汽车发动机构造课件

汽车的总体构造1）发动机2）底盘3）车身4）电气设备发动机是将化学能转变为机械能并输出，为汽车运行和发电机、空调、动力转向等其他系统的工作提供动力的机器。曲柄连杆机构配气机构燃油供给系润滑系冷却系起动系点火系第二章汽车发动机§２－１发动机工作原理和总体构造桑塔纳发动机结构示意图现代汽车发动机主要采用四冲程往复活塞式内燃机，具有功率大、热效率高、体积小、质量轻、操作简单、便于移动、起动性好等优点。§2.4发动机的分类冷却方式分水冷发动机风冷发动机燃料冲程四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机的分类气缸数单缸发动机多缸发动机气缸的排列单列式发动机双列式发动机（双列发动机两列之间的夹角小于180°的，又称为Ｖ型发动机）进气系统是否采用增压方式增压式（强制进气）非增压式(自然吸气）一、单缸四冲程汽油机基本工作原理汽车发动机构造复杂，但基本结构由多个单缸机组成。单缸发动机结构示意图汽缸盖上装有火花塞，并有进、排气道，进、排气门控制其开闭。气缸盖上还装有喷油器，喷油器喷出的汽油与空气按一定比例混合进入气缸，被上行的活塞压缩，经火花塞点火燃烧，气体燃烧产生的热能推动活塞下行，并通过连杆将力传给曲轴，使曲轴转动，由曲轴将力矩输出。（一）、单缸四冲程汽油机的基本工作原理：（二）、基本术语发动机基本术语说明如上图所示：1.上止点活塞在离曲轴回转中心最远处时，与活塞顶最高点相对应的气缸壁上的某一点（或其一位置），称为上止点。2.下止点活塞在离曲轴回转中心最近处时，与活塞顶最高点相对应的气缸壁上的某一点（或其一位置），称为下止点。3.活塞冲程活塞由一个止点向另一个止点运动一次的过程，称为活塞的一个冲程。4.活塞行程活塞由一个止点向另一个止点移动的距离，称为活塞行程，用S表示。5.曲柄半径曲轴与连杆下端（大头）的连接中心至曲轴回转中心的距离，称为曲轴半径，用R表示。6.气缸工作容积活塞从上止点到下止点所扫过的容积，称气缸工作容积或气缸排量，用Ｖh表示。多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机工作容积或发动机排量，用VL表示。7.燃烧室容积活塞在上止点时，活塞上方的容积，称为燃烧室容积，用Vc表示。8.气缸总容积活塞在下止点时，活塞上方的容积，称为气缸总容积，用Va表示。Ｖa=Vc+Vh9.发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和即为发动机排量。发动机基本术语说明如上图所示：10.压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值，称为压缩比，用ε表示。ε＝Ｖa/Vc=（Ｖc+Vh）/Vc表示气缸内的气体被压缩的程度，或者说体积缩小的倍数。压缩比越大，则发动机热功转化的热效率越高。柴油机为保证柴油自燃的最小压缩比约为12，一般为16-22；汽油机的压缩比一般为7-11。发动机基本术语说明如上图所示：11.工作循环在气缸进行的每一次将燃料的热能转化为机械能的一系列连续过程，称为发动机的一个循环。对于往复活塞式发动机，凡是活塞往复四个单程才能完成一个工作循环的，称为四行程发动机；活塞往复两个单程即完成一个工作循环的，称为二行程发动机。发动机基本术语说明如上图所示：发动机的工作循环周而复始，不断将热能转化为机械能，连续将动力输出。一）单缸四冲程汽油机的工作过程（三）、单缸四冲程汽油机的工作循环：曲柄旋转两圈，活塞上下往复四个行程完成一个工作循环。进气行程－压缩行程－作功行程－排气行程二）单缸四冲程汽油机的工作循环：（四）单缸四冲程汽油机工作循环各个行程的工作特点一）进气行程活塞在上止点开始排气门关闭活塞在上止点时开始进气门开启活塞曲柄转角0°~180°特点：活塞上方气缸容积增大，产生真空，将空气与汽油的混合气吸入气缸；混合气被气缸壁和上一循环形成的残留气体加热，提高了温度，形成了工作混合气。二）压缩行程活塞在下止点时开始进气门关闭活塞在下止点时开始排气门关闭活塞特点：随着气缸容积的减小和气流的扰动，压力和温度升高，气油和空气间的混合更加完善，为混合气燃烧做准备。曲柄转角180°~360°三）作功行程进气门关闭排气门关闭活塞曲柄转角360°~540°特点：压缩行程末期，火花塞点火，混合气迅速燃烧，缸内压力急剧升高，推动活塞下行，通过连杆使曲轴旋转，将力矩输出。四）排气行程进气门关闭活塞在下止点时开始排气门打开活塞残余废气特点：活塞上行，将燃烧后的废气压出。曲柄转角540°~720°二、单缸四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气二、单缸四冲程柴油机的工作原理一）工作原理：柴油机在进气行程吸入纯空气，压缩行程中压缩纯空气，在压缩行程终了时，安装在气缸盖上的喷油器将经喷油泵加压的高压柴油以雾状喷入气缸内的高温、高压空气中，柴油与空气迅速混合自燃，推动活塞作功。二、单缸四冲程柴油机的工作原理二）与汽油机的比较：1、特点：汽油机：转速高（最高可达5000~6000r/min）、质量轻、噪声小、易起动、成本低。在轿车和中小型载货汽车上广泛应用。柴油机：压缩比高，热效率较汽油机高，相同排量的柴油机比汽油机省油30%左右，燃料经济性较好。2、柴油机的着火方式为压燃式，没有火花塞。其燃料供给系与汽油机也有较大区别。二、单缸四冲程柴油机的工作原理3、四冲程柴油机的活塞、曲轴的运动与汽油机相同，但工作循环有所不同。3.1、共同点：3.1.1、每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。3.1.2、只有作功行程产生动力。思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？3.2不同点汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器一）、结构特点：多缸发动机有多个结构相同的气缸，共用一个缸体，共用一根曲轴，曲轴上曲拐布置使各缸作功行程均匀布置在720°曲轴转角内，使发动机的功率符合使用要求，且运转平稳。二）、四冲程直列四缸发动机发火间隔角为720°/4=180°。四个曲柄布置在同一平面内，相邻两工作缸曲柄夹解为180°，曲柄每转180就有一个气缸作功。三、多缸发动机的结构特点：三）、发火次序有两种排列方法：即1-2-4-3或1-3-4-2.三、多缸发动机的结构特点：连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮■配气机构■曲柄连杆机构§２－２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零件。单缸四冲程汽油机的工作过程§２－２曲柄连杆机构（一）、功用：将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。§２－２曲柄连杆机构（二）、组成：一、机体组（气缸体、曲轴箱组）：气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳二、活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆三、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器一、机体组机体组是发动机的骨架，安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷，其内部有油道和水道。主要由汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、油底壳和汽缸等组成。1、气缸体—曲轴箱组1.1水冷发动机的汽缸体和曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体—曲轴箱，简称为汽缸体。一般采用铸铁或铝合金材料铸造而成。1、气缸体—曲轴箱组1.2汽缸体的功用和结构：是发动机的装配基体。上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔（气缸），下半部为支承曲轴的曲轴箱，用于安装和保护曲轴，也可用于安装发动机附件。其内腔为曲轴运动的空间。气缸体内部铸有冷却水套和润滑油道，还铸有许多加强筋。气缸是活塞运动和燃烧的主要场所，如果磨损严重，将导致发动机功率下降、油耗增高、起动困难等。现代汽车发动广泛采用在气缸内镶入气缸套，形成气缸工作表面。气缸套用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长其使用寿命，同时便于修理和更换。2、汽缸盖2.1功用：封闭汽缸上部，并与活塞顶部、汽缸壁共同构成燃烧室。同时，汽缸盖也为其他零部件提供安装位置。一般采用铸铁或铝合金材料铸成。2、汽缸盖2.2组成：与气缸体相通的冷却水套、进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道、燃烧室、火花塞座孔或喷油器座孔、上置凸轮轴式发动机的气缸盖上还有用以安装凸轮轴的轴承座。3、汽缸垫3.1安装位置：3.2功用：3.3结构特点：3.4注意：3、汽缸垫缸体与缸盖之间。保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、漏油。金属与石棉和粘合剂压制，有一定弹性，水套孔、气缸孔、油道孔、螺栓孔均有镶边。3.4.1安装汽缸垫时，应把光滑的一面朝向汽缸体，否则容易被高压气体冲坏。3.4.2如果气缸盖由铝合金制成，则装配最后必须在发动机冷态下拧紧；3.4.3铸铁气缸盖则应该在发动机热态时最后拧紧。4、油底壳4.1功用：4.2结构：贮存机油并封闭曲轴箱。一般采用薄钢板冲压而成。装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。底部装有放油螺塞（其上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减轻磨损）。在曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。4、油底壳二、活塞连杆组组成：主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件组成。功用：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。二、活塞连杆组1、活塞二、活塞连杆组1、活塞1.2组成：1.1功用：它与气缸盖共同构成燃烧室，承受汽缸中气体的压力，并通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。同时也是燃烧室的组成部分。由顶部、头部、裙部组成。一般采用高强度铝合金制成。1、活塞1.2.1活塞顶部功用：是燃烧室的组成部分，承受高温气体的压力。类型：可制成各种形状，以促进可燃混合气的形成与燃烧。平顶、凸顶、凹顶、成形顶。1、活塞1.2.2活塞头部第一道活塞槽与最后一道油环槽之间的部分。功用：加工有环槽，以安装活塞环。特点：3～4道环槽，油环槽底部有泄油孔或泄油槽。头部工作条件最恶劣，应离顶部远些。1、活塞1.2.3活塞裙部裙部自油环槽下端面至活塞最下端的部分，包括销座孔。1、活塞1.2.3活塞裙部功用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。2、活塞环分类：气环和油环两类2、活塞环2.1气环：作用：保证活塞与气缸壁间的密封，防止漏气，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。一般发动机上装有2~3个气环。2.2油环：作用：刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上布上一层均匀的油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外油环还起到封气的辅助作用。通常发动机上每个活塞装有1~2道油环。3.1功用：连接活塞与连杆小头，并将活塞承受的气体压力传给连杆。3、活塞销3.2构造：空心管状，外表面为圆柱形，内孔形状有圆柱形、截锥形和组合形。4、连杆：4.1.功用:连接活塞与曲轴，将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动，将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。4.2.组成:连杆小头、杆身和连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。三、曲轴飞轮组起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮曲轴曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他零件和附件组成。三、曲轴飞轮组1、曲轴1.1功用将活塞连杆组传来的力转变成转矩然后通过飞轮输出力矩对外输出，并驱动配气机构及其他辅助装置（如发电机、水泵、风扇等）工作。1.2结构前端轴连杆轴颈曲轴主轴颈后端轴平衡重曲拐曲柄1、曲轴1.2组成1、曲轴主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、曲轴前端和后端凸缘。一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。曲轴前端第一道主轴颈之前的部分，其上装有正时齿轮（驱动凸轮轴）、带轮（驱动风扇和水泵）。连杆轴颈和主轴颈上钻有油孔，并有斜向油道相通，再与机体的主油道相连通，从而对轴颈及轴承进行润滑。中、小型发动机的曲轴前端还装有起动爪。三、曲轴飞轮组2.1结构特点：2.1.1中间薄、轮缘厚，转动惯量大。2.1.2压装有起动齿圈。2.1.3有点火正