汽车发动机构造-曲柄连杆机构

汽车发动机构造与维修1第3章曲柄连杆机构本章主要内容：1、曲柄连杆机构的组成2、机体组3、活塞连杆组4、曲轴飞轮组作用：将燃料燃烧的热能转换为机械能，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将能量传输出去汽车发动机构造与维修2第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成一、组成：机体组活塞连杆组曲轴飞轮组汽车发动机构造与维修31、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修42、活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销和连杆等气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修53、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮飞轮螺栓曲轴第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修64、工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣。工作条件:高温,高压,高速,化学腐蚀第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修75、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气体压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。PPjPCF第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修81）、气体压力：气体压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP，SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。(a)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPSPPpRPTP第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修9(b)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPPSPRPTP第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修10第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成结论：在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上个处的磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也是不均匀的。汽车发动机构造与维修112）、往复惯性力Pj：指活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯性力。其大小：与机件的质量及加速度成正比；其方向：总是与加速度的方向相反。Pj第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成往复惯性力使发动机产生上下震动汽车发动机构造与维修12第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成规律：a）当活塞向下运动时，前半程是加速运动，惯性力向上；后半程是减速运动，惯性力向下b）活塞向上运动时，前半程是减速运动，惯性力向下；后半程是加速运动，惯性力向上c）在上下止点：活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；d）在行程中部：活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零汽车发动机构造与维修133）、离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。Pc第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成汽车发动机构造与维修144）、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。F第3章曲柄连杆机构§3.1曲柄连杆机构的组成因为较小，故分析时忽略汽车发动机构造与维修15第3章曲柄连杆机构§3.2机体组功能：机体是构成发动机的骨架，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，机体必须要有足够的强度和刚度组成：机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成汽车发动机构造与维修16一、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组汽车发动机构造与维修17气缸体的分类1、根据气缸的排列方式（1）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。（3）对置式：是V型的特殊形式。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组汽车发动机构造与维修18第3章曲柄连杆机构§3.2机体组结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。汽车发动机构造与维修19第3章曲柄连杆机构§3.2机体组高度小，总体布置方便。汽车发动机构造与维修20油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组汽车发动机构造与维修21第3章曲柄连杆机构§3.2机体组名称性能应用一般式（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。492Q汽油机，90系列柴油机。（中小型）龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。（大中型发动机）捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承6135等负荷较大的柴油机上。汽车发动机构造与维修22第3章曲柄连杆机构§3.2机体组3）根据冷却方式不同1-汽缸2-水套3-汽缸盖4-燃烧室5-汽缸垫发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套1-汽缸体2-汽缸盖3-散热片发动机用空气冷却时，在汽缸体和汽缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分汽车发动机构造与维修23第3章曲柄连杆机构§3.2机体组(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。(2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。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。4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体汽车发动机构造与维修24二、气缸套目的：解决成本与寿命之间的矛盾。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。汽车发动机构造与维修25第3章曲柄连杆机构§3.2机体组2）湿式气缸套外表面直接与冷却水直接接触；壁厚5～9mm；外表面加工较粗糙；设置有漏水密封装置；冷却效果优于干式；刚性差；多用于车用柴油机上。1）干式气缸套外表面不直接与冷却水接触；壁厚1～3mm；外表面加工精度高，与气缸孔配合紧密，不易漏水、漏气。多用于功率较小的汽油机上。干式气缸套湿式气缸套1~3mm5~9mm0.05~0.15mm汽车发动机构造与维修26第3章曲柄连杆机构§3.2机体组1、作用封闭气缸上部；与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室；是配气机构的多数零件的安装机体。2、组成气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。3、工作条件和材料1）工作条件：受到高温、高压的冲击；受到腐蚀作用。2）材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金（汽油机用）三、气缸盖汽车发动机构造与维修27第3章曲柄连杆机构§3.2机体组4、结构形式1）整体缸盖：一台发动机一个气缸盖。特点：结构较紧凑，零件数目少，成本低，发动机的总长度减少；但刚性差，易变形，使得发动机的密封性下降，系列化程度差，加工报废率高；适用于缸径105mm的发动机。汽车发动机构造与维修28第3章曲柄连杆机构§3.2机体组2）块状缸盖：2缸或2缸以上共用一个缸盖。适用于105mm缸径160mm的发动机。3)单体缸盖：一缸一个缸盖。缸径105mm可用；缸径120mm的优先采用；缸径160mm都采用汽车发动机构造与维修29第3章曲柄连杆机构§3.2机体组5、缸盖的拆卸与安装多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分2～3次。拆卸相反顺序。对角、分次、由内向外（拆卸时是由外向内）铝合金缸盖冷机拧紧即可；铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次汽车发动机构造与维修30第3章曲柄连杆机构§3.2机体组四、汽油机燃烧室（柴油机燃烧室在柴油机燃料供给系中详细介绍）1、要求（1）有利于提高热效率（2）有利于排气净化（3）有利于换气（4）有利于燃烧平静（5）有利于组织气流运动，使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动汽车发动机构造与维修31第3章曲柄连杆机构§3.2机体组2、几种典型燃烧室（1）盆型燃烧室：优点：结构简单，工艺性好、成本低，可形成挤气涡流。缺点：结构不够紧凑；换气质量较差；燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。使用车型：捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机有采用。盆型燃烧室汽车发动机构造与维修32第3章曲柄连杆机构§3.2机体组（2）楔型燃烧室：优点：结构简单，较紧凑，散热面积小、热损失少；能形成挤气流气门斜置，气流导流较好，充气效率高；缺点：火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长,燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。使用车型：切诺基轿车发动机采用。楔形燃烧室汽车发动机构造与维修33第3章曲柄连杆机构§3.2机体组（3）半球形燃烧室：优点：气门成横向V型排列，气门头部直径较大，换气效果好；火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高，动力性、经济性最好。CO和HC排放最少，而NO的排放较高。缺点：配气机构复杂，工作较粗暴。使用车型：多用于高速汽油机。在轿车发动机上被广泛地应用例如桑塔纳、夏利、富康等半球形燃烧室汽车发动机构造与维修34第3章曲柄连杆机构§3.2机体组（4）双球形燃烧室：由两个球形构成。可布置较大直径的气门或采用多气门形式，很容易获得压缩涡流。缺点是燃烧室形状复杂，散热面积较大，经济性差。汽车发动机构造与维修35第3章曲柄连杆机构§3.2机体组（5）多气门蓬形燃烧室：由半球形发展而成。结构紧凑，提高发动机的充量系数；火焰传播距离短，可采用较高压缩比。国产夏利、富康及欧宝V6、奔驰320E、等国外许多车型均采用此种燃烧室。汽车发动机构造与维修36五、气缸垫1、作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油。2、材料：有弹性、耐热性、耐压性。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组汽车发动机构造与维修373.种类（1）金属—石棉垫：外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。（2）金属骨架—石棉垫：以编织的钢丝网或有孔钢板为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。（3）纯金属垫：由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。4、安装注意：金属皮的金属—石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组汽车发动机构造与维修38六、油底壳1、功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。2、构造：（1）用薄钢板冲压而成。（2）内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。(3)最低处有放油塞(磁性)(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。第3章曲柄连杆机构§3.2机体组放油螺塞密封垫稳油板汽车发动机构造与维修39第3章曲柄连杆机构§3.3活塞连杆组活塞组：活塞、活塞环（气环、油环）、活塞销、卡环等。连杆组：连杆、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套、连杆螺栓等。汽车发动机构造与维修40汽车发动机构造与维修41第3章曲柄连杆机构§3.3活塞连杆组一、活塞1、作用(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转2、工作条件（非常恶劣）三高：