内燃机构造课件.

多媒体教学片汽车工程系童敏勇§第一章发动机概述§第二章曲柄连杆机构§第三章配气机构§第四章汽油机供给系§第五章柴油机供给系§第六章润滑系§第七章冷却系§汽车概述§第一章发动机概述§第一节发动机常用术语§第二节发动机工作原理§第三节发动机分类§第四节发动机的编号§第五节发动机总体构造§汽车定义：由动力驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道、无架线承载车辆。§主要作用：载运人员和货物；牵引车辆；特殊用途等。§汽车工业是国家的支柱产业，是一个国家工业发展水平的标志。汽车概述汽车类型§GB/T3730.1-2001§乘用车passengercar§商用车辆commercialvehicle乘用车§主要用于载运乘客及其随身行李或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。§乘用车又分11小类乘用车分类乘用车分类（1）§普通乘用车saloon（sedan）§活顶乘用车convertiblesaloon§高级乘用车Pullmansaloon§小型乘用车coupe§敞篷车convertible（opentourer）§仓背乘用车hatchback以上一般可称做轿车乘用车分类（2）§旅行车stationwagon§多用途乘用车multipurposepassengercar§短头乘用车forwardcontrolpassengercar§越野乘用车off-roadpassengercar§专用乘用车specialpurposepassengercar旅居车motorcaravan防弹车armouredpassengercar救护车ambulance殡仪车hearse商用车§用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。乘用车不包括再内。商用车分类商用车分类（1）§客车bus小型客车minibus城市客车city-bus长途客车interurbancoach旅游客车touringcoach绞接客车articulatedbus无轨电车trolleybus越野客车off-roadbus专用客车类specialbus商用车分类（2）§半挂牵引车semi-trailertowingvehicle§货车goodsvehicle普通货车generalpurposegoodsvehicle多用途货车multipurposegoodsvehicle全挂牵引车trailertowingvehicle越野货车off-roadgoodsvehicle专用作业车specialgoodsvehicle专用货车specializedgoodsvehicle汽车的总体构造§由四部分组成：1.发动机2.底盘3.车身4.电器设备第一章发动机概述§发动机是发出动力的机器，是汽车的心脏，是汽车的动力装置，是将一种能量转变为机械能的装置。§目前的传统发动机都是将燃料的化学能转变为热能，再由热能转变为机械动力，并通过底盘的传动系和行驶系驱动汽车行驶。第一节发动机常用术语§上止点：活塞顶离曲轴中心线最远的位置§下止点：活塞顶离曲轴中心线最近的位置§活塞行程（S）：上下止点间的距离S=2RS2R上止点下止点上止点下止点工作容积§汽缸工作容积（Vh）：活塞由上止点到下止点运动扫过的容积。§发动机工作容积（排量V1）：发动机全部气缸工作容积之和。§燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时其上方的容积§气缸总容积（Va）：活塞在下止点时其上方的全部容积Va=Vc+Vh§压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比ε=Va/Vc上止点下止点燃烧室容积总容积2R第二节发动机的工作原理§四行程工作原理§四行程汽油机工作原理进气过程§作用：吸入新鲜混合气§活塞运动:从上止点向下止点§曲轴转角:0o~180o§气门状态:进气门打开排气门关闭§终了压力:75~90kPa§终了温度:80~130oC压缩过程§作用：压缩混合气，为燃烧创造条件§活塞运动:从下止点向上止点§曲轴转角:180o~360o§气门状态:进、排气门均关闭§终了压力:800~1400kPa§终了温度:350~400oC做功过程§作用：燃烧高温高压气体膨胀做功§活塞运动:从上止点向下止点§曲轴转角:360o~540o§气门状态:进气门、排气门均关闭§最高压力:2490~3520kPa§终了压力:300~500kPa§终了温度:1200oC排气过程§作用：排出膨胀做功后的废气§活塞运动:从下止点向上止点§曲轴转角:540o~720o§气门状态:进气门关闭、排气门打开§终了压力:105~120kPa§终了温度:600~900oC§综上所述：发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动二周（720℃），进、排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。§发动机一个工作循环：每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环。§四行程发动机特点：发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环。四行程汽油机工作原理四行程柴油机工作原理§四行程柴油机工作原理概略表行程特点终了压力kpa终了温度℃进气行程吸入纯空气pa=80~90Ta=300~400压缩行程压缩纯空气，终了喷油。Pc=3000~5000Tc=750~950作功行程形成与燃烧混合气，膨胀作功Pz=6000~9000Pb=200~400Tz=1800~2200Tb=1000~1200排气行程排出废气Pr=105~120Tr=700~900汽油机与柴油机比较项目汽油机柴油机混合气形成方法缸外混合缸内混合燃烧方式点燃式压燃式性能特点转速高、重量轻、噪音小、经济性差转速低、重量大、噪音大、经济性好二行程工作原理1.进气孔2.排气孔3.换气孔第一个行程§活塞运动:从下止点向上止点§曲轴转角:0o~180o§作用:活塞上方压缩活塞下方进气3.换气孔2.排气孔1.进气孔第二个行程§活塞运动:从上止点向下止点§曲轴转角:180o~360o§作用:活塞上方做功排气活塞下方预压二行程柴油机工作原理二行程柴油机工作原理概略表行程活塞运动作用状况第一个行程从下止点向上止点活塞上方进气、压缩第二个行程从上止点向下止点活塞上方作功、排气二行程发动机的特点§功率提高，当n、Va、ε相同时，理论上其功率是四行程的二倍，实际提高1.5—1.6倍§作功次数多，运转平稳；§结构简单，维修方便；§换气不完善，经济性差。第三节发动机分类§按燃料分：汽油机、柴油机、代用燃料机（天然气）§按活塞运动方式：活塞往复直线运动旋转运动§按冲程：四行程、二行程§按缸数及排列：单缸、多缸、直立直卧、V形§按冷却方式：水冷、风冷第三节发动机分类§按气门布置：侧置、顶置§按凸轮轴布置：顶置、上置、下置§按着火方式：点燃、压燃§按进气方式：自然吸气、增压进气§按混合气形成方式：化油器、层状进气、汽油喷射第四节发动机的编号§8E430Z§492Q6135C-16100Q-18120F前部中部尾部缸数符号行程符号缸径符号机器特征符号变形符号缸数符号§用数字表示汽缸数行程符号§用E表示二冲程，不用此符号表示四冲程缸径符号§用气缸直径的毫米数表示，但不列出小数点后的数字机器特征符号字母代号有途特征字母代号有途特征Q汽车用Z增压T拖拉机用K复合C船用F风冷（无符号为水冷）J铁路牵引用变形符号§用数字表示顺序，与前面的符号用一短横隔开，该数字序号由系列产品的主导厂按产品出现的顺序统一编号第五节发动机总体构造§两个机构：曲柄连杆机构配气机构§五个系统：供给系润滑系冷却系点火系（汽油机）起动系本章课后思考题：1.什么叫上止点、下止点、汽缸工作容积、燃烧室容积、压缩比、发动机排量？2.内燃机运行中，如果连杆弯曲，压缩比会如何变化?3.什么叫发动机循环、四行程发动机、二行程发动机？二行程发动机有何特点？4.举例说明内燃机的编号规则。第二章曲柄连杆机构§第一节曲柄连杆机构受力分析§第二节缸体曲轴箱组§第三节活塞连杆组§第四节曲轴飞轮组第一节曲柄连杆机构受力分析§功用:1.将气体力转换成扭矩2.将活塞的往复直线运动转换为曲轴旋转运动§组成:缸体曲轴箱组活塞连杆组曲轴飞轮组气体力§大小:P=PCπD2/4§方向:沿活塞轴线1.做功行程P{P2{P1T（产生扭矩）R（轴瓦磨损）（缸壁磨损）P为气体力P1为侧向力P2为连杆力T为切向力R为法向力压缩行程作功行程惯性力§大小:F=ma§方向:与加速度方向相反§上半行程：加速度向下惯性力向上§下半行程：加速度向上惯性力向下§危害:活塞换向连杆受拉缸体震动磨损加剧离心力§大小:FC=mRω2§方向:沿曲柄半径向外FCX（水平力）FCY（垂直力）FC{FCX使曲轴磨损变形FCY使缸体震动第二节缸体曲轴箱组§作用:承受发动机负荷，安装各种机件。§组成：气缸体气缸盖气缸垫曲轴箱气缸体§作用:主体骨架支撑运动机件安装所有附件§要求:1.足够的刚度和强度2.耐磨、耐热、耐腐蚀3.结构紧凑、轻巧一般式龙门式隧道式§结构形式1.一般式（492Q）曲轴轴线与曲轴箱下表面在同一平面简单紧凑、高度小、重量轻、刚度差2.龙门式（CA6102Q、EQ6100-1）曲轴轴线高于曲轴箱下表面刚度好、密封简单3.隧道式（少数柴油机）制有安装滚动轴承的孔道刚度更好、但重量大、结构复杂§气缸排列形式直列式双列式（V）卧式气缸套§作用:活塞运动支撑和导向§结构形式§干式缸套：不直接与冷却水接触§刚度好、不易漏水漏气、冷却差、拆装困难§湿式缸套：直接与冷却水接触§冷却好、拆装方便、刚度差、密封困难干式缸套湿式缸套气缸盖与气缸垫§气缸盖§功用：密封气缸上部、并与活塞顶构成燃烧室§结构形式：§整体式§分开式§气缸盖与气缸体的结合a.螺栓从中间向两边分几次拧紧达到规定力矩b.铸铁缸盖，冷态下拧紧一次，热态下再拧紧一次c.铝合金缸盖，冷态下拧紧一次即可§气缸垫§作用：密封气缸§结构形式金属----石棉垫复合式低碳钢汽油机燃烧室§盆形1.结构简单、紧凑2.火焰传距离短，不易爆燃。3.充气性能受影响§契形1.结构简单、紧凑2.进气涡流好3.气门较大，进气性好4.个别部位燃烧不良汽油机燃烧室汽油机燃烧室§半球形1.结构更紧凑，火焰行程短，散热少，不易爆震2.有利于燃烧，排放好3.便于使用大气门、多气门4.低速大负荷时燃烧受影响，结构复杂发动机的支撑§三点支撑汽油机多采用EQ1090，CA1091是一点前，两点后BJ2020是两点前，一点后§四点支撑柴油机多采用第三节活塞连杆组§作用:将气体力传给曲轴§组成:1.活塞2.活塞环3.连杆4.活塞销5.活塞销锁6.轴瓦活塞作用:构成燃烧室承压传力密封散热活塞§工作条件与要求高温----刚度好，导热性好高压----刚度好润滑条件差----耐磨高速往复运动----重量轻§材料1.铝合金:比重小、导热性好、热胀大、强度差2.铸铁活塞的构造§分为：顶部头部裙部§顶部—承压并构成燃烧室A.平顶结构简单，制造方便B.凹顶有利于混合气的形成防止活塞与气门相碰调整压缩比C.凸顶有利于二行程的排气与球形燃烧室配合§头部—用于安装活塞环改善散热结构措施:a.热流形变截面b.火力岸处开绝热槽c.第一道环槽襄耐热护圈d.头部加工多道环形沟槽裙部—导向、传力、承受侧压力筒形鞍形铝合金活塞防“冷敲热拉”的措施1.侧表面形状呈上小下大2.裙部呈椭圆（长轴垂直于销座）销座部位金属多，热膨胀量大侧向力作用顶部气体力作用3.裙部开横向隔热槽和纵向膨胀槽4.活塞销座附近镶入恒范钢片活塞换向敲击§活塞自上向下运动，侧向力向左§活塞自下向上运动，侧向力向右活塞环功用:密封刮油传热气环a.气环的密封原理环的径向弹力和气体侧压力——形成径向密封面活塞上下运动和气体正压力——形成轴向密封面b.断面形状矩形环结构简单，密封性与磨合性差，易产生泵油作用扭曲环密封性、磨合性好，结构复杂扭曲原理：外层拉应力，内层压应力，由于截面不对称，产生一力偶，使环发生扭曲安装:内上，外下梯形环自洁作用好工艺性差桶面环气缸表面适应性好磨合性，密封性好锥面环磨合性好，易磨成矩形环鼻形环刮油能力好，结构复杂油环油环的结构形式普通槽孔式结构简单，刮油性差弹簧胀圈式板