发动机构造.

学习情境三汽车发动机学习情境三汽车发动机【教学目标】1.能够熟练阅读汽车发动机资料，获得相关信息。2.掌握汽车发动机的工作过程及其他相关的基础知识。3.掌握发动机曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油供给系统的构造和工作原理等知识。4.学习与客户沟通的技巧，指导客户正确理解汽车发动机工作过程及其他相关的基础知识5.使学生具备对汽车汽油机进行结构分析和常规维护的基础知识。学习情境三汽车发动机发动机剖面图学习情境三汽车发动机一汽车发动机的工作原理（一）发动机的基本术语发动机是汽车的动力装置，其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。发动机主要有汽油机、柴油机、天然气机（液化石油气）等。1.上止点活塞在气缸里作往复运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置。2.下止点活塞在气缸里作往复运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置。学习情境三汽车发动机(a)活塞位于上止点(b)活塞位于下止点学习情境三汽车发动机3.活塞行程活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离。一般用S表示，曲轴旋转180°。4.曲柄半径曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离。一般用R表示。一个活塞行程等于曲柄半径的两倍，即S=2R。5.气缸工作容积活塞从上止点到下止点所扫过的容积。一般用Vℎ表示。6.燃烧室容积活塞位于上止点时活塞顶上部的气缸空间。一般用V𝑐表示。学习情境三汽车发动机7.气缸总容积活塞位于下止点时活塞顶上部的气缸空间。一般用V𝑎表示。8.发动机排量多缸发动机各气缸工作容积的总和。一般用V𝐿表示。9.压缩比压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气缸内气体的压缩速度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比。一般用ε表示。10.工作循环包括进气、压缩、膨胀和排气等过程的周而复始的循环。即发动机完成进气、压缩、膨胀和排气四个过程叫做一个工作循环。学习情境三汽车发动机（二）四冲程汽油机和四冲程柴油机工作原理1.四冲程汽油机工作原理1学习情境三汽车发动机(1)进气行程活塞由曲轴带动由上止点向下止点运动，此时排气门关闭，进气门开启。由于活塞下移，气缸内容积逐渐增大，形成一定的真空度，于是经燃料供给系形成的可燃混合气，通过进气门被吸入气缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气停止。2学习情境三汽车发动机(2)压缩行程进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。在压缩行程中，气缸内容积逐渐减小，由于进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，活塞到达上止点时，压缩结束。在压缩过程中，气体压力和温度同时升高，并进一步均匀混合。2学习情境三汽车发动机(3)作功行程在压缩行程末了，进气门和排气门均关闭，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体温度、压力迅速升高并膨胀，从而推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴转动作功，活塞到达下止点时作功结束。2学习情境三汽车发动机(4)排气行程在作功行程结束后，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下，排出气缸。活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。排出废气是为了下一个工作循环再吸入新鲜空气。排气行程结束时，排气门关闭，同时进气门开启，又开始了下一个工作循环。排气过程和进气过程又合称为换气过程。2学习情境三汽车发动机2.四冲程柴油机工作原理四行程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也包括进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油和汽油的性质不同，使可燃混合气的形成、着火方式等，与汽油机有很大区别.学习情境三汽车发动机排气行程排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸。做功行程压缩行程结束前，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气形成混合气，因为此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度，柴油立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷射边混合边燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞下行作功。进气行程在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气。压缩行程因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体的压力和温度比汽油机的压力和温度高。学习情境三汽车发动机柴油机与汽油机的不同之处：（1）汽油机的混合气是在气缸外部形成的，而柴油机的混合气是在气缸内部形成的。柴油机在进气行程时，被吸入气缸内的是纯空气。（2）汽油机在压缩终了时，靠火花塞强制点火，而柴油机则靠自燃。由此可见，四冲程发动机的每一个工作循环中只有一个行程是作功的，其余三个行程是为作功行程作准备的。因此，进气行程、压缩行程和排气行程被称为“辅助行程”。学习情境三汽车发动机二汽车发动机基本构造介绍（一）发动机的总体构造汽油发动机由两大机构和五大系统组成。两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统点火系统冷却系统润滑系统启动系统学习情境三汽车发动机柴油发动机由两大机构和四大系统组成。两大机构四大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统润滑系统启动系统3学习情境三汽车发动机发动机总体构造示意图学习情境三汽车发动机（二）发动机主要工作部件和工作系统1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部件。曲柄连杆机构由活塞、连杆和曲轴等组成。活塞连杆曲轴学习情境三汽车发动机2.配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。学习情境三汽车发动机3.冷却系统冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。学习情境三汽车发动机4.润滑系统润滑系统的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系统通常由润滑油油道、润滑油油泵、润滑油滤清器和一些阀门等组成。学习情境三汽车发动机6.点火系统点火系统是汽油发动机特有的系统。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠火花塞产生的电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内，按时在火花塞电极间产生电火花点燃可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。学习情境三汽车发动机7.启动系统发动机启动：曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动怠速运转的全过程。发动机启动系：完成启动过程所需的装置。要使汽车发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，使气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，使发动机自行运转工作循环才能自动进行。学习情境三汽车发动机三曲柄连杆机构（一）曲柄连杆机构的功用和组成1.功用曲柄连杆机构是发动机实现能量转换的主要机构。它的功用是把燃气作用在活塞顶上的往复力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。2.组成曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组所组成。4学习情境三汽车发动机（二）曲柄连杆机构工作环境分析1.曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，要承受高温，高压，高速和化学腐蚀作用，具体如下：发动机工作时，曲轴告诉旋转，活塞作高速往复运动，产生很大的离心力和往复惯性力；活塞顶与高温高压的燃气接触，受到化学腐蚀作用；活塞的润焕条件很差。2.曲柄连杆机构的作用力及传递气体压力往复运动惯性力旋转运动惯性力学习情境三汽车发动机（三）机体组机体组主要包括气缸体、气缸盖、气缸衬垫、气缸套、曲轴箱、主轴承盖、油底壳等机件。机体组是发动机的骨架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零件的装配基体。学习情境三汽车发动机（2）气缸体按结构分①平底式②龙门式③隧道式51.气缸体油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度油底壳安装平面低于曲轴旋转中心气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式a）平底式b）龙门式c）隧道式学习情境三汽车发动机（2）气缸体按排列形式分①直列式②V型③水平对置式④W型5学习情境三汽车发动机学习情境三汽车发动机（3）气缸体按冷却方式分①水冷式：②风冷式以空气为冷却介质的冷却系统称为风冷系；以冷却液为冷却介质的冷却系统称为水冷系。水冷发动机冷却效果较好。风冷发动机有结构简单，质量小，维护使用方便等优点，但是冷却效果相对较差学习情境三汽车发动机（4）气缸体材料（5）气缸体加工方法①灰铸铁②球墨铸铁或优质灰铸铁——强化柴油机③铝合金类型构造性能及应用整体式气缸直接镗在气缸体上强度和刚度好，能承受大负荷，成本高镶嵌式用耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般材料制成的气缸体内降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命学习情境三汽车发动机（6）气缸套气缸套常见的形式有干式气缸套和湿式气缸套。干缸套不直接与冷却液接触，结构简单，密封性好。缺点是传热性较差、温度分布不均匀加工精度要求高、拆装要求也高。湿式气缸套则与冷却水直接接触，易铸造，拆装方便，散热性好。缺点为缸体强度较差，易漏水，漏气。广泛用于柴油机。学习情境三汽车发动机2.气缸盖和气缸垫（1）气缸盖气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸一起形成燃烧室。同时，气缸盖也为其他零部件提供安装位置。要求气缸盖应具有足够的强度和刚度，同时通过良好的冷却，使温度分布尽可能均匀。几种形式的气缸盖a）、b)整体气缸盖；c)块状气缸盖；d)单体气缸盖学习情境三汽车发动机（2）燃烧室当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下的气缸内的所形成的空间。对燃烧室的一般要求是面容比小、结构紧凑、产生适当涡旋、充气效率高和表面光滑。汽油机的燃烧室形状学习情境三汽车发动机（3）气缸垫气缸垫安装在气缸盖和气缸体之间。其功用是填补缸体与缸盖结合面上的微观孔隙，保证结合面处有良好的密封性，进而保证燃烧室的密封，防止漏气、漏水、漏油。学习情境三汽车发动机目前应用较多的有以下几种气缸垫一种是金属—石棉缸垫，如图a)及图b)所示。石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。另一种缸垫采用实心金属片制成，如图d)所示。这种缸垫多用在强化发动机上，轿车和赛车上较多采用这种缸垫。学习情境三汽车发动机3.油底壳油底壳的作用是贮存机油并封闭曲轴箱。它一般为薄钢板冲压而成。也有的发动机为达到良好的散热效果，而采用带有散热片的铝合金铸造油底壳。为保证发动机纵向倾斜时机油泵仍能吸到机油，油底壳中部或后部做得较深。有时在油底壳中还设有挡油板，以减轻油面波动。底部装有磁性的放油螺栓，以吸附润滑油中的铁屑，减少发动机的磨损。学习情境三汽车发动机（四）活塞连杆组活塞连杆组由活塞5，活塞环1、2和3，活塞销6，连杆10，连杆螺栓11和连杆轴瓦14等部件组成。活塞连杆组1、2-气环；3-油环刮片；4-油环衬簧；5-活塞；6-活塞销；7-活塞销卡环；8-连杆组；9-连杆衬套；10-连杆；11-连杆螺栓；12-连杆；13-紧固螺母；14-连杆轴瓦学习情境三汽车发动机1.活塞（1）活塞的功用及工作条件活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸共同组成燃烧室。活塞的工作条件有作用在活塞上的气体力和往复惯性力；活塞顶接触的高温燃气；活塞沿气缸壁的相对滑动，润滑条件差，磨损严重。（2）活塞材料汽车发动机广泛采用铝合金活塞，只有极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。学习情境三汽车发动机（3）活塞构造活塞由顶部、头部和裙部3部分构成。学习情境三汽车发动机学习情境三汽车发动机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关，常见形状有三种：平顶：结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀。凸顶：活塞顶部凸起呈球状，顶部强度高，对气流起导向作用，有利于改善换气过程，多用于二冲程发动机。凹顶：活塞顶部呈凹坑形状，有利于可燃混合气的燃烧，多用于柴油机。学习情境三汽车发动机a)平顶；b)凹