第一章《汽车构造(第2版)-》关文达主编

第一节概述第二节四冲程发动机的工作原理第三节发动机的总体构造第四节发动机的主要性能指标与特性第五节内燃机名称及型号编制规则一、发动机的定义、分类及特点发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。汽车的动力来自发动机。车用发动机可分为活塞式内燃机与燃气轮机两大类。活塞式内燃机按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种。车用内燃机根据其燃料不同分为汽油机和柴油机。第一节概述汽油机是利用化油器将一定数量的汽油和空气混合，或将汽油直接喷入进气管道使汽油和空气混合后再吸入发动机气缸内，用电火花强制点燃使其燃烧，产生热能而膨胀做功。柴油机是利用喷油泵使柴油在高压下由喷油器直接喷入发动机气缸内，并与气缸内已经被压缩的高温空气混合形成混合气，自燃后产生热能而膨胀做功。二、往复活塞式内燃机的分类对于往复活塞式发动机，每一次能量转换都必须经过吸入空气、压缩和输入燃料，使之着火燃烧而膨胀做功，再将生成的废气排出这样一个连续的工作过程。该过程称之为发动机的一个工作循环。根据每一个工作循环所需活塞行程数又可将往复活塞式内燃机分为四冲程发动机与二冲程发动机。若完成一个循环需要活塞往复四个行程的称为四冲程发动机，完成一个循环需要活塞往复两个行程的便称为二冲程发动机。一、发动机结构基本术语单缸汽油发动机的基本构造如图1－1所示。气缸7内装有活塞8，活塞通过活塞销10、连杆11与曲轴14相连接。活塞在气缸内作往复运动，通过连杆推动曲动。为了吸入新鲜空气和排出废气，还设有进气门2和排气门3。第二节四冲程发动机的工作原理图1－1单缸四冲程汽油机结构示意图1—进气管2—进气门3—排气门4—5—火花塞6—气缸盖7—气缸8—9—水泵10—活塞销11—连杆12—13—飞轮14—曲轴15—16—油底壳17—机油泵图1－2示出了发动机能量转换机构的最基本组成及其运动关系和一些基本术语。图1－21—进气门2—排气门3—4—活塞5—连杆6—7—曲柄（1）上止点活塞顶部离曲轴中心最远处，即活塞最高位置。（2）下止点活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置。（3）活塞行程S上、下止点间的距离。（4）曲柄半径R曲轴与连杆大头连接中心至曲轴中心的距离。（5）气缸工作容积Vh活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量。（6）燃烧室容积Vc活塞在上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室，它的容积叫燃烧室容积（单位为L）。（7）气缸总容积Va活塞在下止点时，活塞顶上面整个空间的容积（单位为L）。二、四冲程汽油机的工作原理四冲程发动机每完成一个工作循环需要经过进气、压缩、膨胀（做功）和排气四个行程，对应活塞上下往复运动四次，相应的曲轴旋转了720°（两圈）。四冲程汽油机的示功图如图1－3所示。图1－3四冲程汽油机的示功图a）进气行程b）压缩行程c）膨胀行程（做功行程）d）排气行程三、四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机（压燃式发动机）每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。图1－4为四冲程柴油机示意图。图1－4四冲程柴油机示意图1—喷油器2—喷油泵通常，汽油机由两大机构五大系统组成，柴油机由两大机构四大系统组成（无点火系）。下面以一汽奥迪100型轿车发动机（图1－5）为例，介绍四冲程汽油机的一般构造。第三节发动机的总体构造图1－5一汽奥迪1001—气缸垫2—气缸盖3—火花塞4—活塞销5—曲轴后端封油挡板6—飞轮齿圈7—8—活塞9—油标尺10—连杆总成11—机油集滤器12—中间轴轴承13—放油螺塞14—15—曲轴16—曲轴轴承盖17—曲轴前端封油挡板18—曲轴正时齿轮19—空气20—调整垫片2l—正时齿轮拧紧螺栓22—压紧盖23—空气压缩机带轮24—水泵、发电机曲轴带轮25—正时齿轮下罩盖26—空气压缩机支架27—中间轴正时齿轮28—中间轴29—30—偏心轮张紧机构3l—气缸体32—正时齿轮上罩盖33—凸轮轴正时齿轮34—35—凸轮轴罩盖36—机油加油口盖37—凸轮轴机油挡油板38—凸轮轴轴承盖39—40—气门弹簧41—进气门42—液力挺杆总成43—凸轮轴一、机体组一汽奥迪100型发动机的机体组包括气缸盖2、气缸盖罩盖、气缸体31及油底壳7等。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温、高压的机件。机体作为发动机各机构、各系统的装配基体，其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、燃料供给系、冷却系和润滑系的组成部分。在进行结构分析时，常把机体列为曲柄连杆机构。有的发动机将气缸体分铸成上下两部分，上部称为气缸体，下部称为曲轴箱。二、曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括活塞8，连杆总成10，带有飞轮齿圈6的曲轴15等。这是发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。三、配气机构配气机构包括进气门41、排气门39、液力挺杆总成42、凸轮轴43、凸轮轴正时齿轮33（由曲轴正时齿轮18通过正时传动带29驱动）。其作用是将可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。四、燃料供给系燃料供给系包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气滤清器、化油器、进气歧管、排气歧管、排气消声器等。其作用是根据发动机各种工况要求，配制具有一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，并将燃烧生成的废气排出发动机。五、点火系点火系包括电源（蓄电池和发电机）、分电器、点火开关、点火线圈、火花塞3等。其作用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。六、冷却系冷却系主要包括水泵、散热器、风扇、节温器、水温表以及气缸体31和气缸盖2里铸出的水套等。其功用是散发受热机件的热于大气之中，以保证发动机在最适宜的温度下工作。七、润滑系润滑系包括油底壳7、机油集滤器11、机油泵、限压阀、润滑油道及油管、油温和油压传感器、油温和油压表、油标尺等。润滑系的功用是将润滑油不断地供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。八、起动系包括起动机、冷起动加热器及其附属装置，用以使静止的发动机起动并转入自行运转。红旗CA7220型轿车装用的CA488－3型发动机的纵、横剖面图分别见图1－6a、图1－6b。该发动机为四冲程、直列四缸、水冷、顶置气门、化油器式发动机。图1－6一汽红旗CA488－3型发动机a）纵剖面图图1－6一汽红旗CA4883型发动机（续）b）横剖面图上海桑塔纳轿车装用的汽油发动机如图1－7所示，其结构与一汽奥迪100型轿车发动机基本相同。图1－7上海桑塔纳轿车汽油发动机夏利TJ7100、TJ7100U型轿车装用的TJ376Q型汽油机的结构示意图见图1－8。该发动机质量小、油耗低、噪声小、转速高。图1－8天津夏利TJ376Q型汽油发动机图1－10所示为东风EQ1090E型载货汽车用的东风EQ6100－1型汽油机的纵、横剖面图。其结构的主要特点是：凸轮轴布置在气缸体侧面的中部，且采用齿轮传动。图1－10二汽东风EQ6100－1汽油机图1－10二汽东风EQ6100－1汽油机图1－10二汽东风EQ6100－1汽油机（续）1—风扇2—水泵3—气缸盖4—小循环水管5—进、排气歧管总成6—曲轴箱通风装置7—8—气缸盖出水管9—摇臂机构10—曲轴箱通风管11—气缸体12—后挺杆室盖13—14—飞轮壳15—飞轮16—发动机后悬置螺栓、螺母17—限位板18—发动机后悬置软垫19—20—凸轮轴21—曲轴止推片22—曲轴23—主轴承盖24—机油泵、分电器总成25—活塞、连杆总成26—油底壳27—机油泵28—发动机前悬置软垫总成29—发动机前悬置支架总成30—风扇传动31—正时齿轮室盖及曲轴前油封32—曲轴正时齿轮33—凸轮轴正时齿轮34—35—曲轴箱通风单向阀36—进气管37—绝热垫及衬垫38—空气滤清器39—气缸套40—41—挺杆室衬垫42—挺杆室盖43—分电器44—加机油管和盖45—汽油泵46—47—联轴套48—出水软管49—机油细滤器50—放水阀51—排气管52—53—弹簧54—单向阀55—阀体图1－12所示为意大利产佩尔利尼T20自卸汽车上采用的二冲程柴油发动机。其特点是采用喷油泵和喷油器合为一体的燃料供给系。图1－12二冲程柴油发动机一、动力性指标（1）有效转矩发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用Ttq表示，单位为N·m。（2）有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为发动机的有效功率，用Pe表示，单位为kW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。第四节发动机的主要性能指标与特性二、经济性指标一般用燃油消耗率表示发动机的经济性指标。燃油消耗率指发动机每发出1kW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位），称为燃油消耗率，用be表示。很明显，燃油消耗率越低，燃油经济性越好。三、发动机速度特性发动机速度特性指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。试验时，当节气门开度达到最大时，所得到的速度特性称为发动机外特性。相应地把在节气门其他开度情况下得到的速度特性称为部分特性。发动机外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。图1－13为汽油发动机外特性。图1－13汽油发动机外特性图1－14中表示某汽油发动机的一组特性曲线。图1－13汽油发动机外特性Ⅰ表示相应于节气门全开时的外特性曲线，Ⅱ、Ⅲ分别表示节气门开度依次减小所得到的部分特性曲线。一、GB/T725—1991主要内容简介我国于1991年对内燃机的名称和型号编制方法重新审定颁布了国家标准（GB/T725—1991）。该标准的主要内容如下：1）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。第五节内燃机名称及型号编制规则2）内燃机型号由下列四部分内容组成：内燃机型号编制示例：汽油机：1E65F——表示单缸，直列二冲程，缸径65mm、风冷、通用型。4100Q——表示四缸、四冲程，缸径100mm、水冷、汽车用。CA6102——表示第一汽车制造厂制造、六缸、四冲程、缸径102mm、水冷、汽车用。柴油机：165F——表示单缸，四冲程，缸径65mm，风冷。R175——表示单缸，四冲程，缸径75mm、水冷，通用型。R175ND——表示单缸，四冲程，缸径75mm，凝气冷却，发电机组用（R含义同上）。