汽车发动机构造与原理备课

汽车发动机构造与原理备课 1782年瓦特发明了曲柄连杆机构促进了机绪论 械加工，材料，及蒸汽机的完善。 一(现代汽车的定义: 一起入蒸汽汽车的大发展和普及单人，双 车身具有动力装置，具有4个或4个以人，轻便客车，二层大巴士„„ 上的车轮，非轨道且无架线，可以单独 行驶，并完成运载任务的车辆。 现在看来，还应包括电动汽车 现代汽车的出现首先应归功于内燃机的发 广义上来说也包括汽车列车。 明 1876德国人奥托创造了 容四冲煤气机 1881英国人克勒克发明了二冲程内燃机 二(世界汽车发展简史 1883英国人司派尔发明了第一台四冲程汽 但卡尔?奔驰先申请专利 (一)广义汽车(蒸汽汽车)1769~1886 即1886年的3743号专利 1796法国军事工程师 尼古拉斯?约瑟故汽车历学者把发明世界上第一辆汽车 夫?居诺发明了世界上第一辆用的桂冠授予奔驰的三轮汽车。 来牵引大炮的蒸汽汽车。 2( 马车改制汽车的高潮(1886~1899) 第一辆汽车的诞生，在欧洲的英国 意大利，法国，美国的权贵们为了炫耀自 1801英国发明家理查德?特莱?维西己的财富和地位，纷纷把马车改制成由内 克制成了世界上第一辆由蒸汽机燃机驱动的汽车。 驱动的公路机动车。 (二)现代汽车(内燃机汽车)1886~ 3( 世界上第一批汽车厂的诞生1( 第一辆汽车的发明 (1899~1914) 1886德国人卡尔?奔驰和戴姆勒在德戴姆勒——奔驰公司 德国 国的二个地方同时创制成功了福特 美国 由单缸汽油机驱动的汽车。 罗尔斯?罗依斯 英国 标致;雪铁龙 法国 菲亚特 意大利 不是: 何种车辆可以叫做汽车: 主要重点解决汽车机械工程学上的 1(有动力装置 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 2(少于四个轮子不算 3(有轨道，如火车 问题，批量比较小，敞蓬，活动布蓬 4(有架线，电车 5(可以单独行驶，完成运载任务。 货物，人员。 4( 扩大应用范围，提高车速 完善机械工程学性能，降低成本 经历两个阶段 油机 1883德国人戴姆勒 7( 汽车的节能，环境，安全，方便及电 子化。(1980~ 把马车改成由汽油机驱动没有马的马车。 汽车的出现，它与马车相比所具有的优点。 中产阶段也非常想拥有，这样汽车，但没有 钱支付昂贵的改制费。 1915年Ford，酷似轿车，故称轿车。 为了迎合市场的需要，于是诞生了世界 上第一批汽车厂 如车轮:实心?空心 轮径大?小 轮胎窄?宽 灯:油灯?电石灯?电灯 喇叭:气喇叭?电喇叭 方向盘:木制?钢制 即以科学 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 人的形体能力，设计与之1903英国 ?驾驶执照 吻合的机械和器具。 (1915~1950) 应用: 小汽?大客车，货车，其它车辆 改进乘坐条件。 蔽蓬?布蓬?厢形 提高车速:加大发动机功率，单缸?4?6 侧向稳定 降车身高度2.7?2.4?1.9? 1.3~1.4(现在) 车身流线型 VW甲壳虫。 5( 以人为本，汽车设计中的人体工程学 问题 节能——为环境保护 环境——排放，噪音 1949年福特公司提出了汽车设计中安全——防撞 的人体工程学的问题。 电子化——电控发动机，变速器，悬 架 加强了汽车设计中的以人为本的思 想。 8( 未来汽车的发展方向 清洁燃料I、C、E汽车，氢气，液氢 6( 提高汽车的舒适性，安全性和经济电动汽车，PEMFC电动汽车。 性。(1960~1980) 汽车设计中的空气动力学问题 三(国内外汽车工业概况 汽车的可操纵，乘座的舒适性 石油危机冲击?汽车的使用经济性 (一)国外汽车工业概况 汽车工业的特点: 大众VW 汽车工业是资本和技术的集中垄断日产Nissan 为基础，它以高科技有时占领市场以大菲亚特 批量生产方式获得利润。目前全世界汽标致/雪铁龙 车保有量已近6亿辆，全世界产量近雷诺 6000万辆。 汽车是指本身具有动力装置，具有4个或4 个以上车轮，非轨道上架线，可以单独行驶 其中美国，日本产量50? 并完成运载任务的车辆，但广义说来也包括 欧洲 30? 汽车列车。 汽车的分类方法很多，一般可按:用途，动 西方八大汽车集团占世界产量的70? 力装置，行驶道路条件及形式机构的特征来 进行分类。 CO2 特种作业车:商业售货车，环卫代用燃料LPG IGE 车，市政工程，农通用GM 用汽车„„ 福特Ford 丰田Toyota (二) 按动力装置形式分类 (二) 我国汽车工业概况 1( 活塞式内燃机汽车 1956年长春第一汽车制造厂建成投产 汽油车，柴油车，煤气机车 至今经40多年的发展,从无到有的快速 的发展 2( 电动汽车:支流电动机驱动(电 特别是1982年以来更是突飞猛进 能，蓄电池，太阳能) 1980年22万辆(年产) 1989年65万辆(年产) 3( 燃汽轮机汽车:以燃气轮机作为1997年160万辆 动力，功率上升，质量下降，转 矩特性好，油料不限制，耗油上2000年200万辆 升，噪声上升。 四(汽车分类 (三) 按行驶道路条件分类 客车:微，3.5m，轻3.5~7m，中7~10， 1( 公路用车 大10~12，特大，12m。 行驶于公路和城市道路，长，宽， 货车，运货，载负2~6人，微总，1.8t， 高，轴负荷，均受交通法规限制。 轻1.8~6t，中6~14t，重，14t。 (一) 用途分类 2( 非公路用车 1( 普通运输车: 超重，超长，宽，高的专用车， 轿车，客车，货车，牵引汽车 越野汽车。 微，1L，中1.6~2.5，高，4L，普 1~1.6，中高2.5~4。 四( 2( 特种用途车 (一) 汽车产品型号的构成 娱乐汽车:旅游汽车，高尔夫球 场专门汽车，海滩游前，中，尾 玩汽车 (二) 各部所表示的特含义 竞赛汽车:一级方程式竞赛车，1( 长部 拉力赛车。 企业名，或企业所在地， 2( 中部 4 牵引汽车 (1) 车辆类别代号 5 专用汽车 (2) 主参数 6 客车 (3) 产品序号名 7 轿车 3( 尾部汽车分类号 8 空缺 9 半挂车及专用半挂车 五(国产汽车编号规则 (2)主参数代号 用二位阿拉伯数字表示 (一)汽车产品型号构成 对1、2、3、4、5、9车辆种类， 共有三个部分组成 主参数代号为车辆的总质量。 ?—用汉语拼音字母表示 CA1091 ?—用阿拉伯数字 对6主参数代号为车辆长度(m) —用汉语拼音字母或阿拉伯数 客车 CA6440 字均可汉语拼音不能用“I”“O” 对7主参数代号为发动机排量(L 的避免与数字混淆。 轿车 TJ7100 (二)各部分表示的意义 1(首部，企业名称代号 用二个或三个汉语拼音字母表(3)产品序号 示，如一汽CA，二汽EQ，北汽 用阿拉伯数字表示 BJ，上海SH„TJ，JN。 由0，1，2，3„„依次使用 2( 中部，由三个部分组成 3( 尾部 为了便于识别不同车型，使人们能从简单的自重+设计载重 编号上能识别出各种汽车的厂牌，用途和基9牵引汽车 当总质〉100t用三位数字表示 本特征。 第一机械工业部于1959年颁布了汽车当长度〈10M，精确到小数点后一位 行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 并以长度(M)值的十倍数值表示。 汽130-59《汽车产品编号规则》即书上 介绍 精确到小数点后一位，并以其十倍数值表 1988年6月国家技术监督局发布示。 GB9417-88 (1)专用车分类代号 “汽车产品型号编制规则”不适用特种 用反映车辆结构和用途特征的车，该标准也于1989.1.1实施。 三个汉语拼音表示 现在的汽车都采用此规则编制产品型号 结构特征代号: 厢式汽车X，罐式汽车G，专用自1( 车辆类别代号 卸汽车Z，特种结构T，起重举开 车辆类别代号，主参数代号，产品序号 J，仓栅式汽车C SH5020XJH (1)车辆类别代号，用一位阿拉伯 (2)企业自定代号 数字表示。 可用拼音或数字，位数由企业自定 代号 车辆种类 汽车编号举例 1 载货汽车 一汽生产的第二代载货汽车 1 2 越野汽车 总质量9310? 3 自卸汽车 CA1091 二汽生产的第一代越野汽车 2 能，抗制，传动，制动。 总质量7720? EQ2080 上海汽车厂生产的第二代轿车 7 七(汽车行驶的基本原理 发动机排量 2.2321(L) SH7221 (一)汽车等速行驶中的阻力 上海汽车厂上海牌改装的救护车 5 总质量 2055? 1(滚动阻力Ff SH5020XJH ?主要是车轮沿路滚动时轮胎与路面的 变形产生的 六(汽车的总体构造 ?其次，轮胎与路面的摩擦，车轮轴承内 部的摩擦力矩，等等 (一)发动机 它的作用是把所用燃料燃烧后的热F的近似定性分析公式 f 能转化为机械能，并通过汽车底盘的传动系F= u?G f 驱动汽车行驶。 G—为汽车总质量 u—为滚动阻力系数(0.25~0.015) (二)底盘 影响的因素 接受发动机的动力，使汽车产生运动，Ff主要与汽车总重力 并保证正常行驶。 轮胎结构和气压 为完成其任务，底盘包括: 路面性质 ?传动系(离合器，变速器，传动轴，驱主要是车轮滚动时，轮胎与路面的变形产生动桥，方向传动等将发动机的动力传给驱的。 动车轮) 硬路面轮胎变形大 ?行驶系(将汽车名总成部件连接成一整软路面路面变形大 体，起支持全车并保证行驶的作用，车架，如路面凹凸的冲击，高速时轮胎的接地振车桥(从动，驱动)车轮，悬架。 动等,其大小，主要是与载荷及道路状况有 ?转向系(保证汽车按驾驶员选的方向行关， f主要与道路条件有关，一般f的近似驶，带转向盘的转向器的传动机构) 值 ?制动装置，用以减低汽车速度，适用于软砂土路面 0.25 停车，它若干个制动系(每个制动系均由砂和石灰质路面 0.17 供能装置，控制，传动，制动装置) 砂石铺敷路面 0.13 (三)车身 多凹凸石路面 0.08 安置驾驶员，乘客，或货物，除轿车修整过好的砂石路面 0.03 和客车，有一整体的车身外，普通货车是沥青及水泥路面 0.015 由驾驶员和货厢组成。 (四)电气设备 2(空气阻力Fw 电源，起动系，点火系，照明及信 汽车行驶时空气与汽车表面相互摩 擦，及车身前后部的压差产生的。 一般的汽车构造由如下4个部分组成 试验表明影响Fw的主要，?汽车与传动系，离合器，变速器，传动轴，驱动桥 空气的相对速度，?汽车正面投影面积，及行驶系，车架，车轴，驱动桥壳，车轮，悬?汽车外部轮廓和表面质量有关 架 3(上坡阻力Fi 转向系，转向器和传动机构，制动装置，供 是由汽车上坡时的汽车总重量沿路面 方向的分力所产生。 一个反力Ft。 这就牵引力Ft Fi=G?sina Ft从轮胎传到车轮轴力图推动轮轴前段， G—为汽车总重量 足够大，克服最大静摩擦力前，轮轴前移， —坡路路面的水平面的夹角。 驱动轮即滚动，通过行驶系，推动从动轮 滚动，从而起步。 4. 汽车加速阻力 2( 牵引力与汽车行驶状态 汽车加速时除了受到上述二种或三种 阻力外，还受到: (1)若Ft=?F阻 加速阻力Fj 加速阻力是汽车作加速运动时由平移则汽车将持续原行驶速度，保持匀速质量和回转质量的惯性力所产生 行驶状态。 它只存在于加速过程中，且由此清耗的 能量?汽车动能的增加，能被利用。 (2) Ft〉?F阻 则汽车将被加速处于加速度行驶状 Fj的大小近似为 态，直到达到新的平衡。即Ft=?F阻， 高速行驶。 主要与汽外部轮廓和表面质量有关: (3) Ft〈?F阻 则汽车的车速将逐渐降低处于减速 流线型车 0.0015 (0.31) 行驶状态，直至达到新的平衡，甚至停止。 近似流线普通车 0.0025 (0.52) 普通车及公共汽车 0.0035 (0.73) 3( 影响牵引力的因素 卡车及凸出物多的货车 0.0045 (0.93) (1)发动机的功率 Fi的大小与汽车总重量及坡度有关 (2)传动系的传动比 (3)最大附着力F 以对三种阻力的分析可知 在汽车等速行驶过程中: 1)阻力和空气阻力是始终存在的 4( 牵引力增大受附着力的限制。附着作用，2)在一般行驶速度下，Ff是主要，而在高使车轮与路面间的摩擦作用和抗滑作用速情况下Fw是主要的。 综合在一起。 3)上坡阻力仅产生于汽车上坡时，且汽车车轮附着在路面上，作纯滚动，而不产发动机为克服上坡阻力所作的功，并未被白生相对滑动条件 白消耗，而是?汽车的势能，当下坡时势能汽车的动能?，空气阻力?? 能换成汽车的动能。 多余的功，转换为汽车的动能，使车速增加。 在超车，我们看到司机总是加大油门，使发(二) 汽车行驶原理与牵引力 动机的功率增加，因此，可以肯定发动机功 率是影响牵引力的一个因素 1(汽车行驶原理 在上坡或上桥我们可以看到司机除了加油 发动机经传动系，在驱动轮上作用了门外，还要换档，从高速档?低速档，即改一个扭矩Mt 变了传动比。 (欲使车轮旋转)由于车轮与路用附着作因此，在泥泞的道路，或雪地，我们经常看用有阻碍这种运动，在车轮对地面作用一到即使加大油门，挂入抵档，驱动空转，而个周缘力Fe的同时，地面对车轮作用了汽车不能行驶，如果我们在驱动轮下垫点石 头，木块，则汽车能行驶了，在积雪路上，自由吸气式发动机(非增压)依靠活塞经常可以看到轮上捆了防滑链。 下行时气缸内与大气压着自由吸气的发动 增压发动机(强制进气)依靠空气压缩 1( 3汽车发动机分类 机对空气予先进行压缩，提高压力，然后再 送入气缸。 一(根据所用的燃料分类 六(根据气缸数及气缸排列方式分类 这也是内燃机命名的原则，按此分有汽气缸数:单缸机 油机，柴油机，液化石油气(LPG) 多缸机 „„氢气发动机 多缸机气缸排列:直列式 V型，对置 二(根据每一工作循环，所需的活塞行程分 类 凡完成一个工作循环所活塞在气缸里汽油机:可燃混合气的燃烧是靠电火花点燃上，下，四次。 的 四冲程(四行程) 柴油机:可燃混合气的燃烧是靠工质经压缩 二冲程(二行程) 后气缸内的高温而自燃的 三(根据可燃混合气的着火方式分类 发动机工作时，发动机内部的温度很高，必汽车发动机种类繁多，为了表示和区别各种须对受到高温作用的零件进行冷却。 发动机在构造和工作上的特点，通常按照它其它分类，按转速，高，中，低 们不同的特征，如:燃料，工作循环，结构按混合气形成，化油器式，汽油喷射 型式„„ 分成若干类，以便识别和了解 1( 4发动机在汽车上的布置及汽车的驱动 型式 发动机内每发生依次热能机械能的转一(发动机前置，后轮驱动 变，都必须经历进气，压缩，燃烧膨胀，排优:前后轴负荷较均匀，对汽车操纵稳定性，气过程，这样连续发生的过程称为一个工作行驶平顺性，和轮胎寿命长，较有利， 循环。 广泛采用的传统布置及驱动方式，大部分， 货车，客车，及部分轿车。 强制点燃式发动机(汽LPG) 如标致505 压燃式发动机(柴) 二(发动机前置，前轮驱动 优:省去了传动轴，结构紧凑，乘坐的舒四(根据发动机的冷却方式分类 适性提高，由于前轴负荷大，高速行驶时更 为安全，转弯加速时，稳定性好。高速性好。 水冷发动机 发动可纵置，可横置 以液态冷却介质为冷却液 当前轿车中广泛采用的布置和驱动方式 风冷发动机 以空气作为冷却介质 五(根据发动机进气方式分类 三(发动机前置，全驱动 附着力大，具高通过性 MON(马达法辛烷值)低实验条件 苛刻些 四(发动机中置，后轮驱动 (二) 汽油的蒸发性 有利于获得最佳的轴荷分配，提高车辆是评价汽油在一定温度范围内汽 的行驶性能。 油在一定温度范围内汽化难易程度的指标。 主要有二个(馏程，饱和蒸汽压) 五(发动机后置，后轮驱动 1( 馏程 省去传动轴，整车质量轻，机动性好 10?馏分馏出温度 但后轴负荷过大，使车辆操纵稳定性变反映了汽油中轻质馏分的含量 差，且对发动机的操纵距离过长，复杂。 90#，93#，95#70#?70? 发动机支承 该温度低，汽油轻质馏分多，低温下蒸发1、三点支承 性好。 前二后一 492(BJ212) 发动机冷起动性能好 前三 发动机 后一 变速箱处 50?馏分馏出温度 前一后二 均为发动机 CA109 反映了汽油中间馏分的含量 2、四点支承 90#93#95#70#?120 前二后二 NJ130 该温度低，说明汽油的主要部容易挥 它反映了汽油对工况的适应性 第二章 汽车发动机的工作原理 90%馏分馏出温度 反映了汽油中难易蒸发的重质馏分的含2(1概述 量 往复活塞式内燃机是一种在发动机内部，将 燃料中的化学能，转变成机械能的热力机汽油是石油中提炼出来的石油产品汽油机械。 的燃料 2(2汽车发动机的燃料 关于汽油介绍三个内容 从前面介绍汽油机知，汽油机是点燃式一(汽油品质和选用 发动机，而不应发生自燃，若在汽油机工作规格见P23，23，24，表2.1~2.3 过程，发生自燃，则称发动机发生爆燃，工(一) 汽油的抗爆性 作温度上升，噪声振动上升，初小性下降， 是指汽油抵抗自燃的一种能力，以辛严重时，造成发动机损坏。 烷值表示。 2( 3汽车发动机工作原理 汽油自燃温度越高，抗爆能力就越 强，抗爆性。 一(发动机的基本名词术语 评价汽油抗爆性的指标辛烷值，也即汽(一)曲柄半径R mm 油的牌号。辛烷值高，汽油抵抗自燃的能 力强 曲柄与连杆大端的连接中心到曲柄 RON(研究法辛烷值)高 旋转中的距离。 二(四冲程发动机工作原理 (二)上，下止点与活塞行程S (一)四冲程化油器式汽油机工作原理 四冲程汽油机和四行程柴油机，虽然都是四1( 上止点，T.D.C.(Top dead center) 行程发动机，但因为它们使用的燃料不同， 因此它们之间既有共性的东西，也有属于它 活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位们表现自己的个性的部分。 置 为了分析工作循环中气体压力P和相应于2( 下止点，B.D.C(Bottom dead center) 活塞不同位置的气缸容积V之间的变化关 系。经常用发动机循环的示功图即P-V图 活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位1(进气行程(吸入汽油+空气混合气) 置 进气门开启，排气门关闭，活塞从上 止点向下止移动 3( 活塞行程S 曲线r-a表示这一过程 上，下止点之间的距离 进气行程终点压力Pa 0.075~0.09N/m? S=2R Ta 300~400k 2(压缩行程(对混合气进行压缩) 活塞从下止点到上止点(或从上止点到下止 进气门，排气门均关闭，活塞从下止点)称为一个活塞行程，曲轴旋转180。 点向上止点移动 4(气缸工作容积Vn(L) 曲线a- c′-c 活塞从上止点到下止点所扫过的气缸 终点压力 Pc 0.8~1.4N/m? 容积(注意其不包含压缩容积Vc) Tc 600~700k 3(作功行程(燃烧膨胀) 5(气缸总容积Va(L) 进排气门均排关，活塞从上止点向下 活塞位于下止点时，活塞顶上部的气止点移动 缸空间容积 即c-z-b′-b曲线 显见 Va=Vc+Vn 在z点压力达到最高称之为最大爆发6(发动机排量Vh 压力 发动机所有气缸工作容积的总和 Pz 3~5N/m? 温度达到最高 Tz 2200~2800k (四)压缩比 终点压力 发动机气缸总容积与燃烧容积的比 Pb 0.3~0.5N/m? 值 Tb 1300~1600k 其纵坐标为气缸压力P 一般范围，汽(6~11) 其横坐标为气缸容积V 柴(16~22) 1(进气行程 由活塞?气缸内压力降低，空气和汽油(五)一个工作循环 的混合气在大气压作用下进入气缸 发动机的一个气缸工作时每经历一曲线ra，进气始点r压力，Po是因上循次，进气，压缩(燃烧，膨胀)排气这样环剩余废气的影响 一个连续的过程，称一个工作循环。 进气终点压力Pa，Po进气系统的化油 器等阻力造成的 Ta，To?受到进气预热，与缸壁活塞顶 热交换，残留废气的影响 3(作功行程(燃烧膨胀) 2(压缩行程 进，排气门关，活塞从上止点?下止点 压缩行程终止压力Pc取决于压缩比 曲线c-z-b′-b Pc?Tc?可使Pz?作功能力?，但易引起 最高爆发压力Pz=6~9(12)N/m? 爆燃，随着汽油牌号的提高， 有提高的趋 稍后 Tz=1800~2200k 势，因与书上0.6~1N/m? C′为开始点火的位置 终点Pb=0.3~0.4N/m? Tb=1000~1200k 从c开始喷油，经过着火准备，柴油开始3(作功行程 燃烧压力，温度急剧，到z点达到最大 从c′点火开始，经过着火准备期燃料燃 由于此时柴油仍在喷入，因此尽管活塞烧压力急剧?温度?当活塞越过止点稍过已经下行V，但缸内压力可维持不变到z，P.T均达到最大，推动活塞向下运动补充，此时温度达到最高，由在燃烧过程中有一个并通连杆使曲轴，对外输出功，随着活塞?压力不变的过程，柴油机循环过程为等压燃P?b′为排门开始打开的位置，是 烧过程与汽油机有质上的不同。 补充: ?Pc高?Pz也高 在上止点稍后燃烧基本完成， P.Tmax，因此过程容积几乎没有变化故: 等容燃烧过程。 4(排气行程 4(排气行程(排出燃烧 进气门关，排气门开 进气门关闭，排气门打开，活塞从下止 活塞下止点?上止点 点向上止点移动 即b-r曲线 终点 终点压力Pr=0.105~0.12N/m? Pr=0.105~0.12N/m? Tr=800~1200k Tr=700~900k (二)四冲程柴油机工作原理 1(进气行程 由于柴油机是内部混合进燃烧，膨胀，排气。 入的空气，?没有混合气形成装置，即化油 器，所以压力高于汽 1(辅助行程 ?膨胀彻底，终点温度低，且无须预热，所 c为点火开始位置 以Ta也低于汽 缸内压缩，燃烧过程 2(作功行程 2(压缩行程(对空气压缩) 气体力推动活塞下移，通连杆使曲轴旋 ?柴油机是压燃式，柴油的自燃温度(二)二行程柴油机工作原理(自学) 是600k，?必须终点温度自燃温度 (五)二行程发动机与四行程发动机比较: ?柴油机压缩比较大?终点压力，温度均高 于汽 1(在排量，转速，压缩比等参数相同的c′为喷油开始位置 情况下，二行程发动机比四行程发动机功 率可提高50~80% 进、排气门关，活塞从下止点?上止点 曲线a-c′-c 转向外输出功，即缸内燃烧，膨胀，换气(进 终点压力 Pc=3~5N/m? 气，排气) Tc=750~1000k 二个行程完成了一个工作循环，五个工作过 程。 作汽车主要动力的四行程汽油和柴油机，尽 管工作原理有较大的差别，具体结构也各不二行柴油机工作原理与汽油机相似 相同，但作一种往复式内燃机，还是具一些进不同之处 共性的东西。 1)进入是空气 本章将就它们的总体构造，及主要性能2)在燃烧过程，燃烧压力，温度有差别 指标等作一些介绍。 书上介绍的是一扫气泵扫气的其口一气伐 式二冲程柴油机扫气泵的作用相当于1.3.13(2汽车发动机的气缸配置和气缸排列 的曲轴箱予压缩，但压力高于前者 一(气缸配置 2(4汽油机和柴油机的比较 对于排量相同的发动机，气缸数越多， 汽油机 柴油机 则单缸排量就小，每缸尺寸起越小，零件尺 寸也小，n也可提高，功率也可以提高，但1(功率 大 小 随着气缸数增加，零件数也增加，成本高?。 发动机质量也会提高，尺寸也会增大，2(转速 高 低 实际发动机是这因素的综合考虑的结果。 常见的发动机缸数有: 3(功率覆盖范围 狭 广 2，3，4，5，6，8，12缸等 其中3，4，6，8为最多。 4(经济性 差 好 汽车发动机总排量等于单缸排量乘以缸数5(结构紧凑性 好 差 量。 升功率大 小 单缸排量等于活塞面积乘以活塞行程 6(运转平稳性 好 差 工作的平稳性提高 7(低温起动性 好 差 二(气缸排列 8(有害物排放 稍差 较好 一般采用二种气缸排列方式 9(可靠性 稍差 较好 (一)单列式(直列式)L型 多个气缸排成一列 10(寿命 稍短 长 优:机车结构简单，可以使用一个整 体气缸盖 11(购用 便宜 稍贵 单列式，发动机可直立，倾斜，水平 (卧式) 缺点:发动机高度较高，长度较长。 第三章 汽车发动机总体构造和(二)V型布置 多个气缸排成二列，成V型夹角 性能指标 优:总体结构比较紧凑，发动机长度和高度 尺寸较小，在汽车上布置较方便 3(1概述 3(3汽车发动机的总体构造 按规定的时间和顺序。 一、曲柄连杆机构 把活塞的往返转换为曲轴的旋转运动并向 外输出功。 3.4发动机的主要性能指标与特性 二、机体组 3.4.1发动机的主要性能指标 构成发动机的骨架 一、动力性能指标 三、配气机构 (一)、有效扭矩Me和最大扭矩Memax(N.m) 按工作循环的要求，定时开、闭进排气 门，使新鲜的充量进入。燃烧后的废气排出。 发动机通过飞轮输出的可供外界使四、供给系 用的扭矩。通常用测功器、扭矩仪直接测得。 供给空气和燃料，废气排出。 评定一台发动机的好坏需要有一些评定标五、冷却至:冷却高温零件。 准(性能指标) 六、润滑系:清洁、冷却，润滑运动零件表发动机的性能指标是评定发动机优劣的尺面。 度。 七、起动系:使发动机由静止进入自动运动其性能是多方面的。 状态。 动力性、经济性、排气净化、可靠性等，但八、点火系(对汽油机) 目前最常用的是动力性、经济性。 (二)、有效功率Pe(KW) 发动机单位时间通过飞轮向外输出(即可供使用的功率。) 功。 由有效扭矩换算得。 Me:Nm Re= f (Me, n) n: r/min (三)、标定(额定)功率P(KW) 发动机铭牌给出的功率，我们称为标定功 发动机在额定转速下，允许连续运转一率。根据发动机的不同用途有以下四种:定时间，所能输出的最大有效功率。 尽管额定转速在不变的情况，标定额定功率 的方法是不同。 标定功率有以下四种: 因为汽车大部分时间处于部分负荷，仅加速15分钟功率(汽车用) 上坡 1小时功率 工程机械 12小时功率 农用拖拉机，内河船舶，内燃机机车 持续功率 电站，远洋船舶，大型农业 发动机每发出1kw功率在一小时内可(四)、燃油消耗率ge 消耗的燃量重量(以克为单位) 发动机每发出1KW的功率，在1小时ge=Gr/Pe*10 g/kw.h 内所消耗耗油量。 Gr-每小时燃油耗 Kg/h (五)、发动机排放和噪声 Pe-同前 CO,HC,Nox 汽 CO,HC,Nox Ph 烟度 二、经济性指标g(g/kw.h) 三、排放指标和噪声指标 e (一)排放指标 (二)噪声指标 发动和排气管，曲柄箱，油箱排入大气, 车外加速噪声，轿车<82dB 的有害物质。 汽:Co，HC,NOx, 柴:HC,NOx,颗粒， 自由加速烟度。 3.4.2发动机的特性 线。 1、 速度特性(在有一般汽油机常用) 通过这些曲线，我们可以分析和评价不 是燃料供给一定(汽:节气门 柴:供油同发动机，在不同的工况下的动力性、经济量) 的情况下，发动机主要性能指标随转速性等。 变化的关系。 为选择或改进发动机提供依据。 当燃料供给达到最大时(节气门全开供车用最常用的特性曲线是速度特性。 油量最大)速度特性称全负荷速度特性也称其他万有特性，负荷特性。 外转性。 因为汽车速度变化频繁。 发动机在不同的运行工况(转速，负荷其他情况则称部分负荷速度特性。 等)，其性能是不同的，发动机性能随工况 的变化规律称特性。 用曲线来表示，这种曲线称为特性曲 2、负荷特性:工程机械多用于柴油机。 因为柴油机多用于工程机械，其负荷变化频 发动机转速不变的情况下，其性能指标繁。 随负荷变化关系 其纵坐标是各种性能指标，横坐标为功率或 n=const 扭矩。 Te,Pe 3.4.3发动机的工况及负荷 1、发动的工作状况(工况) 一般用转速和功率，油门开度某一时刻发动 发动机所处于的运行状态特征有时可用机的n,N负荷。 转速和负荷。 应该注意，某一转速下最大功率，并且是发 转速s,n,u。 动机标定功率。 因此在某一转速下的全负荷，并不味着发动2、发动机的负荷率 机功率已迈到标定功率。 发机在某一转速下当时发出的功率和在该只有在额定转速，以上说法是成立的。转速下所能发出的最大功率之比。 内燃机名称及型编制规则(GB725-65): 2、?二冲程用E，四冲程省缺。 1、内燃机名称 〇〇〇2~3数字表示缸径，以毫米为单位， 按其所采用的主要燃料命名。 不列出小数。 2、内燃机型号 3、?特定字母表示用途或特征。 型号，用数字表示顺序。 充 3、内燃机旋转方向 〇数字 以功率输出端的转向为内燃机转向。 ?转定字母 4、内燃机的气缸编号 〇〇〇数字 对于多缸机，不论气缸排列形式如何，1、首部表示所缸数同，同数字 气缸编号均应由自由端向功率输出端依次 编号。 自由端—功率输出端。 确定时由功率输出端向自由端看。 组 第四章 曲柄连杆机构 。 二、曲柄连杆机构的工作条件 第一节 概述 (一) 高温高压燃气的作用 一、曲柄连杆机构的功能及组成。 (一)功用: (二) 高速运动，润滑条件差 把作用在活塞顶部的气体压力通曲柄 连杆机构，转换为驱动汽车运动的扭矩。 (三)机构的主要零件受载、拉压，弯扭等载 荷的作用。 (二)组成 所以曲柄连杆机构是发动机中工作条 机体组、活塞组、连杆组、曲轴飞轮件十分荷刻和恶劣的，对零件的强度、刚度、 三、曲柄连杆机构的运动 曲轴飞轮组绕曲轴轴线作旋转运动。 (一)活塞组 四、曲柄连杆机构的受力 沿气缸中心线作上、下的往复运动。 (一)气体力 Fp 发动机工作时曲柄连杆机构所受的气(二)连杆组 体力，作用在活塞顶面，并通过活塞销、连 连杆小端随活塞上下运动，由于大端又杆、曲轴进行传递。 要随着曲轴作旋转运动，故连杆又绕着活塞 销左、右摆动。 (二)运动部件的惯性 连杆是在通过气缸中心线，过垂直曲1、 往复运动部件的往复惯性力 轴轴线的平面内，作平面运动。 2、离心惯性力 (三)曲轴飞轮组 第三节 活塞组 活塞顶的气缸盖某一起构成燃烧室。 活塞组的组成 2、工作条件 活塞、活塞销、活塞环、活塞销卡 周期性地承受升、高温、高压燃气 一、活塞 作用 (一)活塞的作用，工作条件及材料 活塞的缸壁之间相对的高速滑动且润1、功用 滑条件差。 承受燃气作用力，并通过销连杆推动曲3、材料 轴旋转。 铝合金 第五章 气缸盖和油底壳 系统的主要组成部分 5.1 概述 是发动机燃烧室空间的一个组成部分。 5.2机体的功用，工作条件和材料: 组成: (一)功用: 气缸体、上曲轴箱 是构成一台发动机的基本骨架，在其(二)机体的工作条件: 内、外安装发动机所有主要零件及刀件。 工作条件:在气体力和运动条件惯性力 是发动机冷却、润滑进排气(二冲程)等作用下，机体受到拉伸、弯曲和扭转是发动 机中受力情况最复杂的零件。 活塞的高速运动造成剧烈的磨损。 气缸内壁承受高温、高压燃气的作用及 (三)材料 为一体 大多数采用灰铸铁 优点:刚度最好，油底壳密封简 少数采用合金铸铁，球墨铸铁及铝全单 金。 缺点:机体高度和重量最大 二、机体结构型式 三、气缸体 (一) 平分式(一般式，拱桥式) (一) 无缸套气缸体 上、下曲轴箱的接合面与曲轴中(二) 有缸套气缸体 心线齐平，主轴承孔剖分 1、 干式缸套 优点:机体高度低，轻巧，加工外壁不直接与冷却水接触 工艺性好 优点:机体刚度大，缸心距小，合金 缺点:刚度差，油底壳较深，前材料省 后端与油底壳的密封困难。 缺点:散热性能差，且不均匀 适用于D<105 n>3000 r.p.m (二) 龙门式机体 上下曲轴箱的接合面位于曲轴中2湿式缸套 心线以下，主轴承孔剖分 外壁直接与冷却水接触 优点:刚度好，油底壳密封比较优点:冷却效果好，均匀，机体造型 简单。 简单，清砂方便 缺点:机体高度、重量增加，加缺点:机体刚度下降，缸心距大，易 工工艺性稍差 漏水 (三)隧道式 D>105 柴油机方泛应用 主轴承孔不剖分，轴承盖和座成重型货车、工程机械。 5、多缸发动机的气缸排列型式 V型 r<180。 单型式(直列式) I型 r=180。 发动机各个气缸排成一列 优点:长度高度降低，机体刚度增加，对置 优点:结构简单，加工工艺好 振动 缺点:长度和高度增加，纵向刚度差 缺点:机体宽度增加，形状复杂，加工复杂 一般加工数不大于6缸 一般>6缸采用 多列式 少数车用发动机为了结构上的总体布置，也 发动机各个气缸排成多列 有采用此式的 常见 有V型I、X、Y等，常见为二列 5.3油底壳 自学 栓于预紧力的作用受到压缩和孪5.4气缸盖 曲，个别部位存在很大的热应力。 一、气缸盖的功用，工作条件及材料 (一)功用 密封气缸上部 (三) 材料 与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室大多数灰铸铁 空间 少数合金铸铁、球铁、铝合金 (二)工作条件 二、气缸盖的整体结构型式 在受高温、高压燃气及气缸盖螺 整体式缸盖 多缸发动机各缸气缸共用一个缸盖 缺:结构受力不均，构形复杂，废品率高 优:结构紧凑，零件少 适用D<105的发动机，批量大的到D<125 分块式缸盖 (三) 半球形燃烧室 每二个或三个气缸共用一个缸盖 结构最紧凑，散热面积小 优:铸造方便，废品率低，有利于产品系列有利于燃烧完善和排气净化 化 缺点:固定排气门分二侧布置，使配缺:零件数增加，机体长度 D(125-140) 气机构比较复杂 三、汽油机的燃烧室 燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，所(一) 楔形燃烧室 以对燃烧室有二点基本要求: 结构简单，紧凑，能形成挤气涡流 (1) 结构尽可能紧凑，冷却面积要小，以减 少热量损失及缩短火焰行程。 (二) 盆形燃烧室 (2)其次是使混合气体在压终了时具有一定 结构简单、紧凑，加工工艺性好 的涡流流动，以提高混合气燃烧速度， 保证混合气得到及时和充分的燃烧。 L型燃烧室 金属—石棉，软钢、 仅用于侧置气门的发动机上。 机油盘(下曲轴箱) 优:能形成良好的涡流。 功用 缺:不紧凑。 封闭曲轴箱，收集和贮存机油。 材料及一般构造。 气缸型: 自学2.2.3 钢板、冲压或合金，铸铁、洗铸而成。前浅功用 后深，长盆状构件。 使气缸盖的密封更可靠 气缸螺栓应注意由中央向二边，对称地向四材料及构造 面扩散。 (二)活塞的基本构造 4、销座 1、顶部 将活塞头部承受的气体力传递给活塞 汽缸盖一起组成燃烧室、形状取于燃烧销。 塞。 分为四个部分 2、头部 汽油机:燃烧室主要气缸盖上，故多为平顶， 承受气体力、并传递升、活塞销座、布凸顶、凹顶。 置活塞双。 柴油机:燃烧室主要压活塞顶上故形态 各异，球，W，U。 3、裙部 从顶部——油环槽下缘 活塞往复运动的导向及承受侧推力。 采用椭圆裙部。 环槽数取决于环数，n4环数减少。 采用鼓形裙部。 为了活塞运动平稳，间隙要小，受热膨胀— 镶恒范钢片。 —咬缸，铝,故其结构上采取一些措施。 为减轻敲缸，销座中心偏离，气缸中心线 1-2。 二、活塞销 (自学) 功用:传力 结构:中间圆柱形 受高温燃气作用使弹力和耐磨性下降， 而润滑差，磨损急剧，气缸的锥度，变弯曲三、活塞环 应力。 (一)气环 (3)材料 1、气环的功用，工作条件及材料。 合金铸铁，合金球铁、可锻铸铁、第(1)功用 一道环镀多孔性铬。 密封活塞与气缸之间的间隙传递活塞 头部所受的热量。 销与销座的配合 (2)工作条件 (二)气环的密封原理 滑油刮送到气缸中的现象，如同油泵一样。 由弹力形成第一密封面 结果引起，机油耗升高，燃烧室积炭，使环 由节流环——环槽侧面形成 卡死。 第二密封面，加强第一密封面 防止:设置油环及非矩形环。 (三)气环切口 过一道环开口间隙后，节流气体膨胀使压力 直切口 下降，迷宫式多边环使漏气100% 斜切口 1、下降至76% 2、20%，3、7.6%。 搭口 第一道环背部76% 带防转销钉 第二道环背部20% (四)原环的泵油作用 第三道环背部7.6% 气环随活塞运动过程，把气缸壁上的润 (五)气环的断面形状 能产生油契，密封性好，磨石性，加工 矩形环(标准环)应用最广泛。 困难。 优点:加工简单，贴合及导热好 缺点:有泵油作用，磨合性及对气缸适一般因作第一道环，但，不宜在强化程应性较差，磨损功耗大。 度高的发动机上用。 第二，三道环 扭曲环 目前应用较广泛，正扭刮油，放入后， 正粗环 F2内弹力不对称，反扭防止泵油 及扭环 可用于第一道环。 桶形环 其他还有梯形双，锥面环，缚形环。 二、油环 连接活塞和连杆小端将力传递给(一) 功用 连杆 刮油、布油 (二) 主要结构型式 2、 工作条件及材料 普通油环(整体铸铁) 周期性冲击负荷，润滑条件差 优质低碳钢式低碳合钢 弹簧胀圆环(普通+膨圆) 成本低，比压低，刮油能力差，重量重，回 油不畅(10-15%) 钢片组合环 成本高比压高，刮油能力强，加油畅2.2活塞销(已提前自学) (30-50%) 1、功用 以获得较高的强度和耐磨性。 基本构造 中空圆柱体 内孔可为圆柱、圆锥、锥子柱 销与销座及连杆的配合 销座长度减小 小端宽度增大 工艺复杂，磨损不均匀，交容面应力集中 销固定在销座内 大型中、低速机 小端宽度减小 销座宽度增大 承载力增大 销固定在小端内 工艺复杂，磨损不均匀 强化大功率 与座过渡配全，小端动配，冷紧，工作时动，浮式活塞销 磨损均匀，应力均匀。 汽车发动机广泛应用 4.3连杆组 的交变载荷的作用。 组成 连杆、连杆螺杆及连杆轴承等组成 3、 材料 一、 连杆体和连杆大头盖 多数优质中碳钢 (一) 功用，工作条件及材料 合金钢 模锻而成 1、 功用 连杆把活塞的往复运动转变为 曲轴的旋转运动。 (二) 连杆基本构造 2、 工作条件 可分为三个部分(小端、杆身及大端) 工作中受到周期性拉、压和横向弯曲 1、连杆小端 是分开式 为一薄壁圆环形结构与活塞相连，分开部分称为大端盖 为了防止磨损，小端孔内压入一(铝)锡青铜盖上沿用向布置加强筋，以用增加的衬套 较少的重量得较大的刚度提高 2、 连杆杆身 少数小型机也有无衬套的，摩托车 绝大多数做成“I”字形断面，以等。还有一些二冲程发动机内装滚 便以较轻的重量在摆动平面及垂针轴承的 直于摆动平面的方向取得相同的即稳定性相同 刚度 I字断面的宽度由小端逐渐增大， 3、 连杆大端 是为了使传力均匀。 与曲柄销(连杆轴颈)相连，大多数盖与大端用连杆螺栓连接 (三) 分开式大端剖分型式及定位 连杆大头和连杆盖的分开面与连 。。1分开式大端剖分分型式 植 轴线成一角度(30-60) (1) 平切口 (多数汽油机) 2斜切口连杆大端盖的定位 连杆大头和连杆盖的分开面垂直(1) 止口定位 于连杆轴线 工艺简单，但为单向定位 利用连杆螺栓的圆柱凸台或紧配对盖止口向外，大端止口内无法防 螺栓定位 止 (2)斜切口 (柴油机尤其是增加) (2) 套简定位 能承受很大的剪切力，配合精度 高，但加工工艺要求不高，易造成但带来了,,，盖受到一个沾部分 过定位使孔失圆。 的向的力的作用，使坚固螺栓受力 状态大，恶化(即受负加弯曲及剪 螺栓受力好，大端刚度大，制造成切)为了使螺栓仍受位，需其他零 低，定位简单。 件来承沿剖面方向的合力，于产生 定位公是为了解决装配时，盖和大了下列几种定位方式: 端的相对移动使孔失圆。 o常用45，主要解决强化后，曲柄 销加粗，使连杆宽度增加。 (3)锯齿定位 薄壁轴瓦: r/d=0.02~0.05 定位可靠，紧凑结构 连杆大端孔内装二个分开式的半圆滑动轴 齿增加工要求高 承 二、连杆螺栓(钉) 保持油膜 (一)功用: 线速度10m/s，发热150C 紧固连杆盖 常见:巴氏合金(Si,Pb,Sn,Cu) (二)工作条件及材料 铜基(Cu,Pb,Si) 受多种形式动载荷也受静载和弯铝基(Al,Si,……) 曲，使螺栓疲劳破坏。 低速 高级合金钢(如40Cr,35GMo) 高速、对孔要求高、曲轴颈可增大 (三)结构特点 螺纹+光杆(或细光杆) 4.4曲轴飞轮组 一般采用防松措施 (自学) 组成:曲轴、飞轮、轴瓦等零件 平切口螺栓 斜切口螺钉 一、曲轴 脉动Pj(膨胀时Pg>Pj，动截为零) (一) 曲轴的功用、工作条件及材料: 冲击载荷，盖变形弯曲。 1、 功用:把连杆传递来的气体力 三、连杆轴瓦(自学) 转换为向外输出的扭矩及驱动 发动机、其它机构和部件 (一) 功用、工作条件及材料 2、 工作条件:受周期性的突变的 (1) 功用:减磨，即改善连杆轴颈弯曲及扭转负荷 的磨损;降低摩擦阻力 各轴颈在高比压、高速旋转的 (2) 工作条件:受冲击动载荷、高条件下工作，受强烈的磨损 温对机油氧化、有机酸腐蚀、3、 材料:球墨铸铁、优质中碳钢、 工况变化、边界磨损和干磨损 合金钢 (3) 材料:钢带为基材(钢背)、 1~3mm，覆上一层或多层减磨(二) 曲轴的基本构造 合金 1、 前端(自由端) 为阶梯轴结构型、安装正时齿(二) 结构特点 轮、油封、皮轮等 1、防止圆向转动转向窜动的定位唇 曲轴部分 输送(入)润滑孔槽 由若干对曲拐组成 厚壁轴瓦: r/d=0.095 直列式发动机曲拐数=缸数; 中间定位——介于上述二者之间 曲拐排列与发火顺序 1并列连杆”V”型发动机曲拐数=缸数 ，2,和曲拐在发动机完成一个工发火间隔角 每个曲拐一般由: 作循环的曲轴转角内相继着火的各个汽缸一个曲柄销、二个曲柄、二个符合连缸共享间隔的时间。 的主轴颈(全支承曲轴) 四冲程 720: , ,主轴颈—安装在机体主轴承上 i 曲柄销—与连杆大端相连 二冲程 360:曲柄—连接曲柄销与主轴颈成一体，一般椭, ,圆形;在曲柄销的反向布置有平衡块以平衡i 离心惯性力或内弯矩 发火次序: 每个曲拐上布置有润滑油道 多缸发动机各个气缸相继发火次序 2、 曲轴的后端(功率输出端) 几种常用多缸发动机的曲拐不止和发火次 曲轴的为安装飞轮的法兰 序: 有些曲轴为了防止机油从后端四冲程四缸发动机: 720:漏出，在曲轴后端通常切出回, ,,180:油螺纹或其他封油装置。 4 1-2-4-3(1-3-4-2) (三) 曲轴的整体结构型式及支承型,144:五缸= 1-2-4-5-3 式 1、 曲轴的整体结构型式 四行程六缸发动机 720:整体式曲轴——曲轴的各组成 ,,,120:部分由整体铸造或锻造而成。 4 组合式曲轴——曲轴的若干个1-5-3-6-2-4 组成部分分别铸造或锻造，而1、 主要平衡性能有关。为使平衡性能良好， 后用螺栓或其他方法连接在一曲轴所有曲拐应沿周围均匀分布，另外 起。 还与发火间隔角及发火顺序有关。 2、 曲轴的支承型式 2、 从运转平稳即转速波动小的角度考虑，全支承曲轴——在相邻的两个曲拐之间都各缸发火间隔应均匀分布在一个工作循设置一个主轴颈的曲轴，全支承曲轴、主轴环的曲轴转角内，因多缸发动机的发火颈等于曲拐数+1。 ,间隔角应为。 非全支承式曲轴——若干个曲拐之间设置 一个主轴颈。 其原则是发火两缸应尽可能远离，以减轻轴 承负荷及避免抢气。 (四) 曲轴的轴向定位 二、曲轴扭转减振器 后定位——止推轴承位于最后常用的: 一主轴颈，可以避免曲轴在离合橡胶减振器 器轴向力作用下产生轴向窜动优点:结构简单、轻巧、可靠 (但温度上升，相对位置改变) 缺点:对扭振的衰减不够强烈 前定位——避免相对位置改变，硅油—橡胶减振器 但过定位使曲轴受附加弯曲应优点:减振效果好、重量轻体积小 力。 缺点:硅油散热差，温度上升，粘度下降， 20 减振效果下降。 二、 配气机构的组成: 干摩擦式减振器 气门组，传动组 三、飞轮 四、充气效率,v功用、工作条件及材料 储存作功冲程的部分能量，以克服其他行程M ,,中的阻力，使曲轴输出扭矩及转速尽可能均vM0匀。 在车用发动机中其是摩擦离合器的驱动件 M:进气过程中，实际充入汽缸的新鲜材料 工质的质量。 多用灰铸铁 :进气系统进口状态下，充满汽缸M0对边缘线速度大于50m/s用球铁式铸钢 结构特点: 工作容积的新鲜工质的质量。 轮缘宽厚的圆盘形，轮缘一侧上装有启动齿一般范围0.80~0.90 ,v圈 轮缘上刻有第一缸的上止点刻线，以及其调5.2 气门式配气机构的布置及传动 整用刻线 以供调整点火，供油、气门间隙来用 一、气门式配气机构的气门布置方式 4.5 平衡轴机构(自学) (一) 气门顶置式的配气机构 (自学) 进、排气门都倒挂在汽缸盖上。 因为曲轴是一弹性曲杆，而飞轮具有很大转优点:进气阻力小，经济性、动惯量，转速可视为基本恒定。这样曲轴的动力性好;对汽油机抗爆燃及曲拐在周期性激励下相对飞轮发生阻摩振高速性可提高，使燃烧室紧凑 动。当激励(转速)与曲轴自振频率相等或气门侧置式配气机构 整数时就会发生共振 进、排气门都装置在汽缸体一侧 引起:发动机转速波动上升 优点:气门传动组结构简单，缸盖形状简单 工作不稳定，噪音振动上升，功率降 制造方便，维修方便 低，严重时使曲轴发生疲劳断裂。 缺点:进气阻力大，经济性、动力性、高速为了消除或减弱曲轴扭转振动，一般在曲轴性差，燃烧室不紧凑，现已淘汰 自由端上装减振器，因此处在扭振时振幅最此新鲜充量充满汽缸程度的评价指标，也是大 读一台发动机进排气系统及配气机构设计减振器原理:利用惯性较大减振体与自由端优劣的评价指标。 之间填补弹性橡胶、硅油等，消耗振动能量 与进排气边的形状、布置方式、进气方,v(自学) 750m/s球铁式钢 式、进气状态、配气定时、气门形状、凸轮较轻重量，得到大转动惯量 型线等有关。恒小于1 ,v 原因:气门阻力的节流，残留废气的渗入及第五章 配气机构 对新鲜充量的加热。 5.1 概述 二、凸轮轴布置方式 一、配气机构的功用: (一) 凸轮轴下置或中置配气机构 按照发动机发火顺序及每一汽缸内所进行凸轮轴位于上曲轴箱中上部或的工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的位于汽缸体上部(中置) 进、排气门使新鲜工质及时进入汽缸，废气优点:凸轮轴离曲轴中心较近，及时从汽缸排出。 凸轮轴驱动比较简单; 21 缺点:气门传动组零件较多，但每缸均需二个气门，使缸盖结构复杂 使往复运动零件增加，限制了(一) 可以使汽缸盖冷却均匀。 发达转速的提高。 (二) 每个汽缸四个气门 (二) 凸轮轴(顶置) 实用缸径较大(大于130mm)、 凸轮轴布置在汽缸盖上 活塞平均速度高、强化程度较 优点:往复运动零件质量大大高的发动机。 减小，使配气机构的动力学特 性大大提高，适用于高速机; 气门排列方式: 缺点:使正时传动机构变得复 杂，也使缸盖变得复杂，拆装同名气门排成二列 困难，发动机高度增加。 优点:用一根凸轮轴可同时驱三、凸轮轴驱动机构的型式 动进排气门 (一) 齿轮传动机构适用于中、下置缺点:二个气门的工作条件和 凸轮轴配气机构。 效率不同，对排气门、二个热 优点:传动可靠、工作寿命长、负荷不同。 零件个数少、成本低 缺点:噪音大。 同名气门排成一列 (二) 链条传动机构 优点:二个气门的工作条件和 适用于上置凸轮轴配气机构 效率基本相同; 优点:传动平稳、噪音小; 缺点:需用二根凸轮轴分别驱 缺点:传动精度及工作寿命比动进、排气门。 较差，零件多，成本高。 (三) 齿形带传动 五、气门间隙 适用于上置式凸轮轴配气机在不采用液压挺柱的配气机构中，为补偿气 构。 门受热后的热膨胀，通常留有适当间隙，这 优点:传动精度高、噪音小、一间隙称为气门间隙 传动平稳、成本低 缺点:使用寿命尚不及齿轮及气门间隙的一般范围(车用发动机) 链条。 进气门(0.25~0.3mm) 排气门(0.3~0.35mm) 四、气门个数及排列方式 每个汽缸二个气门 气门间隙过小: 大多数发动机均二气门 在热感下使气门关不密，产生漏气，使发动气门排列方式: 机功率下降，甚至气门烧坏。 同名气门相邻:相邻两缸同名气门有可能合 用一个气道使气道简化、通过截面增加。 气门间隙大: 进、排气交替布置: 气门传动零件如摇臂和气门等在开启时产下置、中置加一惰轮。中置稍好些，但仍有生冲突，使磨损增加;同时也使气门开启的挺柱。 持续时间减少，使充气及排气情况变坏。 省去了挺柱、推杆、甚至摇臂，凸轮直接驱采用液压挺柱则不留气门间隙 动摇臂或气门，使对气门弹簧设计的要求降气门间隙的具体数值由试验决定，一般小缸低。 径小，大缸径大 对小缸径柴油机喷油器布置困难但会出现5.3 配气相位 抢气的情况及缸盖冷却不均匀 一、配气相位和配气相位图 22 配气相位:进、排气门开启和关闭时刻，相 对上、下止点位置(以曲轴转度来质量)，一般结构:头部、气门杆 叫做配气相位。 头部形状常见三种:平顶、喇叭形顶、球面 顶。 配气相位图:用环形图表示的配气相位称为气门与气门座之间的配合面: 配气相位图。 一般做成锥形，锥角多数45度，也有30度 进、排气门早开的原因 气门头部的散热:通过气门座，通过杆身—进 早开:使到达进气时气门有足够开度，—气门导管 以 多进气 气门杆: 迟闭:用空气的惯性继续充气 圆柱形直杆，尾部结构取决于气门弹簧座的排 早开: 固定方式 迟闭:利用气体的惯性继续排气，使废气能如前述配气机构的组成零件可分为二大组，排干净。 即气门组和传动组 1、 进、排气门开启和关闭的时刻 进300~400度 2、 进、排气门开启和持续的时间 排400~800度 3、 进、排气门同时处于开启状态的重叠时强烈氧化腐蚀 间 冲刷速度400m/s 头部，密封;杆，导向、散热 ,,,,,,,1、 开启和关闭时刻的表示 进、排气门开始开启时曲拐所处的位置进、排大多数发动机采用，加工简单，受热 相对于上止点或下止点时曲拐位置间的面小 夹角(或轴所经的角度) 进、进气阻力小，重量轻、刚度大，受热面 积大 ,进开 进关 ,排、排气阻力小，刚度大，重量重，受热面 积大 排开 排关, ,能使接触良好，防止漏气 2、 开启持续时间是指开—关 锥角小，可使气体通过断面稍增大(开程相 同)，但是使气门头边缘变薄，刚度减弱，180:，,，,进 使与座的密封性及导热性恶化 为了改善气门头部的耐磨及耐腐蚀性，增强180:，,，,排 密封性能，常在排气门密封锥面上唯焊压特重叠时间 种合金，如锥67“硬质合金” +, 为了使气门与气门座之间密封可靠，除密封, 5.4 配气机构的零件和组件 应磨光外，还要求气门与座一起研磨，直到一、气门组 密封面上出现一条1~2mm宽的接触带为止 (一) 组成零件: 为了提高气门头部的散热性能 气门、气门导管、气门座、气1、 座孔区域应加强冷却 门弹簧等 2、 头部想杆身过度应尽量圆滑、改善气门:} 传热 功用:控制进、排气道的开启和关闭。 3、 增加杆身直径 工作条件:在高温及冷却和润滑困难的条件4、 减小杆与导管配合间隙 下工作，同时受高温气体的冲刷及剧烈变化(二) 气门导管 的冲击载荷。 功用:起导向作用，保证气门材料:合金钢(进)、耐热合金钢(排)。 作直线往复运动，使气门与座 23 正确闭合，导热 (二) 铁、球墨铸铁。 工作条件:工作温度较高，润 滑不良 一般结构:凸轮与凸轮轴制成一体的整体式 材料:灰铸铁，球墨铸铁，铁 基粉末合金 凸轮空间排列及个数 一般构造:圆柱形管 凸轮轴的轴颈 气门座 凸轮轴轴承 功用:与气门头配合，对汽缸凸轮轴轴向定位 起密封作用，传递气门头部传挺柱 来的热量 功用:传递凸轮的推力 工作条件:与气门基本相同 工作条件: 材料:镶入座圈:耐热合金钢、受冲击载荷和横向推力，造成单侧磨损 合金铸铁 材料:低碳钢，冷激铸铁 一般构造:镶入座圈:圆柱或主要结构型式:平板式、滚子式滚轮式、液 圆锥环形 压式 气门弹簧 推杆 功用:保证气门和气门座紧紧功用:传递凸轮的推力 贴合，防止气门开、闭过程中工作条件:受周期性压缩载 各传动部件间因惯性力产生彼其上，有凸轮及轴承凸轮轴的轴颈，对于汽 此脱开现象，减少气门落座时油机一般设有驱动汽油泵的偏心轮，驱动分 的冲击力 电器和机油泵的齿轮。 工作条件: 材料:高碳锰钢，硅锰钢，镍凸轮个数:一根凸轮轴，每缸二个 铬锰钢 二根凸轮轴，则一根轴上每一个 一般结构:圆柱形螺旋弹簧 二、气门传动组 凸轮轴颈数目: (一) 组成: 全支承每缸有2个 凸轮轴、挺柱、推杆、摇共有I+1个，I 为汽缸数 臂及摇臂轴等 一般为二缸加支承，则i/2+1 凸轮轴 四缸 3个; 六缸 4个 功用:使各缸进、排气门按一定顺序和定时，轴颈直径一般都相同，有的发动机为了拆装遵循一定运动规律开启和关闭。 方便，采用不等直径，即由前向后递缩 工作条件:受间歇性的周期性冲击载荷。 材料:优质结构钢、合金铸 凸轮轴轴承: 压配在汽缸盖的气门导管孔中传递由气门整体式也用合金——钢的双金属薄壁衬套杆传来的热量 或铁基粉末冶金 与杆配合间隙为0.05~0.12mm 配气凸轮轴正时齿轮多用斜齿轮，则轴向分车用内燃机一般一个气门用二根弹簧，同心力使凸轮轴产生轴向蹿动，为此必须进行轴安装，螺旋方向相反 向定位 双弹簧的优点: 常用方式:(轴向发动机) 1、 提高弹簧的工作可靠性 1、 止推片定位 2、 降低弹簧高度 2、 正时齿轮轮毂定位 3、 防止共振 3、 止推螺栓轴向定位 24 一、可燃混合气浓度与汽油机性能的影响 第六章 汽油机燃料供给系 过稀过浓都使经济性和动力性下降 6.1 概述 至于在稍稀——稍浓范围发动才能处 于最有利的工作状态。 一、燃料供给系的任务 根据发动机各种工况的要求配制成一定数二、有利的可燃混合气随发动机负荷的变量和浓度的可燃混合气，使它们在汽缸里及化 时而完全的燃烧，并把膨胀做工后的废气排 到大气中。 汽车发动机各工况对可燃混合气成分的要 求 二供给系的组成 (一)稳定工况 1、燃油供给装置 1、怠速和小负荷工况 2、空气供给装置 较浓的混合气 8.8~11.8 3、可燃混合气形成装置 当节气们略开而转入小负荷工况时，混合气4、 可燃混合气供给和废气排出装置 品质改善 废气的稀释作用下降，因浓度可减至6.2 简单化油器和混合气形成 a=0.7~0.9(小负荷) 2、中等负荷 一、简单化油器的结构原理 a=0.9~1.15(其中主要是a>1的稀混合气) (一)浮子室，浮子，针阀 这样功率损失不大，但节油明显 贮存汽油，保持浮子室油面高度基3、大负荷和全负荷 本稳定 A/F=12.5~14.0 (二)喉管，量孔，喷管 (二)过度工况 控制空气和汽油的比例 1、冷机启动 (三)节气门 极浓的混合气 控制进入汽缸内的混合气量 a=0.2~0.6 以保证进入汽缸的混合气有足够汽油蒸汽 二、简单化油器的工作原理和可燃混2、暖机 合气的形成 a=0.6~0.8 雾化混合——蒸发混合 3、加速 从导致燃料蒸发量相发减小 三、过量空气系数a 因此要额外添加燃料，使a=0.8~0.9或不下 a=燃烧1kg燃料实际供给的空气量降 /完全燃烧1kg燃料理论上所需的性能即对经济性和动力性的影响 空气量 a=1理论上是最好，实际汽油微粒与空气无 法绝对均匀，因此燃烧不完全，即空气不足; 简单化油器特性 所以经济性不是最好 油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管 动力性:混合气浓度不够，燃烧速度不是很汽油滤清器 快，即不能在上死点附近结束，做工能力下化油器 降，Pe下降2~4% 进气管、排气管、排气消声器 怠速工况是指发动机在对外无功率输出的6.3 可燃混合气浓度与汽油机性能的关系 情况下以最低转速运转 汽车运行中的过度工况 25 主要是冷启动、暖机、加速 节气门前真空度很低 理想化油器特性 0% 怠速 由理想化油器特性和简单化油器特性相比，节气门开度=0，怠速喷孔供油，过渡量孔作二者正好相反 为第二空气量孔，供气使油进一步泡沫化。 因此简单化油器实际是不呢功能在汽车上5% 怠 使用的 节气门开度5%，怠速喷孔、过渡量孔均位为解决这一矛盾，必须对简单化油器进行改于节气门之后，同时供油以满足高怠速要进(即校准) 求。不因气?而使混合气变稀。 主=0 使其能通过校准接近理想化油器特性 15% 以保证汽车在各种工况下，都能得到适当浓节气门开度15%，主供油系统开始工作，但度的可燃混合气，以提高发动机的经济性和喷出油较少，怠速二孔喷油仍在进行，但因动力性。 ?，喷油仅起补偿作用 PX 由上分析知，车用发动机在正常运转时在小40%，主供油系统供油。P?，怠速系统不X负荷、中等负荷、要化油器由浓—稀，大负供油，发动机进入中等负荷工况。 荷，全负荷、要求化油器由稀—浓 <80% 6.4化油器的各工作系统 当节气门80%，P>>P，怠速中的存油被XH 一、主供油系统 吸向主供系，而怠速空气量孔、二怠速喷口、 1( 功用 保证发动机正常工作时，化油器供给三、加浓系统(省油器) 的混合气随节气门开度增大而变稀，并在中(一) 功用 等负荷下接近最经济成分。(α:0.8?1.5) 在大负荷和全负荷，在额外的增加供油量，2(降低主量孔处真空度的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 对主供油系统进行补偿，以保证α=(0.8,I) 带有开口空气管的主供油系统 0.9)，使发动机发出最大功率 (二) 加浓系的形式和工作原理 ,P,(P,,h,),P,r,,hK001. 机械式加浓系 α太稀 一般构造 II) 带空气量孔的主供油系统 加浓量孔与主量孔并联，加浓阀、推杆、;节气小，PH高时，α?稀 拉杆成一体，拉杆与节气门相连 节气大，PH?，P随PH变化 工作原理 K α=const 不变稀 节气门开度〉80%,85%，推杆顶加浓阀，III)带空气量孔和沧沫管的主供油系统 汽油?加浓量孔?主喷管，使α?，即加浓 接近理想化油器 特点 二、怠速系统 加浓系在工作时刻只与节气门开度有关(一) 功用 而与转速无关 保证发动机在怠速或小负荷下，供给较 无法克服功率停滞现象，节气门?，α浓的混合气(α=0.6,0.8) ? (二) 工作原理 2. 真空式加浓系 (三) 怠速向中等负荷的过渡过程 一般构造 1. 正常怠速 加浓量孔、加浓阀、推杆、弹簧、活塞、2. 高怠速 空气缸和真空管 3. 小负荷 工作原理 4. 中等负荷 中等负荷，n较高，Pg>Po,Pg>Pxx,活塞5. 怠速反流 ?真空加浓起作用 节气门近全闭 特点 26 工作时刻取决于?Pxx，?Pxx不仅与节一、化油器的分类 气门开度且与n有关，不仅在大负荷，在低(一) 按喉管空气流动方向分 速小负荷也能工作，有利提高低速稳定性。 上吸式 化油器装在进器管下方，空气流动方向和四、加速系统 喷油方向相同 (一) 功用 在节气门开度突然开大时，即使的将一下吸式(应用最广泛) 定量的额外的燃油一次性的喷入喉管，使混 化油器装在进气管上方，空气流动方向合气及时加浓以适应发动机加速的需要 和喷油方向相反 (二) 活塞式加速泵的工作原理 平吸式 i)一般构造 气流方向和喷油方向垂直 摇臂、拉杆、活塞杆、弹簧、活塞、加速量(二) 按重叠喉管数目分 孔、进出油阀 单喉管 ii)工作原理 化油器喉部仅有一根喉管 iii)特点 多喉管 喷光一次油后不再工作，加浓是一次性的， 化油器喉部有直径不同多根喉管 且持续一段时间(弹簧) (三) 按混合气室及各混合气室参加工作过渡孔处空气均会渗入主供油系，，破坏了的方式分 主供油系的矫正作用，应予以避免。 单腔 节气门开度>80%,85%工作 只有一个混合气室 节气门?，推杆?，加浓阀在弹簧力作用下 双腔并动 关闭 有二个混合气室，相当于二个单腔同步工作 即只与负荷有关 α=0.2,0.6 n=const，节气门开度?，?Px?，工作 空气增加，浓度? 节气门=const，n? ?Px?，不工作 随阻风门逐渐开大， n? ?Px?，工作 节气门逐渐开小，主供油停止工作 比机械早，克服了功率停滞现象 发动机?怠速状态 膜片式加速泵 1,3秒，书上0.6,0.8秒 由于各种汽车发动机的要求不同，所用化油进油阀关不严 器的整体结构方案很多 当节气门缓慢开启时不工作 五、 冷起动加浓系统 优:汽油蒸发不好时，油滴不会流入气缸 (一) 功用 缺:进气阻力大，雾化不好，调整维修不方发动机冷车启动时，使化油气提供较浓的混便 合气，以保证进入气缸的混合气达到可以被 点燃的浓度 优:进气阻力、雾化好，调整维修方便 (二) 起动系的工作原理 缺:汽油蒸发不好时，油滴会流入气缸 i)一般构造 广泛应用在喉管前加阻风门 优:进气阻力较小，结构简单 ii)工作原理 优:进气阻力小，充气效率高 阻风门关闭，节气门稍开，阻风门后真空度缺:雾化不太好 ??，主供油系+怠速系均供油，n?，自动 阀打开 优:小喉管流速大，利于雾化;大喉管保证6.5 化油器构造 了足够流通面积，且可以多次雾化，使雾化 27 质量? 一般工况主腔工作，当负荷和转速达到一定缺:进气阻力略大，结构较复杂 程度时，副腔工作 主要解决功率较大，转速较高的发动机的动优:结构简单 力性能和经济协调的问题 缺:缸数多时，会使各缸供气不均匀 略讲 总量m使汽车能连续行使200,600km 优:克服了多缸时供气不均匀 上面设有加油管，管内带有可拉出的延伸管 底部，加油管上有盖，盖上有蒸汽阀和空气双腔分动 阀，在正常情况都是关闭的，因此盖能密封 有二个混合气室，但结构不同，主腔、加油管，防止汽油溅出和汽油蒸汽溢出。 副腔 当油面因输出而?，压力?，空气阀自动开， 四腔分动 空气进入，压力?，阀关闭 相当于两个双腔分动式，解决多缸机当外界温度?，汽油蒸发?，压力?，蒸汽供气不均匀 阀自动打开，蒸汽溢出?，压力?，阀关闭 上表面:油面位传感器，出油接头 6.5.3 BSH101化油器的构造 下表面:放油螺塞 工作原理 6.5.4 化油器操纵 汽油?沉淀杯(水及杂质下沉) 1. 节气门 汽油?滤芯(滤去较小杂质)?化油器 可以有两套操纵机构 (三)汽油泵 脚控、手控、单向传动关系 1(功用 2. 阻风门 将汽油从油箱中吸出，经油管及滤清器，输手控、单动及和节气门联动 送到化油器 6.6 燃料供给系的其它装置 2(汽油泵型式及特点 一、汽油供给装置组成 泵壳体分上下两部分，上体装进油接头和出(一)汽油箱 油管接头，进出油阀结构相同以不同方向安1(功用 装在支持夹上 贮存汽油 手动泵油 2(一般构造 当发动机不工作也能使汽油泵泵油，内摇臂薄钢板冲压、焊接而成，箱体内装隔板，以上方装有一半圆二手摇臂轴，将手摇臂上下减轻燃油的振荡 摇动，可带动半圆周转动，使泵膜上下移动。 (二)汽油滤清器 膜片式汽油泵 1(功用 优点:结构简单，维修方便 滤去汽油重的杂质，除去汽油中的水分 缺点:需要发动机带动工作，安装位置受到2(滤清器的结构及特点 限制 常见沉淀杯式滤清器(备4-37) 组成:盖、滤芯、沉淀杯 电动式汽油泵 滤芯多数用多孔陶瓷 优点:用电驱动，安装位置不受限制，发动多孔陶瓷:结构简单，滤清效率高，但不易机不工作也能使她工作，汽车滑行，可使汽清洗 油泵不向化油器供油，节省汽油。 金属片缝隙式:工作可靠，使用寿命长，结缺点:结构复杂，成本较高。 构复杂，清洗不便 纸质:滤清效率高，制造使用方便，工作可二、空气滤清器及进排气装置 靠 (一)空气滤清器 28 1(功用 L-jetronic系统主要由:大部分组成及各种附清除流向化油器的空气中的尘土、沙粒，以加传感器 减少气缸、活塞及活塞环的磨损 1(燃油供给及压力调节 2(空气滤清器型式 电动汽油泵?滤清器?分配器?压力调节惯性式 器?喷油器等组成。 当气缸吸气，引导空气流急剧旋转，由于离2(空气供给及计算 心，较重的尘土和杂质分离出来 空气滤清器、空气流量计量装置 过滤式 3(控制单元(ECU) 引导空气流过滤芯，使尘土和杂质被隔离 通过由点火线圈接受的传递信号、空气流量综合式 的流量信号、起动开关的打开的起动信号等前两者的结合 来确定喷油器开启时间及持续时间。 进器管与排气管 6.7 汽油直接喷射 1(功用 (一)概述 为发动机工作气缸供应清洁的可燃混合气，化油器由于结构简单，使用方便，成本并把膨胀结束后的废气从排气消声器中排低，目前仍广泛适用于各种以汽油机为动力出。 的汽车上。但由于结构上的原因，因此充气常见型式二种: 效率受到影响，混合器的分配不够理想，对1(膜片式汽油泵(主要介绍) 发动机的动力性和经济性的提高，特别对改2(电动汽油泵 善发动有害物的排放都油一定的不利影响。 工作原理 为此，人们在研究如何改善化油器的性凸轮轴转动，使摇臂逆时针转动，摇臂通过能的同时，一直在寻求别的更好的形成混合斜面带动内摇臂，通过拉杆拉动泵膜下拱，器的方法。 知道最低位置。泵膜上方容积增大，真空度近二十年来，国外出现的明显趋势就是上升，进油阀打开，汽油进入。 用直接向进气管内喷射汽油的混合器形成当浮子室油面达到规定高度，针阀将进油孔系统，来取代化油器式混合器形成的系统。 关闭 随着微电子技术的发展，采用由微型机 (自学) 如:冷气动要供给极浓的混合气，怠速时供空气吸入?，大颗粒，惯性经过机滤，小颗给的混合气也偏浓 粒被气带向滤芯 计算机控制的汽油直接喷射的混合气形成(二)混合气预热装置 系统，也已在高级轿车上广泛使用。 1(功用 汽油喷射的优点: 预热混合气，改善混合气质量。 1(由于进气管中没有狭窄的喉管，因此，(三)排气消声器 空气流动阻力小，使得充气效率得到提高，1(功用 使动力性有了提高。 降低废气派出的噪音，消除肺气中的火焰和2(采用喷射方法，取消了喉管的混合气的火星 均匀性得到改善 三、电子控制汽油喷射系统 3(对工况的适应性好 电子控制的器油喷射系统出现于六十年代。4(具有良好的加速性。 随着微电子技术和计算机的发展，经过二十对工况变化的反应迅速 多年的使用和改进，现已在美国、日本、欧5(具有良好的经济性。 洲等国的中、高级轿车上得到广泛应用。 比较典型的有L-jetronic、 汽油喷射的缺点: T-jetronic及现在的Motronic点火与喷射结1(系统结构复杂 合 2(制造成本高 29 6.8.2 机械控制汽油喷射系统 滞燃期下降，工作柔和。 按喷嘴的个数及布置 十六烷值低，柴油自燃性差，不容易着火，单点——进气总管一个喷嘴 使滞燃期延长，工作粗暴，冷起动困难。 多点——进气岐管 但十六烷值太高，则燃料蒸发性差，使之来按喷射时间间隔: 不及蒸发并与空气混合便燃烧，使燃烧不完连续喷射 全，冒黑烟。 间歇喷射 (二)蒸发性 机械控制汽油系统按其所完成的任务可分柴油蒸发形成柴油蒸汽难易的评定指标 为二大部分。 (三)粘度 1(喷射系统的基本装置 是柴油的重要物理特性之一，是表示柴油稀电动汽油泵——供油及加压 绸程度及流动性的指标。 蓄压器——保持在发动机停滞运转后，燃油(四)凝点: 供给系统仍保持一定压力，以重新起动。 柴油失去流动性而开始凝固的温度 调压气——保持燃油供给系统内的压力为(五) 柴油的选用原则 恒定职，防止压力过高。 原则是根据使用地环境温度 喷油器——保证喷出的汽油雾化良好 (发动机出于某一温度之上) 空气计量器——根据进器盖、调节混合气的自燃点:燃料在没有外界火源的情况下，能基本成分。 自行着火的最低温度，即: 燃油分配气——按空气计量气测得的空气自燃点温度低，则称燃料自燃性好。 量，精确的把相应的所需燃油量分配给各个蒸发性好，则形成混合气质量好，燃烧完善。 气缸。 其主要影响喷射的雾化及油泵、油嘴的寿2(喷射系统的辅助装置 命。 汽油喷射系统按控制方法的不同可以分为粘度上升，喷雾的颗粒大，雾化差，造成混二类: 合不均匀，使燃烧不完全，经济性、动力型1(机械控制汽油喷射系统 下降。 2(电子控制汽油喷射系统 粘度降低，喷油泵、油嘴偶件运动表面不易冷起阀——补偿冷机起动使由于燃油冷凝形成油膜，加剧磨损。 而使浓度下降进行补偿。 当柴油接近凝点时，流动已很差，使雾化恶热控正时开关——人迹起动是不是冷气阀化，供油困难。 起作用 凝点高，使柴油机对环境的适应性变差，但暖机调节器——发动机从起动时暖机?过柴油价格便宜 渡时逐步减少供油量，最后是暖机架浓停滞凝点低，使柴油机对环境的适应性变好，但进入正常怠速 柴油价格高 补充空气调节阀——在冷机起动后为了保7.2可燃混合气形成和燃烧室 证暖机怠速，需增加控计量极供给多燃油，一、柴油机可燃混合气形成的特点 使发动机很快进入正常怠速工况。 (一) 混合气形成时间短 (二) 由于柴油蒸发性差，因此柴油第七章 柴油机供给系 喷射的雾化质量对混合气品质 第一节 组成及燃料 有决定性定向。 一、组成:燃、混、废排 (三) 柴油和空气的混合，和燃烧是二、燃料性质: 同步进行的，燃烧的废气对混(一)十六烷值(自燃性、发火性) 合油不良影响。 是评定柴油的自燃性的重要指标 (四) 由于柴油机的混合品吃差，因十六烷值高，柴油自燃性好，容易着火，使此柴油机混合气的平均浓度过 30 弄或过稀 由于混合的不均匀，总有少量燃料没有完全二、柴油机的燃烧过程 烧掉，因此他们在膨胀过程中将继续燃烧， (一) 滞燃期 严重时持续到排气过程。因此，我们希望后 滞燃期段，喷入燃料多 燃期尽可能短一些。 (二) 速燃期 因此一般对喷油能量及雾化要求较高， (三) 缓燃期(压力最高?温度最高) 采用孔式喷油器 (四) 后燃期(温度最高?燃烧过程气缸盖构成的主燃烧室和，在气缸盖内的副 基本结束) 燃烧室。 三、柴油机的燃烧室 工作混合气的形成主要借助于压缩涡(一)统一燃烧室 流、燃烧涡流或高速喷射。 1(特点: 燃烧首先在副燃烧室中进行，在其中烧 燃烧室主要是由气缸盖底面、活塞顶面去大部(涡流)或部分(预热)燃料，在进凹陷部分所构成的单一空腔。 入主燃烧中进行燃烧。 工作混合气的形成主要借助了进气涡2(结构形式 流和挤压气流及喷出油束的形状和燃烧室1)涡流室燃烧室 的契合。 采用单孔轴针式喷油器 2(典型型式 优点:具有强烈的涡流，混合均匀，工作柔I)“ω”型燃烧室 和。 优点:结构简单，紧凑、散热面积小、经济缺点:散热面积大，经济性差，起动性稍差，性好 寒冷地区使用，需加辅助起动装置。 缺点:喷孔易堵塞，工作粗暴。 2)预燃室燃烧室 II)“e”燃烧室 采用单孔轴针式喷油器 采用孔式喷油器， 优点:工作柔和 优点:工作效率低 缺点:经济性较差(节流损失，散热损失)，缺点:起动性邵差、 起动性差。 7.3喷油器 (二)分割燃烧室 一、功用 b) 特点:燃烧室由二部分组成。即由将燃料雾化成细小的颗粒，并均匀地喷布在 活塞顶 整个燃烧室空间，浓度均匀。 形成过程: 二、主要形式 吸气行程:吸入新鲜空气，?压缩过程，对1(孔式喷油器 空气进行压缩?在近压缩终点喷入柴油，边基本构造 喷油边与空气混合形成气+油雾的初级混合针阀和针阀体偶件、顶杆、弹簧、喷油器体、气?压缩继续进行，空气、温度上升，最先调压螺钉、滤芯等等 喷入油滴蒸发，与空气混合形成可燃混合特点及使用燃烧室: 气，而后喷入的柴油与空气仍是初级混合气燃油的雾化与燃烧室的配合主要同喷孔的?先喷入的燃料形成混合气开始着火，此后大小、方向与数目来控制由低雾化质量好喷入由初级?可燃，因喷油仍在进行，在上坏。 止点稍后喷油停止，大部分燃料一燃烧，而喷孔加工精度要求高，喷孔易堵塞，适用统最后喷入仍在继续。 一式燃烧室 少量柴油着火后，使气缸温度??，混合气2(轴针式喷油器 形成速度加快，着火准备时间，是燃烧加快。 基本构造 喷油已停止，由于活塞刚下行，因此，容积特点及使用燃烧室 变化很大。 轴针在喷孔内往返运动，可避免喷孔堵 31 塞。雾化质量差。适用于分割式燃烧室 分泵:每缸一个分泵，每个分泵由二组偶件对喷油能量的雾化质量要求不高，采用轴针(柱塞偶件、出油阀偶件)、柱塞弹簧、出式喷油器 油阀弹簧紧帽等组成。 副燃烧室占40%,70% 油量控制:由油量控制拉杆、调节拨叉、调利用压缩紊流，形成工作混合气，在副燃烧节壁灯组成。 室中烧去少许，然后高速喷入主燃烧室，在驱动机构:由连轴器、凸轮轴、滚轮、停柱主燃烧室，产生强烈的空气扰动，时柴油与等其他。 空气更好的混合，并迅速燃烧。 泵体:上下分体式，整体 要完成以上功能，应 ,(工作原理 1) 有一定喷射压力 (,)加压和供油 2) 射程和喷雾锥角 柱塞在柱塞弹簧的弹簧里的作用,，若3) 油注雾化良好 凸轮轴基园紧贴，随凸轮轴旋转，凸轮4) 终了迅速停油无滴漏 型线进入工作段，滚轮挺柱在凸轮的顶 有两种:孔式和轴针式 推下，推动柱 7.4 喷油泵 一、喷油泵的功用 缺点:精密偶件多，高速性差。 可归纳如下几点: 优点:精密偶件少，高速性能好。 定时——按柴油机的工作循环，要求在规定缺点:在发动机要另加驱动泵——喷嘴的驱的时刻开始供油，并有一定的供油规律。 动机构 定量——能根据柴油机的负荷大小调节供功用:柴油的吸入、加压、输送时，喷油器 油量的多少，使供给油量与发动机负荷相适功用:根据柴油机的负荷或转速，用人工或应。 调速器操纵，通过改变柱塞的有效压油行定压——供给的柴油应具有较高的压力，以程，改变供油量。 保证喷油器喷出的柴油有良好的雾化质量。 功用:驱动各分泵柱塞上、下运动，使各分敏捷——喷油泵供油应迅速，停止供油应干承按规定的时刻和供油规律。 脆，无后滴及其他不正常喷射现象发生。 功用:构造喷油泵的骨架，安装所有零供油均匀——对多缸及应保证各缸地供油部件等 定时，供油压力，供油量及供油敏捷性均匀。 塞向上，低压回流到泵体中的油道。随着柱二、柴油机常用喷油泵的类型 塞进一步上行，当柱塞顶面将近会友孔使，柱塞式喷油泵 全部遮没。现在高压油腔，本体红的低压油 性能良好，供油压力大，供油油量大，到全面隔开。随着柱塞的继续上行，高压油对柴油的滤清要求略低，因此广泛用于汽腔的柴油压力迅速上升。 车、工程及船舶、机车。 (,)卸压停油和吸油 转子分配式油泵 当柱塞斜槽上缘越过回游看院士，分家后高 供油压力略低，供油量小于柱塞泵，对压油腔与泵体中的低压油路相通，高压油回柴油的滤清要求高。 流到低压油，高压境内的油压迅速下降，出喷油泵,喷油器 油阀在弹簧力作用时，回落时，阀座切断高 将喷油泵与喷油器合成一体，消除了高压油管和高压油腔之间的联系，随着柱塞的压油管的影响。喷油压力及高，应用于,,上行，高压油路内的拆压继续回流时。 燃油供及系统。 (,)有效压油形成和供油量控制 可靠性，耐久性好，柴油机的雾化质量由(,)和(,)知，喷油泵开始向喷油气高，混合气质量好，但对滤清气要求高。 功油，开始与柱塞上平面遮没进、回游孔。三、柱塞式喷油泵的一般构造和工作原理 供油结束，柱塞斜上缘越过下院那一刻，以1. 柱塞式喷油泵的一般构造 后柱塞尽管上行，但喷油泵已不再供油。为 32 此，将这一段时间柱塞的行程，称有效压缩1( 机械式(离心式) 行程。 利用飞锤或钢球 若柱塞的直径为,，则每一循环的供油量: 2( 液压式 滑块离心力?液压力变2d,化 供油量,w 43( 气力式 应特别强调，此处的有效压油行程,是可爱利用节气门开度引起进气管真空度变化的。从前述，,时开始加压位置，开始的位到真空阀操纵油门拉杆 置已不能改变，但若转动柱塞却可改变柱塞 斜槽上缘与回流孔下缘重合的时刻，重新改喷油泵的供油特性 变,的逆向改变、供油量目的。 n? 供油量(实际)>理论 四、喷油泵基本功能的实现 n? 实际供油量<理论 ,)供油时刻及供油规律 高速 超速(飞车) ,(驱动由凸轮轴的喷油齿轮与曲轴正时齿怠速 不稳定(熄火) 之间，精确计算的相对位置决定。 结构简单，工作可靠，广泛应用于,(最大的供油的延续时间由凸轮的型线的中、小功率发动机上。 设计来保证。 结构复杂，制造精度高、灵敏度高;,)每循环的供油量 大功率及中等功率对调速特性要求。 由调速器根据发动机的负荷自动的操纵油 结构简单，制造精度高，但需在进量调节机构，改变柱塞与回油孔的相对位气管中设节流阀，进气阻力?且空滤器的阻置。 力也会影响调速器的调速特性，适用于小功,)供油压力 率 喷由泵的供油压力由出油阀弹簧的预紧历 来保证。 ,)供油敏捷性 利用出油阀的单项止回作用，使高压油 管中都有一定的剩余，保证第二供油的 迅速，断 油迅速。 ,)各缸供油均匀性。 加工制造中工艺上的保证及调整。 五、国产柱塞式喷油泵系列 国产柱塞式喷油泵系列是根据柴油机单缸 功率对循环油量的要求不同。 以,,中柱塞型成为基础，把喷油泵分成几 个系列，再配以不同尺寸柱塞直径 7(5调速器 一( 功用 发动机工作时，能随外界负荷的变化 自动调节供油量，使柴油机的转速保持 不变。 二( 调速器分类 (一) 按调速机构特点分类。 33 (二) 按调速特性来分类 限制发动机的最高转速。1( 两极式(两程式) (+8%)起超速保护作用 仅在发动机的最低，最高三( 机械式调速器工作原理 转速时起作用。 (一) 单程式调速器结构和工作原2( 全程式(全速式) 理 可以对发动机整个转速组成:钢球、压盘、杠杆、调 范围的任何一个转速起速弹簧等。 作用。 一般运输车辆 3( 单程式(单极式) 农用拖拉机、矿山车辆、现已 仅对发动机的额定转速有在轿车上应用 起作用。 4( 极限式 排灌、发电等 34 工作原理: 弹簧受一预紧力，弹簧力作在(二) 全程式调速器结构和工作原A点。O点为支点。 理 由此把油门拉杆推向油量最组成:基本同单程式，多一个可改大，同时把压盘紧在钢球。 变弹簧预紧力的调速操纵杆。 由于油量大，发动机n?，钢工作原理: 球离心力随n?不断增大。 调速操纵杆拉动可以改变调当钢球离心力的轴向分力Fb速器弹簧预紧力，对于每一个大于弹簧力Fa，Fb推动杠杆预紧力都有一个对应的转速，逆时旋转，油量控制杆向减油高速限位对应ne、低速限位对方向移动，油量减少n?。 应怠速 n?离心力?若弹簧力Fa又大 于Fb，则又加油，如此反复摆，使Fa?AO,Fb?OB此稳定最后稳定在在 位置即为设定转速 (三) 两极式调速器 n>ne，离心力大于内弹力、减低速是软弹簧 油n? n?软弹簧压缩 ?,0 n?为驾驶员油门控制 即 35 7.6 供油提前角调节装置 一( 功用 根据发动机的转速，自动地调 节供油提前角，使发动机的动 力性和经济性最佳。 二( 供油提前角对发动机工作的影 响 (一) 提前角过大 即供油过早，则因缸内空一般直喷式28?,35? 气温度过浓而使滞燃期延分隔式15?,20? 长、发动机工作粗暴 (二) 提前角过小 即供油过晚、将使燃烧过 程后移过多、由活塞下行、 汽缸体积?Pz?散热损失 ?热效率?使经济性、动 力性? 36 三( 影响供油提前角的因素和最佳转速?使原燃烧所需时间?、曲轴转 喷油提前角 角所含的绝对时间间隔?为保证燃烧正常(一).转速 进行，燃烧过程所占曲轴转角应增大。 n?供油提前角增大(即提前) 负荷?缸内温度?燃烧过程加快。即 燃烧过程所需时间?提前角应?(即所占曲(二)负荷 轴转角?但是负荷?使循环供油量?又使 负荷?提前角略变化 得燃烧所需时间?提前角应?) (三)最佳供油提前角 其不是一个常数 在负荷一定的情况下、对应一定 主要和转速及负荷有关，其最佳转速使经济性和动力性都达到最值仅对指定工况而言(即常用工况而言)。佳的供油提前角 一般最佳角选在常用工况，根据负荷提前角 转速的影响大 随转速?而增大的特点 在车用柴油机上常装用机械离心式供油 提前自动调节器以适应转速变化而自动改 变喷油提前角 四( 机械离心式供油提前装置的一 般构造和工作原理 一般构造 工作原理 37 7.7柴油供给系的辅助装置 细滤堵塞故障，提高其使用一(柴油虑清器 寿命。 (一)功用 2( 柴油细滤器 除去柴油中的杂质和水分，提滤去5,10μm的杂质 高柴油的洁净程度，以保证喷油泵其他还有沉淀杯与汽油相和喷油器的精密构件正常工作。 同除去柴油中的水分和大 (二)主要型式 的杂质。 1( 柴油粗滤器 柴油机可用粗、细二级或二 滤40,90μm的杂质、减小级细串连或单级细滤。 常用滤芯型式 金属滤芯 用铜或不锈钢带绕成圆柱 作粗滤40,90μm堵塞形，适用于各种柴油机 后经清洗可重复使用。 毛毡式棉纱滤芯 利用纤维之间的微笑间隙 作细滤5,10μm，毛毡进行过滤，适用大、中型柴油可重复使用、成本较高 机 纸质滤芯 作细滤5,10μm，不可用经过树脂处理的特殊滤重复实用，成本低 纸，广泛用于中、小功率柴油 机 二(输油泵 (一) 功用 向喷油泵供应一定压力和 足够数量柴油。 (供油压力0.17, 0.3N/mm2，供油量为喷油泵油 量的3,4倍) 38 (二) 主要型式 中小型柴油机 活塞式、滑片式、膜片式、 内外转子式、齿轮式 滚轮、顶杆、进出油 口、活塞、弹簧、单 1( 活塞式输油泵的构造向阀; 及工作原理 一般构造 ? 偏心轮从凸轮越过最高点，活 工作原理 塞下行，下腔压力?下腔与上腔之 间，单向阀关油被压向高压油泵。 手动泵工作原理 同时由于活塞下行与邮箱相通单向 活塞式(中小功率、阀开，油被吸入上腔 结构简单) ? 偏心轮从越过最低点，活塞上行， 滑片式(分配泵、结与油压相通单向阀关闭，上腔压力开 构紧凑) 高与下腔相通单向断开，油进入下腔 膜片式 汽油机 如需油少，活塞不能下行到 内外转子式 齿轮，最低点，自动调节供油量 手动泵，功用:长期不用或检修后油路 中有空气，按动手动泵，排除油路中的空气 以保证发动机能正常工作 第八章 汽油机点火系 8.1概述 一(点火系的作用 按各缸的工作顺序及点火提前角 依次把足够能量的高压电输送到 各缸的火花塞，使其产生足够强的 火花点燃可燃混合气 二(点火系的型式 蓄电池点火系:传统触点式点火系、半 导体辅助点火系、普通电子式点火系、 微机控制式点火系、无分电器点火系 (直接点火系) 39 8.2传统触点式点火系工作原理 一(点火系的电路组成 (一) 电路布线方式 采用单线制 负极搭铁 (二) 电路的构成 1( 低压电路 2( 高压电路 电源正极用导线与各用电器正极相连。 搭铁即以发动机机体，汽车车架，车身等金属作公共接地线与电源负极相连接 负极搭铁，保证火花塞中心电极为负极，电子易从热的中心电极向冷的侧电极运动 二(工作原理 (一) 断电器闭合 蓄电池提供的低压电流经过低压电路流过初级线圈，在初级线圈产生一个电磁场， 且由于线圈铁芯的作用而得到加强 (二) 断电器断开 初级线圈中的电流迅速减小，直至消失。由于初级线圈中的电流减小，导致线圈周 围的电磁场也随之迅速减小，从而在次级线圈中感应出很高的电压15000v到 20000v以上。 此高压电通过高压线经分电器得分火头传递给分电器的侧电极，再由分缸高压线传 递到相应的火花塞。在火花塞的中心电极和侧电极之间产生火花，点燃可燃混合气。 在发动运转过程中，周而复始的重复上述过程，依次按发火顺序点燃各缸可燃混合 气 次级线圈匝数很多15000,23000 40 三(影响点火电压的因素 (一) 初级电流的大小 初级电流大 断开时次级电压高 初级电流小 断开时次级电压低 初级电流除与蓄电池的电压高低有关外，还与闭合时间有关 而闭合时间与发动机转速有关 n高 闭合时间短 次级电压低 n低 闭合时间长 次级电压高 (二) 初级电流减小的速率(衰减速度) 初级电流减小速率快，磁场变化率大，次级电压高 初级电流减小速率慢，磁场变化率小，次级电压低 8.3 传统触点式点火系主要组成元件 一(分电器 (一) 断电器 1( 功用 在断电凸轮作用下，周期性的接通和断开初级线圈，使流过初级线圈的电流发生变化， 从而在次级线圈上感应出高压电 2( 组成 断电凸轮、活动触点、固定触点等 (二) 分电装置 1( 功用 将点火线圈次级线圈产生的高压电，按发动机发火顺序，依次输送到各缸的火花塞 2( 组成 分火头，分电器盖(侧电极)分电器、点火线圈、火花塞、高压线等 重要组成部件，包括:断电器、分电装置、热电阻和电容器及点火提前装置 41 (三) 热电阻和电容器 响的结果 1( 热电阻:改善发动机转速对点因此Φ最佳,Φ转速+Φ负荷火系工作特性的影响，以保证，Φ辛烷值之和 点火电压基本稳定 3( 实现点火提前的方法 2( 电容器:加快初级线圈电流衰(1) 采用离心式点火提前减以提高次级高压，同时也能装置 防止断电器触点烧蚀 当n变化时，采用离心式点火 (四) 点火提前装置 提前装置使断电凸轮相对分 1( 点火提前角对发动机性能的影电器驱动轴转过一个位置。 响 (2) 采用真空式点火提前(1) 提前角过大(点火过装置 早) 当负荷变大，利用节气门背部点火过早，将阻碍活塞上行，的真空度变化使断电器相对是发动机功率下降，油耗升断电凸轮转过一个角度 高，工作不稳定，发动机过热，(3) 辛烷值校正装置 而易发生爆燃。 当辛烷值改变时，采用人工修(2) 提前角过小(点火过正方法，使分电器总成相对驱 迟) 动轴转过一个角度 点火过迟，燃烧过程主要在气从而实现点火提前，从而实现缸容积变大的情况下进行，散点火延迟，从而实现辛烷值校正。 热损失变大，汽缸压力大大降第9章 发动机冷却系 低，做功能力变小，功率变小，9.1概述 油耗变大 一(冷却系的功用 2( 影响点火提前角的因素和最佳对发动机高温零件进行适当的点火提前角 冷却，使其始终适宜的工作温度(1) 转速 下工作以取得良好的经济性、动转速变大，燃烧过程所需的曲力性、可靠性、耐久性 轴转角增大 二(冷却强度对发动机的影响 点火提前角应增大 1( 冷却不足(过热) (2) 负荷 ? 受热零件的机械性能负荷变大，吸入混合量变大，显著下降 废气的稀释效应减小，燃烧速? 零件热膨胀量增加，使度变大，缸内温度升高;燃烧原配合的合理间隙遭所需曲轴转角减小，点火提前到破坏 角应减小 ? 进入气缸的气体温度(3) 汽油辛烷值 ?、密度?、充气? 汽油辛烷值变大，汽油抗暴震? 温度上升，机油粘度?能力提高，为了提高发动机的润滑度变差，同时机油动力性和经济性应适当加大的氧化加剧 点火提前角 80?,95?正常 (4) 最佳点火提前角 发动机实际工作中的最佳点 火提前角是前三者的综合影 ? 发动机过热时，汽油机易发生早燃和爆燃现 42 象 入曲轴箱使机油变稀 2( 冷却过渡(过冷) ? 温度?使机油粘度? ? 燃烧产生的热量大量运动阻力和阻力矩? 地被冷却介质带走 三(常用的冷却系型式 ? 燃料的蒸发性变差，混a( 水冷式冷却系 合气质量? 冷却效果好，均匀运转噪音 小，广泛 ? 然其中的水汽和燃料b( 风冷式冷却系 的硫化物在气缸下部结构简单，重量? 成本低， 凝结 在缺水酷热和高寒冷有明显得优越性 ? 汽油中的物质凝结流 热效率??经济性?动力性 ? 机械效率?ηm? 柴:工作粗暴(滞燃期?) 以水或冷却液为冷却介质 汽:燃烧不完全，积炭 功(蒸发式、冷凝式、热溶式、强制循环式) 率?油耗? 以空气作为冷却介质 9.2水冷系 一(水冷系的主要零件 1( 散热器 2( 风扇 3( 水泵 低温 节温器关 水泵?机体?缸盖?水泵 高温 水泵?机体?缸盖?节温器?散热器?水泵 二(冷却强度调节 1( 控制通过散热器芯的空气量 在散热器前方装百叶窗和保温帘 用风扇离合器改变风扇转速 对冷却介质加压，使按规定的循环路线，在冷却系中加速循环流动 限制进入空气量 方法简单，但人为疏忽使水温不正常，精确控制水温不易且风扇效率? 能减少低温下驱动风扇的功率消耗及低速大负荷冷却不足 结构复杂加工要求高 43 2( 控制进入散热器的冷却水发动机工作时，使零件相对运动表 量 面之间的摩擦，不仅消耗了发动机 在冷却水出口与散热器之功率，而且使零件磨损摩擦产生的 间装置节温器形成大小循大量热可能使零件表面融化，致使 环 发动机无法正常工作，因此为了保三、冷却水与防冻液 证发动机正常工作必须对相对运1( 冷却水的选择与软化处理 动表面进行润滑，以使汽缸表面能 冷却水应使用软水(即含盐分少形成一层薄的油膜以减小磨擦阻 的水)如雨、雪、自来水等 力降低功率损耗，减少机件磨损延2( 防冻液 长发动机使用寿命 以降低冰点(乙醇或酒精) 密封 利用润滑油的粘度，提高零件的 密封效果 第十章 发动机润滑系 防锈 10.1概述 利用润滑油吸附在金属表面的一(润滑系的任务 吸附作用防止零件的表面氧化 1( 任务 10.2润滑系的组成和机油选择 把清洁的，具有一定压力和适宜温一(现代汽车发动机润滑系的基本 度的润滑油送到发动机各相对运组成成分 动零件的表面，减轻零件磨损，提1( 贮存机油和对其加压促成其 高发动机的寿命和可靠性 流动的装置 二(发动机得到可靠润滑的条件下系油底壳，机油泵、机油油道(管) 统可起到的作用 2( 清除机油中杂质的滤清装置 在发动机零件得到可靠润滑时，润机油粗细滤清器 滑系可起到如下作用 3( 对机油进行冷却使其温度适 减磨 磨擦系数?摩擦功耗?磨宜的冷却装置 损? 机油冷却器 冷却 带走摩擦零件自身的热量冷4( 保证机油压力稳定和发动机 却摩擦表面 安全进行的控制装置 清洗 带走摩擦表面的磨清和杂质 各种压力控制阀 5( 监视润滑系工作状态底监控2( 飞溅润滑 装置 利用发动机运动零件飞溅起来二(汽车发动机主要的润滑方式 的油滴和油雾，润滑摩擦表面 1( 压力润滑 三(机油的选择原则 对曲轴主轴承连杆轴承等，承受1( 发动机 汽:稀，柴:稠 的载荷及相对速度较大的地方，2( 环境条件 热:稠 冷:稀 以一定压力将机油输送到这些3( 转速 高:稀 低:稠 零件的相对运动表面这种方式4( 间隙 大:稠 小:稀 称为压力润滑 油压、油温表 10.3二种典型的润滑系的油路 一(湿式油底壳润滑系 特点:油底壳是收集和贮存机油的容器，多数用一点机油泵来完成机油的输送 油路 44 优点:设备及布置简单 缺点:整机高度高 适用:广泛用于汽车、拖拉机、工程机械 二(干式油底壳润滑系 润滑的部位其至少需要二只机油泵(吸、送) 特点:在干式油底壳润滑系中，机油被机油油路: 泵从油底壳吸出，送到位于发动机外的贮油 箱中，然后再由另外机油泵送到发动机需要 优点:发动机可在较大的纵向、横向倾斜的条件下工作 避免了机油油与漏入曲轴箱的高温燃气的接触，可以防止机油的变质，延长机油的 使用寿命 发动机高度可以降低 缺点:机油泵多，油路复杂 适用于高度紧凑，高通过性的军用车辆，坦克越野车 10.4 润滑系的主要部件 一(机油泵 1( 功用 以一定的压力和供油量，向 主要的运动零件表面强制供油，是 这些部位得到可靠的润滑 2( 主要型式 齿轮式机油泵 转子式机油泵 二(机油滤清器 1( 功用 滤去机油中的金属屑及机械 杂质保持机油的净洁 2( 主要型式 粗滤器:网式集滤器 优点:结构简单加工方便、工作可靠、寿命 长、供油压力较高 优点:结构紧凑、噪音小、吸油真空度高 45 金属片缝隙式粗滤器 联 纸质滤芯式 纸板式细滤器 类似于金 滤芯用经过树脂处理的属片 有多张纸板和纸垫交替叠装而成 微孔滤纸 三(机油散热器 细滤器:离心式细滤器 1( 功用:对机油进行强制冷却，使其 复合式滤清器 粗细串保持适宜的温度 2( 主要型式 底壳结合面漏出 机油散热器:管片式结构 2( 防止曲轴箱中机油被漏气污染 机油冷却器 3( 防止曲轴箱中温度过高，被飞溅的10.5 曲轴箱通风 油雾和燃气的情况下发生爆炸 一(目的 1( 使曲轴箱压力和大气压力基本一同冷却水散热器 致，防止机油、油雾曲轴两端自油 用冷却水冷却 由壳体和冷却芯子组成 油湿稳定，但水油的密封要求高 油?客体，水?冷却芯子 二(通风方式 1( 自然通风 抽出直接放入大气中 2( 强制通风 抽出后直接导入发动机进气管 第十一章 发动机排气净化 11(1概述 一(汽车的公害 1( 排气 2( 噪音 3( 电器设备的电磁干扰 二(汽车排污的来源及有害成分 1( 从排气管排出的废气 主要成分是CO、HC、NO x 及SO2、铅化物、炭烟等 2( 经曲轴箱通风管排出的 (燃烧室的泄漏) 其主要成分:HC 随着汽车工业的发展、汽车 的保有量的增加，汽车对环境和人民健康所 造成的危害愈来愈为人们所重视 以上三个方面中以排气污染对环境和 人类健康的影响最大，噪音次之，电磁 干扰仅是局部性的问题，因此解决汽车 公害的最根本性的问题是排气的净化。 46 3( 从油箱、化油器、油管接 产生原因: 头处蒸发的汽油蒸汽 汽油机:燃烧室壁温低造成熄火、燃烧主要成分:HC 温度低、曲轴箱窜气、汽油蒸发等 上述的有害成分中CO、HC、一种无色无味有毒气体，极易和人血液中血 NO x是主要污染物质 红素结合。人吸入过多CO，阻碍人体血液 吸收和输送氧气，引起头痛、头晕等中毒症三(废气中主要有害成分产生的原因 状、严重的死亡 1(CO 未燃燃料蒸汽:即碳氧化合物对人眼睛和吸 是不完全燃烧的产物。 收道有刺激作用。在一定地理、温度、气象 汽油机 :混合气过浓、缺氧 条件下和NO x在强烈阳光照射下发生光化 柴油机:燃烧中局部缺氧或燃烧温度过学反应，生成臭氧、醛类为主，光化学烟雾低 对人及其他生物造成危害 2(HC 3.NO x 有害气体成分减至最少。 产生原因:高温富氧条件下形成，其生成量2机外净化 与氧的浓度、温度和反应的时间有关 通过在发动机外增加附加装置、对废气进行二( 排气净化方式 净化处理后再排入大气中 1(机内净化 氮氧化物总称，对人眼及呼吸道有刺激作用 改变可燃混合气品质和燃烧过程，使排气中 11.2 汽油机排气的净化 一(机内净化的措施 在空滤器进口装温度传感器，控制真 1( 改善可燃混合气品质，降低怠速空阀对进气控制阀进行切换控制;温度低 时的CO、HC 时，空气经排气管预热;温度高时，直接进 a( 提高进气温度，促使汽油蒸入 发加快 如:在化油器和进气管之间装一叶片 b( 采用机械方式改善汽油的式旋转器，把大颗粒汽油击碎，雾化?蒸发 雾化状况 加快使HC、CO?但高速时进气阻力?ηv 特别在怠速、雾化不良、蒸发不充分?，经济性、动力性? 导致CO、HC? 针对上述情况(雾化、蒸发)而采取 相应的措施 47 一(机内 采用EGR装置，将5,20,废气再引入进气 1( 采用废气再循环装置降低管，使最高燃烧温度? 燃烧温度和NO x 内外结合 2( 采用电子控制汽油直接喷 减小燃烧室面/容比 射装置，三元催化装置 气门重叠度? NO x? 降低CO、HC 点火延迟、燃烧温度?，NO x、 3( 改善燃烧过程的组织 HC? 即从燃烧室形状、配气相 分层燃烧、稀薄燃烧 位、点火时刻、燃烧方式 二(机外净化 消除燃油供给系统、燃料蒸 1( 废气再燃烧方法 汽的外泻(降低HC) 降低HC、CO 空气喷射装置——热反应器和催化 反应器 2( 采用曲轴箱、强制通风装置 把废气中的HC、CO，再燃使排出 消除曲轴箱泄漏的HC 的HC 和CO?? 把窜气引入气缸内再燃烧 3( 汽油蒸汽吸附装置，封闭防止油箱内汽油蒸汽外 式油箱 11.3柴油机排气净化 在主室中燃烧室冷空气的作用，燃由于柴油机α>1，燃烧比较完全，烧温度?，NO x? 且燃烧温度较低，因此HC、CO较少，NO x有分级燃烧，在主燃烧室中，空气 也较低，但SO2和碳粒比汽大 和燃油混合良好，漏气小，高温和缺氧使柴油机净化的重点是NO x和炭烟 CO、HC? 主要方法 即延长后燃，是燃烧温度?，排烟1( 采用分隔式燃烧室 ?，功率? 2( 减小喷油提前角 使NO x?(主要针对直喷式) 在付室中缺氧NO x? 48 3( 采用废气涡轮增压，中冷使CO、HC、NO x? 4( 进气管喷水，燃油掺水NO x 5( 采用过滤法，滤炭烟颗粒 降低燃烧温度 49