸的排列方式缸套的构造形式2．曲轴箱•汽缸体下部主要用来安装曲轴的部分，称为曲轴箱。曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与汽缸体是铸成一体的；下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。•油底壳受力较小，制造材料一般采用薄钢板或铝合金，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量油底壳3.汽缸盖•汽缸盖安装在汽缸体的上面，从上部密封汽缸并构成燃烧室。•汽缸盖缸盖上一般装有进、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。•汽油机的汽缸盖上加工有安装火花塞的孔；而柴油机的汽缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的汽缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。•汽缸盖一般采用灰铸铁，合金铸铁或铝合金铸成。汽缸盖的结构形式汽油机燃烧室的结构形式柴油机燃烧室的结构形式4．汽缸垫•汽缸垫是装在汽缸盖和汽缸体之间的衬垫，其功用是保证汽缸盖与汽缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油•汽缸垫的材料具备一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封。同时具备好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。•以前汽缸垫大多为铜皮与石棉制品，由于石棉为致癌物质，所以现在汽缸垫多采用金属材料制成。汽缸垫的结构形式二.活塞连杆组•活塞连杆组是发动机动力产生的主要运动组件，同时也是将热能转化为机械能的直接组件。•活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。活塞连杆组的组成部件1．活塞•功用：活塞是发动机内往复直线运动的零件，功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。•活塞的制造材料一般都采用高强度铝合金。•活塞的基本构造可分顶部、头部和裙部三部分活塞的结构活塞的结构形式图5-13活塞顶的结构形式2．活塞环•活塞环装在活塞头部的环槽中，是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。•气环的作用是密封汽缸，防止漏气和帮助活塞导热。油环的作用是减少机油窜入燃烧室中，并将缸壁上的机油刮布均匀。•目前活塞环的材料广泛采用合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。•活塞环的构造3.活塞销•活塞销是连接活塞和连杆的零件，功用是把活塞承受的气体压力传给连杆。•活塞销与活塞及连杆的连接配合有两种方式：“全浮式”安装和“半浮式”安装。•活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度活塞销的连接方式4.连杆•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，使得活塞的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动。•连杆分为三个部分：即连杆小头1，连杆杆身2和连杆大头3（包括连杆瓦盖）。连杆小头与活塞销相连；连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连；连杆杆身通常做成“工”字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大。•连杆一般采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻，然后经机加工和热处理而成。连杆的结构形式5．连杆轴瓦•连杆轴瓦的作用是减小曲轴与连杆之间的摩擦阻力和磨损，轴瓦分上、下两个半片，装在连杆大头孔内。•目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层，。连杆轴瓦的结构形式三、曲轴飞轮组•曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。曲轴飞轮组的组成部件1．曲轴•曲轴是发动机最重要的机件之一，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为连续旋转的动力，并传给底盘的传动机构，同时驱动配气机构和其它辅助装置。•曲轴由：主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。•曲轴一般用中碳钢或中碳合金模锻而成．现代汽车发动机也广泛采用球墨铸铁为曲轴材料，以铸代锻成形，获得局部结构复杂的曲轴。曲轴的结构形式2．飞轮•飞轮是用螺栓固定在曲轴后端凸缘上的转动惯性较大的圆盘形零件。•飞轮一般是由铸铁或铸钢铸造而成，其主要作用是储存做功行程的能量，用于克服进气，压缩和排气行程的阻力和其他阻力，使曲轴能均匀地旋转。•飞轮外缘的齿圈用来与启动电机的驱动齿轮啮合，供启动发动机用。飞轮的结构形式第四节配气机构•配气机构是控制发动机进气和排气的机构，其功用是：按照汽缸的工作顺序和工作过程适时地开启和关闭各个汽缸的进气门及排气门，使可燃混合气或新鲜空气及时进入燃烧室，及燃烧后的废气及时排出汽缸。•目前，汽车发动机均广泛采用气门式配气机构。气门式配气机构的类型•按配气机构的控制方式：传统固定式和可控式•按气门的布置形式：顶置气门式和侧置气门式•按凸轮轴布置形式：顶置凸轮轴式、中置凸轮轴式和下置凸轮轴式等布置形式•按曲轴与凸轮轴的传动方式：齿轮传动式、链条传动式和齿形皮带传动式•按每个汽缸的气门数目：2气门式、3气门式、4气门式和5气门式等顶置气门式和侧置气门式图6-1气门的布置形式顶置凸轮轴式、中置凸轮轴式和下置凸轮轴式图6-2凸轮轴的布置形式齿轮传动式、链条传动式和齿形皮带传动式图6-3曲轴和凸轮轴的传动方式2气门式、3气门式、4气门式和5气门式等图6-4单个汽缸的气门布置形式配气机构的组成•在各式配气机构中，其主要零件按其功用都可以分为：•气门组和气门驱动组。配气机构的组成部件1．气门组•气门组地主要功用为维持气门的关闭。气门组的零件包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧。•气门是气体进出燃烧室通道的阀门，也是燃烧室的组成部分，分为进气门与排气门两种气门组的组成部件进、排气门的结构形式2．气门驱动组•气门驱动组是指通过曲轴来驱动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同。气门驱动组主要包括曲轴驱动凸轮轴装置、凸轮轴、气门挺杆或推杆或摇臂等。•功用：使进、排气门能按规定的时刻适时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的间隙。曲轴驱动凸轮轴装置及配气相位凸轮轴•凸轮轴是气门驱动组中最重要的零件，主要由凸轮和凸轮轴颈等组成。功用：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。•凸轮轴一般采用优质钢、合金钢或球墨铸铁等材料模锻而成。目前，汽车发动机的配气机构均普遍采用顶置凸轮轴式，顶置凸轮轴可分为单凸轮轴顶置式（SOHC）和双凸轮轴顶置式(DOHC)。凸轮轴的结构形式气门挺柱推杆摇臂三、可控式配气机构•能够根据发动机的运行状况，改变气门的正时、延续期及升程的配气机构，称为可控式配气机构，也称为可变气门机构。•可控式配气机构通过改变气门的正时、延续期及升程，来增大发动机的扭矩，提高发动机的输出功率及改善燃油经济性，同时满足越来越严格的排放法规要求。可控式配气机构的类型•可控式配气机构按照控制参数进行分类，可分为以下4种类型：•1可变气门相位式可控配气机构.•2可变气门相位与持续式可控配气机构.•3气门升程单独可变式可控配气机构.•4可变气门升程与正时式可控式配气机构•可控式配气机构按结构形式可分为：•有凸轮轴的可控式配气机构和无凸轮轴的可控式配气机构。Honda公司的VTEC可变凸轮轴相位式可控配气机构BMW叶片式双VANOS机构BMWValvetronic气门升程调节机构第五节燃料供给系统•燃料供给系统主要由燃油供给机构、进气机构、排气机构组成，其功用是：在发动机工作时，提供大量的空气与适量的燃油进入汽缸进行燃烧，并排出燃烧后的废气。•按使用的燃料不同，可分为汽油燃料供给系统（汽油机）和柴油燃料供给系统（柴油机）。汽油供给机构的组成部件汽油箱的结构形式湿式和干式汽油泵汽油滤清器的结构形式喷油器油压调节器2．柴油供给机构•由于柴油的粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故柴油供给机构均采用高压喷射方法。在压缩行程接近结束时，将柴油喷入汽缸，直接在汽缸内部形成混合气，借缸内的高温高压产生自燃。因此，柴油机供给机构的组成构造与汽油机有很大区别。•目前，常见的柴油供给机构有机械高压脉冲式柴油供给机构和电控式柴油供给机构。机械脉冲高压式式柴油供给机构孔式喷油器和轴针式喷油器机械式分配喷油泵电控喷油泵时间-压力式电控柴油喷射系统柴油供给机构电控偏心轴柱塞式高压油泵高压共轨管电控喷油器的结构形式二、进气机构•进气机构的功用是向发动机提供与发动机负荷相适应的空气或油气混合的可燃混合气。•根据发动机的进气方式，进气机构可分为自然吸气和强制增压进气两种类型。自然进气机构的结构形式机电混合式节气门体进气总管和进气歧管的结构形式奔驰SLK发动机螺旋式可变进气歧管新款宝马745的无极调节式进气歧管无极调节式进气歧管的工作原理空气中冷器的结构形式空气增压器的结构形式鲁兹式机械增压器奔驰C200K机械增压进气机构涡轮增压器的结构形式涡轮增压器的工作原理三、排气机构•排气机构的功用是将油、气的混合气在缸内燃烧后形成的燃烧废气，顺畅地从发动机中导出。•该机构主要由排气歧管、排气管、消声器和三元催化转换器（汽油发动机）组成。排气机构的结构形式三元催化转换器的结构形式第六节发动机点火系统•点火系统的功用就是按