內(nèi)燃機構(gòu)造課件

發(fā)動機的工作原理和

總體構(gòu)造第一節(jié)發(fā)動機的分類一、發(fā)動機：將某一種形式的能量（熱能、電能、化學能、太陽能等）轉(zhuǎn)變成機械能的機器。二、熱力發(fā)動機：將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機。1、外燃機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如蒸汽機。2、內(nèi)燃機：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如活塞式內(nèi)燃機、燃氣輪機(按熱能轉(zhuǎn)變成機械能的主要構(gòu)件分）。3、比較：外燃機體積大，重量重，熱效率低；內(nèi)燃機熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好;燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高，

質(zhì)量?。]有往復運動件，單位功率質(zhì)量小），轉(zhuǎn)矩特性好（減少變速器擋數(shù)），燃料適應性好，起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較高，適用于坦克發(fā)動機三、活塞式內(nèi)燃機：

按活塞運動方式分：1、往復活塞式內(nèi)燃機2、轉(zhuǎn)子活塞式內(nèi)燃機

三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于1958年由德國F.汪克爾發(fā)明，關鍵技術是1954年F.汪克爾提出的氣密封系統(tǒng)，1964年德國NSU公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，1967年日本東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)，至今。比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復活塞式發(fā)動機相比，優(yōu)點是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復活塞式發(fā)動機，但耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。1、按所用的燃料分：（1）液體燃料發(fā)動機；汽油機（gasolineengine）；柴油機（dieselengine）。

（2）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機（CNG）；液化石油氣發(fā)動機（LPG）。2、按發(fā)火方式分：（1）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）；（2）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。3、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分：（1）四沖程發(fā)動機；（2）二沖程發(fā)動機。4、按冷卻方式分：（1）水冷發(fā)動機；（2）風冷發(fā)動機。5、按進氣方式分：（1）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）；（2）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。6、按氣缸數(shù)分：（1）單缸發(fā)動機；（2）多缸發(fā)動機。7、按氣缸排列方式分：（1）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機（2）雙列發(fā)動機：V型發(fā)動機、水平對置式發(fā)動機往復活塞式內(nèi)燃機:一、四沖程汽油機工作原理（一）基本工作原理第二節(jié)四沖程發(fā)動機工作原理1、化油器式汽油機：汽油和空氣在化油器內(nèi)混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——傳統(tǒng)式。2、汽油噴射式汽油機：（1）進氣管內(nèi)噴射：

將汽油噴射入進氣管內(nèi)，同空氣混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——（現(xiàn)代轎車電控汽油噴射式汽油機）。（2）氣缸內(nèi)直接噴射：將汽油直接噴射入氣缸內(nèi)同空氣混合成可燃混合氣并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——（未來發(fā)展）。曲柄連桿機構(gòu)—氣缸7內(nèi)裝有活塞8，活塞通過活塞銷10、連桿11與曲軸14相連接?；钊跉飧變?nèi)作往復直線運動，通過連桿推動曲軸轉(zhuǎn)動，通過飛輪13對外輸出作功。（二）單缸汽油機基本結(jié)構(gòu)：配氣機構(gòu)—為了吸入新鮮氣體和排出廢氣，設有進氣門2和排氣門3，曲軸14通過正時齒輪副推動配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動，凸輪通過挺桿克服氣門彈簧力頂開氣門，氣門在氣門彈簧預緊力的作用下關閉。供給系—汽油和空氣在化油器4內(nèi)混合成新鮮可燃混合氣，經(jīng)過進氣管1、進氣門2吸入氣缸內(nèi)，燃燒后的廢氣經(jīng)過排氣門3、排氣管排入大氣中。冷卻系—水泵9由曲軸14上的皮帶輪帶動，將來自散熱器冷卻后的冷卻水泵入氣缸7燃燒室周圍的冷卻水套，經(jīng)過氣缸蓋6中的冷卻水套，熱水由氣缸蓋上部的出水口流往散熱器。點火系—氣缸內(nèi)的新鮮可燃混合氣經(jīng)過壓縮后由氣缸蓋上伸入燃燒室內(nèi)的火花塞5產(chǎn)生的點火花點燃。潤滑系—機油泵17由配氣凸輪軸上的偏心凸輪驅(qū)動，將油底殼16內(nèi)的機油吸入并經(jīng)過機油管15、潤滑油道泵入到各運動件的摩擦部位進行潤滑。上止點（T.D.C.）：下止點（B.D.C.）：活塞行程

S：曲柄半徑R：氣缸工作容積Vh：發(fā)動機工作容積VL：VL=式中：D——氣缸直徑（cm）

S——活塞行程（cm）i——氣缸數(shù)燃燒室容積VC

：氣缸總?cè)莘eVa

：

壓縮比

：（三）發(fā)動機基本術語活塞頂離曲軸中心最遠處。活塞頂離曲軸中心最近處。上、下止點之間的距離。曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離。活塞從上止點到下止點所掃過的容積（氣缸排量）。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和（發(fā)動機排量）。活塞在上止點時，活塞頂上方的氣缸容積（或氣缸最小容積）?；钊谙轮裹c時，活塞頂上方的氣缸容積（或氣缸最大容積）（Va=VC+

Vh

）氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。（

=Va/VC

=1+

Vh/

VC

）在發(fā)動機內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變成機械能都必須經(jīng)過吸入空氣、壓縮和輸入燃料，使之發(fā)火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系列連續(xù)過程，稱為一個工作循環(huán)。...（1）進氣行程（0~180

CA）：活塞自上止點向下止點移動，活塞上方氣缸容積增大，形成一定真空，此時排氣門關閉，進氣門打開，可燃混合氣由化油器經(jīng)進氣歧管、進氣門吸入氣缸，歷時一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°轉(zhuǎn)角。由于有進氣阻力，進氣終了時缸內(nèi)壓力低于大氣壓力，約為0.075~0.09MPa；由于氣缸內(nèi)的可燃混合氣受上一循環(huán)殘余廢氣和高溫零件的加熱，進氣終了時缸內(nèi)氣體溫度上升到370~400K。（a）進氣行程1、四沖程汽油機的工作循環(huán)（四）四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)：四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)需要經(jīng)過進氣、壓縮、膨脹（作功）、排氣四個過程，對應活塞上下四個行程，相應的曲軸轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)720（兩周）。

壓縮終了時，可燃混合氣的壓力、溫度取決于壓縮比的大小。

愈大，壓縮終了時的可燃混合氣的壓力、溫度愈高，燃燒速度愈快，發(fā)動機發(fā)出功率愈大，經(jīng)濟性愈好，但汽油機的壓縮比過高會引起爆燃和表面點火等不正常的燃燒現(xiàn)象，一般在6~9之間，現(xiàn)代轎車汽油機的

在9~11之間。（b）壓縮行程（2）壓縮行程（180~360

CA）：為了使可燃混合氣能迅速燃燒，使發(fā)動機發(fā)出更大功率，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，密度加大，溫度升高。此時，進、排氣門均關閉，活塞從下止點向上止點移動，曲軸旋轉(zhuǎn)180

CA。

（a）爆燃：

由于壓縮比過高導致壓縮終了時氣體壓力和溫度過高，在火花塞點火之后燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒現(xiàn)象，稱為爆燃。

爆燃現(xiàn)象：

爆燃時，火焰以極高的速率傳播，溫度和壓力急劇升高，形成壓力波，以聲速推進，當這種壓力波撞擊燃燒室壁時就發(fā)出尖銳的敲缸聲。同時還會引起發(fā)動機過熱、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果，嚴重爆燃時甚至造成排氣門燒廢、軸瓦破裂、活塞頂熔穿、火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞現(xiàn)象。（b）表面點火：在火花塞點火之前，由于燃燒室內(nèi)灼熱表面（如排氣門頭部、火花塞電極處、積碳處）點燃可燃混合氣而產(chǎn)生的另一種不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火。表面點火現(xiàn)象：表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲（較沉悶），產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機機件機械負荷增加，壽命降低。（c）汽油機壓縮比的選擇：應在避免引起爆燃和表面點火的前提下盡可能提高壓縮比，以提高發(fā)動機功率，改善燃油經(jīng)濟性。進、排氣門仍關閉。當壓縮行程接近終了時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，放出大量的熱能，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度迅速增加，所能達到的最大壓力PZ約為3~5MPa，相應溫度為2200~2800K。...（c）作功（膨脹）行程（3）作功（膨脹）行程：

（360~540

CA）高溫、高壓燃氣推動活塞從上止點向下止點移動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并通過飛輪輸出機械能，除了一部分用于維持發(fā)動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余大部分機械能用于對外作功，期間曲軸旋轉(zhuǎn)180

CA，膨脹終了時，壓力降至0.3~0.5MPa，相應溫度則降為1300~1600K。（d）排氣行程（4）排氣行程（540~720

CA）：

當膨脹接近終了時，排氣門打開，靠廢氣的壓力進行自由排氣（排氣門開啟時廢氣壓力與大氣壓力之比大于臨界壓力比），大部分廢氣自行排出?；钊竭_下止點后再向上止點移動，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中，排氣終了時缸內(nèi)壓力稍大于大氣壓力（排氣阻力存在），約為0.105~0.115MPa，廢氣溫度約為900~1200K。由于燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時（上止點），不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。

柴油的粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，不可能用氣缸外部的化油器進行霧化，因此不可能采用氣缸外部形成可燃混合氣的方法，唯有在高溫、高壓的氣缸內(nèi)采用高壓噴射才能將柴油在很短的時間內(nèi)完全霧化。

柴油機壓縮比較高（一般為16～22），所以壓縮終了時的壓力可達3.5～4.5MPa，溫度高達750～1000K，大大超過柴油的自燃溫度，故柴油高壓（10MPa以上）噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣混合后便自行著火燃燒，最大爆發(fā)壓力可達6～9MPa，最高燃氣溫度可達2000～2500K。二、四沖程柴油機工作原理

四沖程柴油機每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程，相應地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。

柴油的自燃溫度比汽油低，因此，可燃混合氣的著火方式可采用自燃（壓燃）方式，與汽油機的點燃方式不同（否則會產(chǎn)生爆炸性燃燒，使柴油機工作粗暴）。圖中噴油泵2凸輪軸一端的傳動齒輪由曲軸正時齒輪經(jīng)過中間齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，泵油機構(gòu)產(chǎn)生高壓燃油，經(jīng)過高壓油管進入氣缸蓋上的噴油器1，在壓縮終了附近，由伸入氣缸內(nèi)的噴油嘴頭部噴孔噴入霧化良好的燃油，在燃燒室內(nèi)與空氣混合成可燃混合氣后自燃。噴油泵凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的1／2。

（一）柴油機壓縮比的選擇依據(jù)

柴油機壓縮比遠較汽油機的壓縮比高，這是因為柴油機采用壓燃的著火方式，為了保證發(fā)動機良好的冷起動性能，壓縮比遠較汽油機的高。柴油機壓縮比應在保證良好的冷起動性能前提下盡可能低，因為過高的壓縮比會導致發(fā)動機工作粗暴，而且，發(fā)動機的循環(huán)熱效率隨著壓縮比的增加已接近緩慢，增加不明顯，對燃油經(jīng)濟性并沒有帶來多大改善（二）柴油機與汽油機工作原理的不同：

1、著火方式不同：汽油機是點燃式，柴油機是壓燃式；2、可燃混合氣形成方式不同：汽油機是氣缸外部化油器內(nèi)均勻混合（傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)代轎車進氣管內(nèi)電控汽油噴射式），柴油機是氣缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)不均勻混合；（均勻性體現(xiàn)在燃料的蒸發(fā)性、混合氣形成時間的長短）3、發(fā)動機功率調(diào)節(jié)方式不同：汽油機是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小改變可燃混合氣的數(shù)量而改變發(fā)動機功率的大小，屬“量”的調(diào)節(jié)；柴油機是通過改變噴油泵每循環(huán)的供油量即改變每循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量，從而改變可燃混合氣的濃度而改變發(fā)動機功率的大小，屬“質(zhì)”的調(diào)節(jié)。

（三）柴油機與汽油機性能比較：汽油機具有轉(zhuǎn)速高（轎車高達5000~6000r/min）、質(zhì)量小、工作柔和、起動容易、制造成本低和維修方便等優(yōu)點，不足之處是燃油消耗率較高，燃油經(jīng)濟性較差，適用于轎車型乘做人員車輛；柴油機燃油消耗率較汽油機低30%左右，且柴油價格低，所以燃油經(jīng)濟性好，而且輸出扭矩較大，但冷起動困難、工作粗暴、工作轉(zhuǎn)速較低（一般4000r/min以下）、制造成本高、維修困難，適用于運輸型汽車。

（四）飛輪的作用：四沖程發(fā)動機工作循環(huán)的四個活塞行程中，只有一個行程是作功的，其余三個行程是依靠飛輪的慣性作用完成的，飛輪的作用就是①儲存作功行程時的動能，克服活塞上行時的壓縮負功，維持工作循環(huán)周而復始，并使曲軸轉(zhuǎn)速均勻。②飛輪的另一作用就是通過飛輪上的齒圈起起動和輸出機械能的作用。多缸發(fā)動機每循環(huán)作功的曲軸轉(zhuǎn)角間隔小，工作較均勻，轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量較小。因此，汽車發(fā)動機用的較多的是四缸、六缸和八缸發(fā)動機。第三節(jié)二沖程發(fā)動機工作原理一、二沖程汽油機工作原理（一）二沖程發(fā)動機的工作循環(huán):是在兩個活塞行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。（二）二沖程汽油機的結(jié)構(gòu)特點：二沖程汽油機采用曲軸箱掃氣，曲軸箱是密封的，對多缸機而言，各曲柄軸室相互之間是密封的，氣缸壁上開有矩形掃氣口和排氣口，氣缸壁上開有進氣口（右圖所示最早的活塞閥進氣方式）。（三）二沖程汽油機的工作循環(huán)：1、第一行程：活塞自下止點開始向上止點移動，曲軸箱內(nèi)在上一行程中被預壓縮的新鮮可燃混合氣自氣缸壁上的掃氣口繼續(xù)向氣缸內(nèi)掃氣，活塞頂將掃氣口關閉后，由于排氣口仍未關閉，氣缸內(nèi)的新鮮可燃混合氣被活塞強行從排氣口擠出，此謂燃料的過后排氣損失，不可避免；由于掃氣過程中或多或少有新氣與廢氣的混合，存在燃料的掃氣損失，因此，二沖程汽油機的燃油消耗率遠較四沖程汽油機的高，HC排放嚴重。（1）第一行程（掃氣口關閉）排氣口關閉后，氣缸內(nèi)才開始真正的壓縮，活塞上移到接近上止點時，火花塞點火，點燃被壓縮的可燃混合氣。掃氣口關閉后，隨著活塞的上移，曲軸箱內(nèi)形成一定真空，當活塞底端打開氣缸壁上的進氣口，曲軸箱內(nèi)開始進氣，直至活塞運動到上止點，此時，進氣口應全開，曲軸箱容積最大。（2）第一行程（進氣口開啟）（3）第二行程（燃燒膨脹作功）（4）第二行程（排氣口、掃氣口開啟）著火后，高溫、高壓燃氣膨脹迫使活塞從上止點向下止點移動，進氣口逐漸關閉，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始被預壓縮。2、第二行程：當活塞頂打開排氣口時，缸內(nèi)壓力仍有0.3~0.6MPa，故大部分廢氣以音速從缸內(nèi)排出，當活塞頂打開掃氣口時，缸內(nèi)壓力已降低到低于曲軸箱內(nèi)壓力，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始掃入氣缸，并向排氣口驅(qū)除剩余廢氣。活塞到達下止點時，排氣口和掃氣口應全開，曲軸箱容積最小。排氣口關閉時氣缸內(nèi)氣體的容積與壓縮終了時氣體的最小容積之比。顯然，實際壓縮比要小于名義壓縮比（氣缸內(nèi)氣體的最大容積與壓縮終了時氣體的最小容積之比）。（四）總結(jié)1、第一行程：活塞自下止點上移到上止點，包括氣缸內(nèi)掃氣、排氣、壓縮過程和曲軸箱內(nèi)的進氣過程；2、第二行程：活塞自上止點下移到下止點，包括氣缸內(nèi)燃氣膨脹作功、排氣、掃氣過程和曲軸箱內(nèi)新鮮可燃混合氣的預壓縮過程；3、氣缸內(nèi)的換氣過程：氣缸內(nèi)的掃氣和排氣過程。4、曲軸箱壓縮比：曲軸箱內(nèi)的最大容積與最小容積之比。一般在1.25~1.40之間，過小影響曲軸箱進氣效率（給氣比），過大導致掃氣時新鮮可燃混合氣與氣缸內(nèi)廢氣摻混，造成燃料從排氣口逸失。5、換氣口布置：排氣口上沿位置比掃氣口上沿位置高，尺寸差很重要，否則若掃氣口開啟時氣缸內(nèi)廢氣壓力高于曲軸箱內(nèi)壓力，會導致廢氣向曲軸箱內(nèi)倒流。排氣口與掃氣口圓周方向上呈90o布置，即回流掃氣方式。6、實際壓縮比：二沖程汽油機由于燃油消耗率高、HC等排放嚴重而逐漸淘汰出摩托車用市場，但軍用小型無人航空飛行器卻因其體積小、重量輕、單位氣缸工作容積輸出功率大而仍被看好，但要解決電控汽油噴射技術甚至廢氣渦輪增壓技術。二、二沖程汽油機與四沖程汽油機比較理論上同樣發(fā)動機排量、同樣工作轉(zhuǎn)速的發(fā)動機其功率應等于四沖程汽油機的二倍，實際上由于實際壓縮比小于名義壓縮比，氣缸內(nèi)進氣不足（進氣時間短，存在給氣和掃氣損失），只等于1.5~1.6倍。1、二沖程汽油機沒有配氣機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，容易維修。2、二沖程汽油機作功間隔短，發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，飛輪轉(zhuǎn)動慣量小，容易上高速。3、二沖程汽油機燃油消耗率遠較四沖程汽油機的燃油消耗率高，HC等排放嚴重。4、5、發(fā)動機總體構(gòu)造一、四沖程汽油機的一般構(gòu)造（以東風EQ1090E型汽車為例）（一）機體組：

包括氣缸蓋3、氣缸體11、油底殼26。有的發(fā)動機將氣缸體分鑄成上下兩部分，上部稱為氣缸體，下部稱為曲軸箱。...

機體的作用是作為發(fā)動機各機構(gòu)、各系統(tǒng)的裝配基體，本身許多部分又分比別是各機構(gòu)、各系統(tǒng)的組成部分。如氣缸蓋、氣缸體上鉆的潤滑油道是潤滑系統(tǒng)的組成部分，氣缸蓋、氣缸體上鑄的冷卻水套是冷卻系統(tǒng)的組成部分等?！?/p>

此外，氣缸蓋和氣缸體的內(nèi)壁共同組成燃燒室的一部分。通常，將機體組列入曲柄連桿機構(gòu)。（二）曲柄連桿機構(gòu)：

包括活塞、連桿總成25、曲軸22、飛輪15等運動機件。...

曲柄連桿機構(gòu)的作用是發(fā)動機借以產(chǎn)生動力，并將活塞的直線往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力的機構(gòu)。（三）配氣機構(gòu)：

包括進氣門、排氣門、挺柱、推桿、搖臂9、凸輪軸20、凸輪軸正時齒輪33（由曲軸正時齒輪32驅(qū)動）等。...

配氣機構(gòu)的作用是使可燃混合氣及時充入氣缸并及時從氣缸排出廢氣。（四）供給系：

氣缸蓋、氣缸體上鑄的進、排氣道顯然是供給系的一部分。

供給系的作用是把汽油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。...

包括汽油箱、汽油泵45、汽油濾清器、化油器7、空氣濾清器38、進氣管、排氣歧管總成51、排氣消聲器等。...（五）點火系：

其功用是保證按規(guī)定時刻及時點燃被壓縮的可燃混合氣。包括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機，將低壓電流變成變成高壓電流的斷電器（與分電裝置等組合成為分電器總成43）和點火線圈，把高壓電流按規(guī)定時刻通過分電裝置通到各氣缸的火花塞等。（六）冷卻系：

包括水泵2、散熱器、風扇1、分水管、氣缸體放水閥50以及氣缸體和氣缸蓋上鑄出的冷卻水套等。其功用是把受熱機件的熱量散到大氣中，以保證發(fā)動機在正常溫度范圍內(nèi)工作。（七）潤滑系：

包括機油泵27、集濾器、限壓閥、氣缸體和氣缸蓋鉆設的潤滑油道、機油粗濾器46、機油細濾器49和機油冷卻器等。其功用是將一定壓力的潤滑油供給作相對運動的零件工作表面之間以形成液體摩擦，減少摩擦阻力，減輕機件的磨損，并冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面，緩和沖擊，分散應力，輔助密封。（八）起動系：

車用汽油機一般由曲柄連桿機構(gòu)（包括機體組）、配氣機構(gòu)兩大機構(gòu)和供給系（包括燃料供給系統(tǒng)和進、排氣系統(tǒng)）、點火系、冷卻系、潤滑系和起動系五大系統(tǒng)組成。二、總結(jié)：

包括起動電機及其附屬裝置。其作用是使靜止的發(fā)動機起動并轉(zhuǎn)入自行運轉(zhuǎn)。1、風扇2、水泵3、氣缸蓋4、小循環(huán)水管5、進、排氣歧管總成6、曲軸箱通風裝置7、化油器8、氣缸蓋出水管9、搖臂機構(gòu)10、曲軸箱通風管11、氣缸體12、后挺桿室蓋13、曲軸箱通風擋油板14、飛輪殼15、飛輪16、發(fā)動機后懸置螺栓、螺母17、限位板18、發(fā)動機后懸置軟墊19、油底殼襯墊20、凸輪軸21、曲軸止推片22、曲軸23、主軸承蓋24、機油泵、分電器總成25、活塞、連桿總成26、油底殼27、機油泵28、發(fā)動機前懸置軟墊總成29、發(fā)動機前懸置支架總成30、風扇皮帶31、正時齒輪室蓋及曲軸前油封32、曲軸正時齒輪33、凸輪軸正時齒輪34、空氣壓縮機皮帶圖1-8東風EQ6100-1型汽油機軸側(cè)剖視圖51、排氣管27、機油泵圖1-8東風EQ6100-1型汽油機橫剖視圖7、化油器35、曲軸箱通風單向閥

36、進氣管37、絕熱墊及襯墊38、空氣濾清器

：52、彎管接頭53、彈簧54、單向閥55、閥體11、氣缸體48、出水彎管50、放水閥49、機油細濾器3、氣缸蓋39、氣缸套40、定位銷41、挺桿室襯墊42、挺桿室蓋43、分電器44、加機油管和蓋45、汽油泵46、機油濾清器47、聯(lián)軸套19、油底殼襯墊26、油底殼15、氣缸蓋罩二、現(xiàn)代四沖程汽油機的一般結(jié)構(gòu)（以桑塔納轎車電噴發(fā)動機為例）桑塔納轎車（2000GSI）電噴發(fā)動機（AJR）外形圖1、正時齒形帶護罩2、空調(diào)壓縮機3、空調(diào)壓縮機帶輪4、多楔皮帶5、曲軸帶輪6、張緊輪7、發(fā)電機帶輪8、導向輪9、動力轉(zhuǎn)向油泵10、動力轉(zhuǎn)向泵帶輪11、發(fā)電機12、進氣歧管13、機油標尺14、燃油分配管35、油底殼桑塔納轎車（2000GSI）電噴發(fā)動機（AJR）軸側(cè)剖視圖16、正時齒形皮帶17、凸輪軸正時齒形帶輪18、水泵齒形帶輪19、曲軸正時齒形帶輪20、機油泵傳動鏈21、機油泵22、曲軸23、水泵24、活塞25、排氣門26、進氣門27、氣缸體28、氣缸蓋29、液壓挺柱30、凸輪軸31、噴油器32、機油濾清器33、機油壓力限壓閥34、連桿噴油器氣缸蓋罩加機油口氣缸蓋排氣歧管進氣歧管發(fā)電機空調(diào)壓縮機導向輪動力轉(zhuǎn)向泵帶輪水泵氣缸體曲軸箱油底殼機油泵鏈輪曲軸連桿活塞進氣門凸輪軸液壓挺柱氣門彈簧桑塔納轎車（2000GSI）電噴發(fā)動機（AJR）橫剖面圖（3）化油器式汽油機上的進、排氣歧管布置于發(fā)動機一側(cè)，便于加熱進氣管，促使燃油霧化，而柴油機上的進、排氣歧管全都部置于發(fā)動機異側(cè)，以免進氣受到加熱，減少進氣量，降低發(fā)動機功率。高壓噴油泵空氣濾清器進氣歧管排氣歧管噴油器總成

6110Q型柴油機橫剖面圖三、四沖程柴油機的一般構(gòu)造

四沖程柴油機的結(jié)構(gòu)與四沖程汽油機的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于：（1）柴油機沒有點火系，氣缸蓋上火花塞的位置被噴油器代替，高壓導線被高壓油管代替。...（2）柴油機燃料供給系統(tǒng)不同于汽油機：柴油機有高壓噴油泵、噴油器，由噴油泵凸輪軸上的凸輪驅(qū)動產(chǎn)生高壓燃油，噴油泵總成中的輸油泵類似于化油器式汽油機上的汽油泵，作用是克服燃油流動阻力，但化油器式汽油機上的汽油泵由配氣凸輪軸上的偏心凸輪驅(qū)動，現(xiàn)代電噴汽油機上的汽油泵是電動汽油泵。...發(fā)動機主要性能指標與特性一、發(fā)動機主要性能指標：有動力性指標（有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等）和經(jīng)濟性指標（燃油消耗率）。

1、有效轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為

·m。

2、有效功率：發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率。以Pe表示，單位為kW。式中：n——曲軸轉(zhuǎn)速，r/min3、有效燃油消耗率：發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油消耗質(zhì)量，以be表示,單位為g/（kW·h）。（四沖程汽油機一般為270325g/（kW·h），四沖程柴油機一般為190238g/（kW·h）。）（1-1）（1-2）

發(fā)動機主要性能指標可在發(fā)動機測功器臺架上試驗測定：試驗時保持一定油門開度，同時用測功器對發(fā)動機施加一定的阻力矩，用轉(zhuǎn)速表測出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，低于所需轉(zhuǎn)速則減小阻力矩，反之則加大阻力矩，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所需轉(zhuǎn)速時，即阻力矩與發(fā)動機輸出有效轉(zhuǎn)矩相等時，測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩，用油耗儀測出發(fā)動機單位時間內(nèi)的耗油質(zhì)量B，根據(jù)式（1-1）換算出發(fā)動機有效功率Pe

，根據(jù)式（1-2）換算出發(fā)動機有效燃油消耗率be

。二、發(fā)動機速度特性：指油門開度一定時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（1）發(fā)動機全負荷速度特性（又稱為發(fā)動機外特性）：指油門全開時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。發(fā)動機最高工作轉(zhuǎn)速時的全負荷有效功率為額定功率，相應轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，為發(fā)動機銘牌功率和轉(zhuǎn)速。（2）發(fā)動機部分負荷速度特性：指油門部分開啟時，發(fā)動機的有效功率、有效轉(zhuǎn)矩和有效燃油消耗率三者隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。（3）發(fā)動機工況：一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時也用負荷和曲軸轉(zhuǎn)速來表征。（4）發(fā)動機負荷：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負荷，就是當時發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比。注意，不要把負荷與功率混淆，50%負荷不是指油門開啟一半開度，而是指此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出功率是油門全開時發(fā)動機輸出功率的一半。TePebeTePebe（a）汽油發(fā)動機外特性（b）汽油發(fā)動機部分負荷速度特性三、汽油機與柴油機速度特性的區(qū)別：

汽油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而逐漸下降，原因是節(jié)氣門的節(jié)流作用使發(fā)動機的充氣效率下降，氣缸內(nèi)進氣量減少，尤其是部分節(jié)氣門開度時。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加而增大到極值后迅速下降，不會發(fā)生“飛車”現(xiàn)象。柴油機沒有節(jié)氣門的進氣節(jié)流作用，轉(zhuǎn)速一定時，氣缸內(nèi)進氣質(zhì)量就一定，改變負荷的大小靠改變每循環(huán)噴油量的多少，柴油機速度特性曲線表明：發(fā)動機輸出的有效轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而變化平緩。因此，發(fā)動機輸出功率隨轉(zhuǎn)速增加一直在增大，只是前面增加迅速，后面平緩，因此，一旦噴油泵柱塞卡滯在大油門位置而發(fā)動機外界負載卸去時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速將大幅度上升，直到發(fā)動機冒黑煙，排氣管燒紅，飛輪飛出傷人等嚴重事故發(fā)生，此謂柴油機的“飛車”現(xiàn)象。第六節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和編號規(guī)則一、國標GB725-82規(guī)定如下：

1、按所用燃料命名，如柴油機、汽油機等。

2、型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。

3、型號由四部分組成：首部中部系列代號換代標志符號缸數(shù)符號氣缸排列形式符號符號無符號VP含義直列及單缸臥式V型平臥型缸徑符號（以氣缸直徑的數(shù)表示）結(jié)構(gòu)特征符號

符號無符號FZ結(jié)構(gòu)特征水冷風冷增壓用途特征符號符號無符號QM用途通用型汽車用摩托車用后部尾部同一系列產(chǎn)品區(qū)分符號6135Q行程符號，E表示二沖程，無符號表示四沖程1、6135Q柴油機2、1E65FM汽油機舉例：第一章復習題四沖程汽油機通常由哪些機構(gòu)與系統(tǒng)組成？它們各有什么作用？四沖程柴油機經(jīng)過哪四個活塞行程完成一個工作循環(huán)？期間，曲軸旋轉(zhuǎn)了幾周？配氣凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾

周

？噴油泵凸輪軸旋轉(zhuǎn)了幾周？

二沖程汽油機曲軸旋轉(zhuǎn)幾周完成一個工作循環(huán)？期間，第一活塞行程的定義是什么？包括

哪些

過程？第二活塞行程的定義是什么？包括

哪些

過程？飛輪的作用是什么？二沖程汽油機的飛輪與四沖程汽油機的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？多缸機的飛輪與單缸機的飛輪相比哪個飛輪的轉(zhuǎn)動慣量大？內(nèi)燃機壓縮比的定義是什么？選擇汽油機壓縮比的主要依據(jù)是什么？選擇柴油機壓縮比的主要依據(jù)是什么？汽油機的壓縮比與柴油機的壓縮比為何不一樣？什么是汽油機爆燃現(xiàn)象？有哪些危害？什么是汽油機表面點火現(xiàn)象？有哪些危害？汽油機與柴油機在可燃混合氣形成方式與點火方式上有何不同？他們所用的壓縮比為何不一樣？四沖程汽油機和四沖程柴油機在總體構(gòu)造上有哪些主要不同？比較二沖程汽油機與四沖程汽油機動力性能、燃油經(jīng)濟性能、HC排放的優(yōu)劣，并說明原因。汽油機型號1E65FM和TJ376Q如何表示發(fā)動機的基本參數(shù)和特征？什么是發(fā)動機的速度特性？什么是發(fā)動機的外特性？

第二章曲柄連桿機構(gòu)

第一節(jié)概述一、曲柄連桿機構(gòu)的作用：

1、將活塞的往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動；

2、將作用在活塞頂上的燃氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的輸出扭矩。二、組成：機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組。三、工作特點：高溫、高壓、高速、化學腐蝕。四、受力分析：

1、氣體作用力：在作功行程中，氣體作用力Fp作用在活塞頂上，傳到活塞銷上，分解為Fp1、Fp2，分力Fp1沿連桿傳到曲柄銷上，并可分解為FR和FS，垂直于曲柄的分力FS對曲軸中心形成轉(zhuǎn)矩Ttq，推動曲軸旋轉(zhuǎn)；分力Fp2則將活塞壓向氣缸的左側(cè)。（1）作功行程圖2-1氣體壓力作用情況示意圖在壓縮行程中，作用在活塞頂上的氣體壓力F

P也可以分解為兩個分力F

P1和F

P2，而F

P1又可以分解為Fs

和FR

，分力Fs

對曲軸造成一個旋轉(zhuǎn)阻力矩Ttq

，企圖阻止曲軸旋轉(zhuǎn)，而F

P2則將活塞壓向氣缸的另一側(cè)?？傊瑲怏w壓力作用在活塞頂上，通過活塞銷、連桿傳力給曲軸，最終由機體主軸承承受。同時，曲軸終端產(chǎn)生輸出扭矩，而傾倒力矩則使機體左右搖晃，因此，需通過螺栓使機體固定在車架上。（2）壓縮行程圖2-1氣體壓力作用情況示意圖2、往復慣性力與離心力：活塞加速度：在上止點前后活塞加速度是正值，往復慣性力朝上；在下止點前后活塞加速度是負值，往復慣性力朝下。如圖（2-2）。偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，其方向沿曲柄半徑向外。曲軸轉(zhuǎn)速愈高，往復慣性質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量愈大，則往復慣性力與離心力愈大，慣性力使曲柄連桿機構(gòu)的各零件和所有軸頸（軸承）受周期性變化的附加負荷，加快磨損。若不加以平衡，慣性力傳到氣缸體外，引起發(fā)動機的振動。（1）活塞在上半行程時的慣性力（2）活塞在下半行程時的慣性力圖2-2往復慣性力和離心力作用情況示意圖第二節(jié)機體組3、摩擦力：忽略不記。五、總結(jié)：曲柄連桿機構(gòu)（包括機體組）各有關零件受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。機體組由氣缸體（有的發(fā)動機有曲軸箱）、氣缸蓋和油底殼組成。一、氣缸體水冷發(fā)動機的氣缸體與曲軸箱常鑄成一體，簡稱氣缸體，有的水冷發(fā)動機的氣缸體象風冷發(fā)動機的氣缸體一樣，將氣缸體與上曲軸箱（其內(nèi)腔為曲軸運動的空間）分開鑄造，而把油底殼稱之為下曲軸箱。氣缸體內(nèi)孔一般鑲?cè)霘飧滋?，其?nèi)表面形成氣缸工作表面。（一）作用：1、內(nèi)孔：（1）形成氣缸工作容積（2）活塞運動導向

2、外部（1）各機構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體（2）散熱（二）要求：1、耐高溫、高壓

2、耐磨損

3、耐腐蝕

4、足夠的剛度和強度（三）材料和工藝：

1、材料（1）氣缸套：優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或合金鋼（2）氣缸體：灰鑄鐵或鋁合金2、氣缸工作表面制造工藝（2級加工精度）（1）精鏜（2）珩磨（網(wǎng)紋狀）1、改善磨合條件，磨合時間短2、避免拉缸（金屬熔著磨損）漏氣:功率下降竄機油:冒藍煙活塞卡死三、氣缸體結(jié)構(gòu)特點：1、按具體結(jié)構(gòu)形式分為三種：

（1）一般式氣缸體：

曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上（圖2-3a）。其優(yōu)點是制造方便，質(zhì)量輕，高度低，但剛度低，適用于汽油機。（2）龍門式氣缸體：

氣缸體下表面移至曲軸軸線以下（圖2-3b

）。（a）一般式（b）龍門式（c）隧道式圖2-3氣缸體示意圖

其優(yōu)點是剛度和強度較好，但工藝性較差，適用于柴油機和強化汽油機。（3）隧道式氣缸體：

氣缸體上有完整的主軸承座孔（圖2-3c

）。其優(yōu)點是剛度最好，主軸承座孔不易變形，便于安裝滾動主軸承支承的組合曲軸，各缸主軸承孔同軸度易保證，制造方便，但質(zhì)量大，高度高。2、按冷卻方式分：（1）水冷式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套（圖2-4）（2）風冷式：氣缸體外鑄有散熱片（圖2-5）3、按鑲缸套方式分為兩種：（1）干式缸套：圖（a）所示，不直接與冷卻水接觸，薄壁（1-3mm），過盈壓配在氣缸體內(nèi)孔中。其優(yōu)點是：密封性好，氣缸體剛性好，不易變形。缺點是：

a、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套剛性差，加工裝夾時易變形。

b、熱負荷增加：缸套外圓與氣缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸，但加工誤差使之不可能完全接觸，因而散熱面積小，影響缸套散熱，必然使缸套、活塞等熱負荷嚴重。

c、氣缸體鑄造工藝性差：水套封閉，去渣困難。

d：缸心距增加，曲軸易彎曲變形：水套封閉。圖2-4水冷發(fā)動機和氣缸蓋圖2-5風冷發(fā)動機的氣缸體和氣缸蓋氣缸套水套氣缸體圖2-6（a）干式氣缸套（2）濕式缸套：圖（b）所示，氣缸體水套敞開，缸套與冷卻水直接接觸，薄厚（5-9mm），缸套下端帶橡膠封水圈，氣缸套外圓上大，下小（因為氣缸套下端帶1-3道橡膠封水圈），且上端與氣缸體內(nèi)孔配合緊，下端配合松，以方便推入氣缸體內(nèi)孔。0.050.15mm氣缸套水套氣缸體橡膠封水圈圖2-6（b）濕式氣缸套

（軸向定位）（徑向定位）（徑向定位）

濕式缸套壓配在氣缸體內(nèi)孔時，上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15mm，這樣緊固缸蓋時，可將缸墊壓得更緊，以密封燃氣。濕式缸套優(yōu)點是：氣缸套冷卻好；制造成本低；氣缸體鑄造工藝性好；缸心距短，曲軸不易彎曲。濕式缸套缺點是：氣缸體剛性差，容易變形，易漏氣、漏水；氣缸套外圓表面易產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象，常見涂漆。4、按氣缸排列形式分單列雙列直立平臥V型（，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄銷）水平對置（

=，每缸的連桿大頭各占用一個曲柄銷）（1）（1）（2）（2）（3）（3）圖2-7多缸發(fā)動機氣缸排列型式（1）單列直立式（直列式）（2）V型（3）水平對置式圖2-8一汽奧迪100型發(fā)動機氣缸體（一般式）1-機油泵2-主軸瓦3-主軸承蓋4-飛輪5-轉(zhuǎn)速傳感器脈沖齒6-止推墊片7-曲軸8-氣缸體9-鏈輪圖2-9桑塔納時代超人2000GSI型轎車AJR發(fā)動機的氣缸體及相關零件（龍門式）二、氣缸蓋與氣缸墊（一）氣缸蓋1、基本組成：

氣缸蓋上應有進、排氣門座及氣門導管和進、排氣門通道等。2、作用：（1）密封氣缸上部（2）構(gòu)成燃燒室（與氣缸壁和活塞頂一起）

（3）構(gòu)成供給系中進、排氣系統(tǒng)及冷卻系、潤滑系的一部分（鑄有進、排氣通道及冷卻水套或散熱片、潤滑油道）3、要求：（1）耐高溫、高壓

（2）耐腐蝕

（3）足夠的剛度和強度4、材料：（1）鋁合金壓鑄：a、導熱性好（汽油機及少數(shù)b、質(zhì)量輕柴油機）c、鑄造流動性好（風冷發(fā)動機散熱片鑄造容易）

d、剛度低:易變形

導致漏氣、漏水

f、強度低:氣缸蓋螺栓孔易拉毛

g、不耐高溫:超過350C，強度急劇降低（1）降低熱負荷，避免熱應力過大而開裂（2）可提高壓縮比（汽油機）（2）灰鑄鐵或合金鑄鐵：a、剛度、強度高（大部分柴油機）b、耐高溫

c、

導熱性差:缸蓋底面鼻梁區(qū)易開裂

d、質(zhì)量重5、結(jié)構(gòu)特點：

（1）多缸發(fā)動機a、單體氣缸蓋：每缸一蓋，剛性好，制造容易，維修方便，但缸心距較長，曲軸容易彎曲。b、整體氣缸蓋：只有一蓋，缸心距最短，發(fā)動機緊湊，曲軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難，維修成本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機大部分采用）c、組合氣缸蓋：如兩缸一蓋，便于系列化。（2）按所用燃料分

a、汽油機：（1）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔（2）進、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側(cè)（進氣管布置在排氣管的上部，利用廢氣加熱進氣管壁面油膜，促進霧化),但現(xiàn)代汽油機采用半球形燃燒室時則進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（3）燃燒室在氣缸蓋上，氣缸蓋底部有凹坑。

b、柴油機：（1）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔（2）進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（避免進氣加熱，影響充氣效率，降低發(fā)動機功率）（3）車用中小功率柴油機的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴式燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋內(nèi)部）。（3）按冷卻方式分：a、水冷：內(nèi)鑄水套，入水口與氣缸體上水套相通，上部出水口通過節(jié)溫器與散熱器入水口相通。

b、風冷：外鑄散熱片，平行于來流方向。圖2-10捷達轎車發(fā)動機的氣缸蓋（進、排氣管在同側(cè)，頂置凸輪軸）圖2-11進、排氣管在同一側(cè)的桑塔納轎車發(fā)動機氣缸蓋1-氣缸墊2-氣缸蓋3-襯墊4-壓條5-氣缸蓋罩（頂置凸輪軸）圖2-12桑塔納時代超人2000GSI轎車AJR發(fā)動機氣缸蓋及相關零件（進、排氣管在兩側(cè)，頂置凸輪軸）1-凸輪軸同步帶輪2-凸輪軸油封3-凸輪軸軸承蓋4-凸輪軸5-液壓挺桿6-氣缸蓋7-進氣門8-排氣門6、汽油機燃燒室：（1）要求：a、結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，F(xiàn)/V小

b、壓縮終了時能形成一定強度的擠壓渦流減少熱量損失縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x提高

i

提高火焰?zhèn)鞑ニ俾蚀龠M油、氣混合促使混合氣及時充分燃燒（2）結(jié)構(gòu)形式：a、楔形燃燒室

b、盆形燃燒室

c、半球形燃燒室結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊壓縮終了時能形成擠壓渦流結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊能形成進氣渦流結(jié)構(gòu)最為緊湊，

高配氣機構(gòu)復雜（進、排氣門分置兩側(cè)，氣門傾斜，氣門傳動困難）

圖2-13汽油機燃燒室形狀（a）半球形燃燒室（b）楔形燃燒室（c）盆形燃燒室（a）（b）（c）（紅旗轎車、切諾基越野車、解放CA1091貨車）（捷達、奧迪轎車、北京吉普）（桑塔納、富康、夏利轎車）（二）氣缸墊1、作用：密封燃氣冷卻水、機油2、要求：（1）一定的強度要求（2）耐熱、耐腐蝕（3）一定的彈性a、密封（變形以補償結(jié)合面的不平度）b、能重復使用（

在一定公差內(nèi)）3、材料與結(jié)構(gòu)：（1）金屬+石棉：石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且外覆銅皮或鋼皮，水孔和燃燒室孔周圍另用鑲邊增強，以防被高溫燃氣燒壞，常用，有很好的彈性和耐熱性，能重復使用，但制造厚度均一性較差，使用時注意光滑面朝氣缸體，否則容易被燃氣或冷卻水沖壞。

（2）金屬片：帶凸紋，強度高，沖壓低碳鋼板銅板鋁板適用于增壓等強化發(fā)動機

圖2-14氣缸蓋襯墊的結(jié)構(gòu)（1）金屬-石棉板（2）沖壓鋼板（2）（1）4、氣缸蓋螺栓的擰緊次序：必須由中央對稱地向四周擴展的順序分幾次進行，最后一次要用扭力扳手按工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊，一則保證密封性，二則避免損壞氣缸墊，三則保證壓縮比的一致性。鋁合金制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動機冷的狀態(tài)下擰緊，這樣，發(fā)動機熱起來時會增加密封性，因為鋁合金氣缸蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋則一般在發(fā)動機熱車時最后擰緊，因為裝配時擰緊的螺栓在發(fā)動機工作初始后不久會松弛。圖2-15豐田佳美3S-FE發(fā)動機氣缸蓋螺栓的拆、裝卸順序三、油底殼1、作用：儲存機油并密封曲軸箱。2、要求：（1）結(jié)合面平整，密封性好（2）剛性好，避免振動、機械噪聲過大（3）散熱性好3、材料與結(jié)構(gòu)：一般用薄的低碳合金鋼板沖壓而成，為了加強油底殼內(nèi)機油的散熱，也有的發(fā)動機采用鋁合金鑄造的油底殼，油底殼底部鑄有散熱肋片。油底殼形狀決定于發(fā)動機的總體布置和機油容量，后部一般做得較深，以便發(fā)動機縱向傾斜時機油泵能吸到機油。油底殼內(nèi)還設有擋油板，避免油面波動太大，機油泵吸進氣泡，供油不暢。油底殼底部裝有磁性放油塞，以便吸集機油中的金屬屑，減少發(fā)動機運動零件的磨損。圖2-16桑塔納轎車油底殼結(jié)構(gòu)活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等組成...圖2-19活塞連桿組第1道氣環(huán)第2道氣環(huán)組合油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋1、作用：（1）構(gòu)成燃燒室；...2、要求：（1）活塞質(zhì)量?。和鶑蛻T性力??；...3、材料與工藝：a、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）；...（質(zhì)量小，導熱性好，適用于一般發(fā)動機）...b、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺栓連接。...1、剛度好，高溫強度高；...僅適用于極少數(shù)大功率強化柴油機一、活塞（2）傳遞動力。...（2）熱膨脹系數(shù)?。豪鋺B(tài)裝配間隙小，減輕敲缸現(xiàn)象；...（6）足夠的剛度和強度：（3）導熱性好：減輕熱負荷，第一道環(huán)槽不易積碳，活塞頂不易熱裂；…（4）耐磨：環(huán)槽不易磨損，裙部不易磨損；...（5）耐高溫：高溫時機械強度不會下降太多；...a、銷座不會彎曲變形；...b、活塞頂不會壓碎。...（1）材料：2、熱膨脹系數(shù)低，配缸間隙小；...3、耐磨（環(huán)槽）；...4、質(zhì)量居中。...（2）工藝：a、鑄造：質(zhì)量大，加工工序多；...4、結(jié)構(gòu)特點：圖2—20活塞結(jié)構(gòu)活塞銷座活塞銷活塞銷卡環(huán)b、鍛造：居中；...c、模鍛：質(zhì)量小，加工少。...（1）基本結(jié)構(gòu)：由頂部、頭部、裙部組成（圖2-18所示）。1—活塞頂部；...2—活塞頭部；...3—活塞裙部。...a、頂部：１）平頂：（a）平頂...（b）凹頂...（c）凸頂...圖2-20活塞頂形狀組成燃燒室，易熱裂、壓碎，要求加工應光潔，材料應阻熱。...但有的汽油機如桑塔納2000GSI轎車AJR發(fā)動機的活塞頂是凹頂，主要為減少往復慣性質(zhì)量，改善混合氣形成和燃燒，有時可用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。吸熱面積小，制造工藝簡單（四沖程汽油機）...２）凸頂：剛性好、強度高，但吸熱面積大，難加工（二沖程汽油機，凸頂有利于掃氣）...３）凹頂：一般適用于車用直噴式柴油機，如形、四角形燃燒室。３）熱負荷較高的汽油機活塞一般在第一道環(huán)槽內(nèi)鑲鑄耐熱材料奧氏體鑄鐵制造的護圈，因為第一道環(huán)槽溫度高，鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導致燃氣泄漏和竄機油。

...圖2-21活塞環(huán)槽護圈（a）一道護圈（b）二道護圈４）四沖程汽油機一般2-3道氣環(huán)，1道油環(huán)，最低一道油環(huán)槽內(nèi)轉(zhuǎn)有許多徑向小孔，氣缸壁上多余機油刮下后，經(jīng)過這些小孔流回油底殼。b、頭部：油環(huán)槽以上部分。其主要作用是：１）承受燃氣壓力，并傳給連桿（說明包括活塞銷座）；...２）與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；...３）將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導給氣缸體。...其主要結(jié)構(gòu)特點是：１）活塞內(nèi)腔呈流線型，由到活塞頂?shù)淖钚『穸戎饾u擴大，并使活塞頭部第一道環(huán)槽處于活塞內(nèi)腔最低位置之上，目的是使活塞頂吸收的熱量平均分攤給各道活塞環(huán)，避免第一道活塞環(huán)過熱；...２）有的汽油機的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔熱槽，隔斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路，迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，目的同上；...1、活塞往復直線運動導向（說明裙部長度不能過短，否則活塞運動時擺頭）；...2、熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。...

機械變形和熱變形均使得裙部斷面變成長軸沿活塞銷方向的橢圓。（a）彎曲變形（b）擠壓變形（c）銷座熱變形（d）裙部綜合變形圖2-22活塞裙部的橢圓變形c、裙部：油環(huán)槽底面至活塞底端的外圓柱表面。其主要作用是：2、承受側(cè)壓力（說明裙部應有一定的剛度和承壓面積）。...發(fā)動機工作時活塞裙部的變形：1、機械變形：燃氣壓力作用在活塞頂上，導致銷座彎曲變形，裙部擠壓變形；...結(jié)論：冷態(tài)敲缸現(xiàn)象：（a）活塞銷對中布置

冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活塞工作時的機械變形和熱變形時裙部直徑增大，容易拉傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機油，重則活塞卡死。...

活塞工作時側(cè)壓力方向的交替變化，活塞越過上止點時，時而是活塞的次推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（壓縮行程時貼緊氣缸壁的一側(cè)），時而是活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（作功行程時貼緊氣缸壁的一側(cè)），形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。顯然，發(fā)動機冷車時敲缸現(xiàn)象嚴重。

活塞裝配時應留有間隙。...

由于冷態(tài)裝配間隙的存在，...

偏向主推力面?zhèn)?~2mm，可使活塞越過上止點之前就完成推力面?zhèn)鹊膿Q向，避免峰值壓力時刻過渡，因而可以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見于汽油機。...（b）活塞銷負偏置圖2-23活塞銷偏置時的工作情況減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施：(1)活塞銷偏置：

通過改進結(jié)構(gòu)措施，制成反橢圓裙部斷面，牽制裙部工作時的熱變形，從而在保證活塞工作時不拉缸的前提下減小活塞配缸間隙，減輕發(fā)動機冷車敲缸現(xiàn)象。(2)減少冷態(tài)裝配間隙：

次推力面?zhèn)乳_橫向隔熱直槽（油環(huán)槽內(nèi)，兼做泄油槽）和縱向膨脹補償斜槽（避免拉傷氣缸壁）；

（b）（a）（c）（d）（e）裙部的結(jié)構(gòu)特點：（1）裙部橫斷面呈反橢圓形：...

活塞裙部加工成短軸沿活塞銷方向，但注意橢圓度不可過大，否則活塞上下運動時因棱緣負荷過大易拉傷氣缸壁；...（2）沿高度方向呈上小下大的圓錐形：上熱下冷；...（3）裙部次推力面?zhèn)乳_“T”形槽或“”形槽：

活塞銷座下方挖去大塊金屬，以減輕往復慣性質(zhì)量，避免下止點時活塞裙部下端與曲軸平衡重相碰，并且可使裙部富有彈性，補償熱變形。（f）（g）（h）圖2-24活塞裙部的不同形狀和結(jié)構(gòu)（4）銷座附近裙部凹陷0.5~1.0mm：減少此處金屬堆積，以減少熱變形；...銷座內(nèi)側(cè)鑲鑄熱膨脹系數(shù)極低的恒范鋼片，牽制此處熱變形；...（5）雙金屬活塞：（6）拖板式裙部：二、活塞環(huán)：分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。...（一）作用：（2）傳熱（將活塞頭部吸收的70%~80%的熱量傳導給氣缸壁）。...2、油環(huán)：（3）輔助密封。...（二）工作特點：（2）交變的彎曲應力（氣缸壁沿高度方向有加工錐度，環(huán)有開口）。...1、氣環(huán)：（三）要求：（2）耐高溫（第1道氣環(huán)）、耐磨。...（四）材料：（2）第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度高，并能儲存少量機油，以改善潤滑條件）；...圖2-25活塞環(huán)（1）密封（防止燃氣漏入曲軸箱）；是主要作用，是傳熱作用的前提。...（1）潤滑（氣缸壁上鋪油膜）；...（2）刮油（氣缸壁上多余機油刮落回曲軸箱）；...（1）高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴重；...（1）足夠的強度、沖擊韌性；...（1）一般用合金鑄鐵，少數(shù)高速強化柴油機用鋼片環(huán)

（以提高彈力和沖擊韌性）；...（3）其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活塞）（以改善磨合性能）。（五）氣環(huán)的密封機理：第一密封面（氣環(huán)裝入氣缸時產(chǎn)生的初始彈力F1）；...圖2-26氣環(huán)的密封機理圖2-27各環(huán)間隙處的氣體壓力遞減圖1、第一密封面很重要，若失效，則第二密封面建立不起來，因此氣環(huán)裝入氣缸時產(chǎn)生的初始彈力F1很重要。...第二密封面（燃氣壓力F2）；...氣環(huán)的切口端呈迷宮式布置（減少漏氣）。...2、由圖2-27可知，第一道氣環(huán)的初始彈力F1要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初始彈力F1大小要求依次遞增。（1）切口形狀：1）直角切口：工藝性好，密封效果差；…2）階梯切口：密封好，工藝性差；...3）斜切口：介于中間，但套裝時尖角易折斷；...4）帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口：方向不可裝反，否則，漏氣量急劇增加。圖2-28氣環(huán)的切口形狀（六）氣環(huán)的結(jié)構(gòu)特點：

由于矩形環(huán)的“泵油”作用，氣缸壁上的機油將源源不斷地上竄入活塞頂上燃燒室內(nèi)燒掉，排氣管冒藍煙。圖2-29矩形環(huán)的泵油作用1）矩形環(huán)：（a）矩形環(huán)（2）氣環(huán)的斷面形狀：工藝最簡單，導熱性好，但存在“泵油”現(xiàn)象。...矩形環(huán)的“泵油”作用原理解釋：活塞下行時，分兩種情況：

在進氣行程中，由于環(huán)與缸壁的摩擦阻力以及環(huán)本身的慣性，環(huán)將靠緊環(huán)槽的上側(cè)平面，缸壁上的機油就被刮入下邊隙與背隙內(nèi)；...

在膨脹作功行程中，燃氣壓力的作用大于摩擦阻力和慣性的影響，環(huán)被壓緊在環(huán)槽的下側(cè)平面，下邊隙與背隙內(nèi)的機油上竄。...

活塞上行時，在摩擦阻力、慣性、缸內(nèi)氣體壓力的作用下，環(huán)將靠緊在環(huán)槽的下側(cè)平面，下邊隙與背隙內(nèi)的機油上竄?！Y(jié)論：圖2-30氣環(huán)的斷面形狀2）扭曲環(huán)：a)正扭曲環(huán)：內(nèi)圓上邊緣切去部分金屬或外圓下邊緣切去部分金屬；...b)反扭曲環(huán)：內(nèi)圓下邊緣切去部分金屬或外圓上邊緣切去部分金屬；...圖2-30氣環(huán)的斷面形狀（b）正扭曲內(nèi)切環(huán)（c）反扭曲內(nèi)切環(huán)圖2-31扭曲環(huán)的作用原理

環(huán)的扭曲變形應使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運動時，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤滑，減少摩擦阻力；活塞向下運動時，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則活塞向上運動時，向上刮油，機油消耗率劇增，排氣冒藍煙。扭曲環(huán)成因見圖2-31所示：

活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣缸壁的作用力F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力F2不在一條直線上，于是產(chǎn)生扭曲力矩M，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下竄動造成的“泵油”現(xiàn)象。...總結(jié)：扭曲環(huán)的優(yōu)點：a)密封性、磨合性好（線接觸）；...b)防止“泵油”現(xiàn)象；...c)形成油楔，改善潤滑；...d)提高刮油能力。...扭曲環(huán)的缺點：a)扭轉(zhuǎn)角不超過1o，工藝性差；...b)不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上記號。...b)仍有“泵油”現(xiàn)象。...（d）錐面環(huán)優(yōu)點：缺點：b)避免棱緣負荷，能很好適應活塞的擺動及氣缸表面；...小錐角，不超過2o，方向不可裝反。優(yōu)缺點同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。...3）錐面環(huán)：4）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸?！璦)活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑；...c)密封性改善。...

a)工藝性差（凸圓弧面難加工）；...（f）桶面環(huán)圖2-30氣環(huán)的斷面形狀缺點是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油”現(xiàn)象。5）梯形環(huán)：如圖2-32所示，側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時而減小，時而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一道氣環(huán)?！╡）梯形環(huán)（a）間隙變化（b）受力情況圖2-32梯形環(huán)工作示意圖（2）油環(huán)的斷面形狀如圖2-25所示，均分布若干個中間泄油孔，設計重點在于提高與氣缸壁的接觸比壓，以提高刮油能力（圖2-33）。（3）油環(huán)分為兩種類型：1）普通槽孔式油環(huán)：合金鑄鐵，鼻形倒角（圖2-34）圖2-33油環(huán)的刮油作用（a）（b）（七）油環(huán)的結(jié)構(gòu)特點：（1）油環(huán)置于最后一道環(huán)槽，背隙內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時，必須具有較大的初始彈力。...（a）異向外倒角油環(huán)...圖2-34油環(huán)的斷面形狀（b）同向外倒角油環(huán)...（c）同向內(nèi)倒角油環(huán)...（d）鼻式油環(huán)...（e）雙鼻式油環(huán)...圖2-35組合油環(huán)1-上刮片2-襯簧3-下刮片4-活塞

接觸比壓大，刮油能力強，泄油通路大，慣性質(zhì)量小，但制造成本高（圖2-35）。2）組合鋼片式油環(huán)：三、活塞銷與銷座（一）活塞銷（3）組合形：居中。（c）兩段截錐型1、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動力。...2、要求：（1）足夠的剛度、強度和沖擊韌性；...（2）表面耐磨；...（3）質(zhì)量小。...3、材料與工藝：

一般為低碳鋼或低碳合金鋼，經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理以提高心部沖擊韌性和表面硬度，然后進行精磨和研磨。...4、結(jié)構(gòu)特點：管狀（圖2-36所示）。...（1）等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大；...（2）兩段截錐形：等強度梁，質(zhì)量小，但難加工；..圖2-36活塞銷的內(nèi)孔形狀（a）圓柱型（b）組合形

由于鋁合金活塞銷座的熱膨脹量大于鋼活塞銷，因此，在冷態(tài)裝配時，活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合，裝配時，應先將鋁合金活塞預熱（70~90oC的水或油中加熱），然后將銷裝入。4-卡環(huán)5、活塞銷連接方式：

活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套孔的連接配合，一般采用“全浮式”（圖2-37所示），即...在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套孔內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動，以使活塞銷表面的磨損比較均勻。但...必須在活塞銷座兩端用卡環(huán)定位，防止活塞銷軸向竄動。...圖2-37活塞銷連接方式1-連桿小頭襯套2-活塞銷3-連桿四、連桿在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強度。剛度不足的后果：（1）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚至咬死。...（2）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機油。...（1）連桿小頭：一般壓入減磨的錫青銅襯套4，小頭頂部鑄有工藝凸臺，減重用；...45671-連桿小頭2-桿身3-連桿大頭4-襯套5-軸瓦6-軸瓦上的凸肩7-連桿螺栓8-潤滑油槽9-連桿蓋89圖2-38連桿結(jié)構(gòu)（2）桿身：通常做成“工”字形斷面，以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質(zhì)量，有的桿身鉆有潤滑油道。1、作用：傳遞動力，將活塞往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。...2、工作特點：復雜平面運動，承受壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。...3、要求：4、材料與工藝：中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。...5、結(jié)構(gòu)特點：由連桿小頭1、桿身2、連桿大頭3（包括連桿蓋9）三部分組成。小頭頂部開有潤滑油槽，收集飛濺油霧，潤滑活塞銷。...

通常做成分開式的，以便于拆裝活塞連桿組，被分開的部分叫連桿蓋9，兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對記號，拆裝時應注意一致。...圖2-39連桿裝配標記（3）連桿大頭：

連桿大頭孔內(nèi)過盈壓入上、下兩半薄壁鋼軸瓦，在其內(nèi)表面上涂有0.3~0.7mm厚的減磨合金層，具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用，主要有巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸肩，防止軸瓦轉(zhuǎn)動；軸瓦內(nèi)表面開有油槽用以儲油和作垃圾槽用。...6、汽車發(fā)動機連桿分類：（1）平切口：圖2-41平切口連桿螺栓定位連桿大頭沿著與桿身軸線垂直的方向切開，汽油機和較小功率柴油機用。...定位可靠，結(jié)構(gòu)簡單（利用連桿螺栓上經(jīng)過精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與精加工的連桿螺栓孔來保證）；...

連桿大頭沿著與桿身軸線成30~60o夾角切開，常用于曲柄銷直徑較粗的較大功率柴油機，否則，連桿大頭尺寸太大，無法從氣缸中拆下活塞連桿組。...定位不可靠（切口方向受到附加剪切力，連桿螺栓易剪斷，連桿蓋脫落會擊穿氣缸體）。優(yōu)點是：（2）斜切口：缺點是：定位可靠（鋸齒接觸面大，貼合緊密），結(jié)構(gòu)緊湊，但齒距公差要求高，否則，會因個別齒脫空影響連桿組件的剛度，也會造成連桿大頭孔失圓。圖2-41斜切口連桿大頭的定位方式斜切口定位方式：1）止口定位：工藝簡單，但定位不可靠（徑向脫離無法阻止）2）套筒定位：定位精度較高，但工藝要求高（若孔距不準確，

則可能因過定位而造成大頭孔嚴重失圓）3）鋸齒定位：（a）止口定位（b）套筒定位（c）鋸齒定位7、

V型發(fā)動機連桿分類：相鄰兩缸的一個連桿大頭做成叉形，另一個連桿大頭套于其叉形中。兩缸活塞連桿組的運動規(guī)律相同，左右兩缸中心線不需錯位，但叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復雜，而且連桿大頭的剛度也不高。圖2-42V型發(fā)動機連桿示意圖（1）并列連桿：左右兩缸的連桿一前一后地裝在同一個曲