發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)典培訓(xùn)資料

1、發(fā) 動(dòng) 機(jī) 教 案 目 錄   第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)和基本構(gòu)造3第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)12第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理14第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性21第五節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)規(guī)則24第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)27第一節(jié) 概述27第二節(jié) 機(jī)體組28第三節(jié) 活塞連桿組36第四節(jié) 曲軸飛輪組53第三章 配氣機(jī)構(gòu)61第一節(jié) 概述61第二節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的主要零部件65第三節(jié) 配氣相位和氣門(mén)間隙73第四章 汽油機(jī)供給系77第一節(jié) 汽油供給系的組成與燃料77第二節(jié) 簡(jiǎn)單化油器原理及混合氣形成79第三節(jié) 可燃混合氣成分與汽油機(jī)性能的影響81第四節(jié) 化油

2、器各工作系統(tǒng)87第五節(jié) 化油器結(jié)構(gòu)94第六節(jié) 汽油供給裝置98第七節(jié) 空氣濾清器及進(jìn)、排氣裝置102第八節(jié) 汽油直接噴射106第五章 柴油機(jī)供給系110第一節(jié) 柴油機(jī)供給系的組成及燃料110第二節(jié) 可燃混合氣的形成、燃燒及燃燒室112第三節(jié) 噴油器121第四節(jié) 噴油泵124第五節(jié) 調(diào)速器131第六節(jié) 噴油提前角調(diào)節(jié)裝置134第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系138第一節(jié) 概述138第二節(jié) 蓄電池點(diǎn)火系的組成及工作原理140第三節(jié) 點(diǎn)火提前143第四節(jié) 蓄電池點(diǎn)火系的主要元件144第五節(jié) 電子點(diǎn)火系149第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系155第一節(jié) 概述155第二節(jié) 潤(rùn)滑系的組成及油路158第三節(jié) 潤(rùn)滑系的主要零部件16

3、0第四節(jié) 曲軸箱通風(fēng)168第八章 冷卻系170第一節(jié) 概述170第二節(jié) 水冷系的組成和水路171第三節(jié) 水冷系主要部件的構(gòu)造173第九章 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系184第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)184第二節(jié) 起動(dòng)輔助裝置188第三節(jié) 起動(dòng)機(jī)192 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)和基本構(gòu)造1. 分類(lèi)車(chē)用內(nèi)燃機(jī)(internal combustion engine)，根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要構(gòu)件的型式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類(lèi)。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)（reciprocating engine）和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車(chē)上應(yīng)用最為廣泛，是本

4、課研究的重點(diǎn)。汽車(chē)（automobile）發(fā)動(dòng)機(jī)（主要指車(chē)用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)）分類(lèi)方法很多，按照不同的分類(lèi)方法可以把汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)分成不同的類(lèi)型，下面是其分類(lèi)情況。  (1) 按照所用燃料分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)(gasoline engine)和柴油機(jī)(diesel engine)(圖1-1)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。圖1-1(2) 按照行程(stroke)分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工

5、作循環(huán)(operating cycle)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)(four - stroke cycle engine)和二行程內(nèi)燃機(jī)(two - stroke cycle engine) (圖1-2 )。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。圖1-2 (3) 按照冷卻方式分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)(liquid - cooled engin

6、e)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)(air - cooled engine)(圖1-3)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片(fins)之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖1-3 (4) 按照氣缸(cylinder)數(shù)目分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)(multi - cylinder engine )(圖1-4)。僅有一個(gè)氣缸

7、的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖1-4 (5) 按照氣缸排列方式分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式(圖1-5)。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)(inline engine)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī)(V-type engine)，若兩列之間的夾角=180°稱(chēng)為對(duì)置式

8、發(fā)動(dòng)機(jī)(opposed engine)。圖 1-5 (6) 按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機(jī)naturary aspirated engine(non - supercharged engine)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)(supercharged engine )(圖1-6)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。圖1-62. 基本構(gòu)造 發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無(wú)論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無(wú)論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無(wú)論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，

9、實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。 (1) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) (圖1-7) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。圖1-7 (2) 配氣機(jī)構(gòu)（圖1-8） 配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入。氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采

10、用頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門(mén)組、氣門(mén)傳動(dòng)組和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)組組成。圖1-8 (3) 燃料供給系統(tǒng)（fuel suppling system）（圖1-9） 汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。圖1-9 (4) 潤(rùn)滑系統(tǒng)(lubricating system)（圖1-10） 潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清

11、洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門(mén)等組成。 圖1-10 (5) 冷卻系統(tǒng)(cooling system)（圖1-11） 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。圖1-11 (7) 點(diǎn)火系統(tǒng)(igniting system)（圖1-12） 在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱(chēng)為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線

12、圈和火花塞等組成。 圖1-12 (8) 起動(dòng)系統(tǒng)(starting system)（圖1-13） 圖1-13 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。 汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲

13、柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。   第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)如圖1-14:圖1-14 活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱(chēng)為上止點(diǎn)TDC(Top Dead Center)?；钊跉飧桌镒魍鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱(chēng)為下止點(diǎn)BDC(Bottom Dead Center)。活塞從一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱(chēng)為活塞行程。一般用s表示，對(duì)應(yīng)一個(gè)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)18

14、0°曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷(xiāo)中心之間的距離稱(chēng)為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降膬杀叮?#160;S =2R 。活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，稱(chēng)為氣缸工作容積。一般用Vh表示： 式中：D氣缸直徑，單位mm；       S活塞行程，單位mm； 活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱(chēng)為氣缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見(jiàn)，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即VaVcVh。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。一般用VL表示： 式中：Vh氣缸工作容積；   

15、    i 氣缸數(shù)目。   壓縮比(compression ratio)是發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱(chēng)為壓縮比。一般用表示。 式中：Va 氣缸總?cè)莘e；       Vh 氣缸工作容積；       Vc 燃燒室容積； 通常汽油機(jī)的壓縮比為610，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為1622。 每一個(gè)工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣過(guò)

16、程，即完成進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過(guò)程叫一個(gè)工作循環(huán)。   第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理下面介紹一下四行程發(fā)動(dòng)機(jī)（four-stroke-engine）的工作原理和工作過(guò)程。 1. 四行程汽油機(jī)的工作原理 四行程汽油機(jī)（圖1-15）的運(yùn)轉(zhuǎn)是按進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的圖1-15 汽油機(jī)(gasoline engine)  (1) 進(jìn)氣行程(intake stroke) （圖1-16）由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)(top dead center)向下止點(diǎn)(bottom dead center)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)排氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)。進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)

17、始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí)，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過(guò)進(jìn)氣門(mén)被吸入氣缸，直至活塞向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)。在進(jìn)氣過(guò)程中，受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門(mén)等阻力影響，進(jìn)氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.0750.09MPa，同時(shí)受到殘余廢氣和高溫機(jī)件加熱的影響，溫度達(dá)到370400K。實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前打開(kāi)，并且延遲到下止點(diǎn)之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。圖1-16 進(jìn)氣沖程(intak

18、e stroke)  (2) 壓縮行程(compression stroke)（圖1-17） 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。此時(shí)氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達(dá)0.61.2MPa，溫度可達(dá)600700K。 壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過(guò)高，可燃混合氣在沒(méi)有點(diǎn)燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播

19、，造成尖銳的敲缸聲。會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機(jī)件損壞。輕微爆燃是允許的，但強(qiáng)烈爆燃對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是很有害的，但。汽油機(jī)的壓縮比一般為610。圖1-17 壓縮沖程(compression stroke)  (3) 作功行程(power stroke)（圖1-18） 作功行程包括燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程，在這一行程中，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)35MPa，最高溫度可達(dá)22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)活塞從

20、上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械功，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余用于對(duì)外作功。隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到13001600K。圖1-18 作功沖程(power stroke)  (4) 排氣行程(exhaust stroke)（圖1-19）可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，進(jìn)氣門(mén)仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點(diǎn)再向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，繼續(xù)把廢氣強(qiáng)制排出到大

21、氣中去，活塞越過(guò)上止點(diǎn)后，排氣門(mén)關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實(shí)際汽油機(jī)的排氣行程也是排氣門(mén)提前打開(kāi)，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時(shí)，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，又開(kāi)始了下一個(gè)新的循環(huán)過(guò)程?？梢?jiàn)四行程汽油機(jī)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)了四個(gè)行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。 圖1-19 排氣沖程(exhaust stroke)  2. 四行程柴油機(jī)的工作原理

22、四行程柴油機(jī)（圖1-20）和四行程汽油機(jī)的工作過(guò)程相同，每一個(gè)工作循環(huán)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程，但由于柴油機(jī)使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的形成，著火方式，燃燒過(guò)程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機(jī)不同，下面主要分析一下柴油機(jī)和汽油機(jī)在工作過(guò)程中的不同點(diǎn)。圖1-20四行程柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中所不同的是柴油機(jī)吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣，在進(jìn)氣通道中沒(méi)有化油器，進(jìn)氣阻力小，進(jìn)氣終了時(shí)氣體壓力略高于汽油機(jī)而氣體溫度略低于汽油機(jī)。進(jìn)氣終了時(shí)氣體壓力約為0.07850.0932MPa，氣體溫度約為300370K。 壓縮行程壓縮的

23、也是純空氣，在壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，柴油和空氣在氣缸內(nèi)形成可燃混合氣并著火燃燒。柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)的壓縮比大很多(一般為1622)，壓縮終了時(shí)氣體溫度和壓力都比汽油機(jī)高，大大超過(guò)了柴油機(jī)的自燃溫度。壓縮終了時(shí)，氣體壓力約為3.54.5MPa，氣體溫度約為7501000K，柴油機(jī)是壓縮后自燃著火的，不需要點(diǎn)火，故柴油機(jī)又稱(chēng)為壓燃機(jī)。 柴油噴入氣缸后，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便立即著火燃燒，柴油機(jī)的可燃混合氣是在氣缸內(nèi)部形成的，而不象汽油機(jī)那樣，混合氣主要是在氣缸外部的化油器中形成的。柴油機(jī)燃燒過(guò)程中氣缸內(nèi)出現(xiàn)的最高壓力要比汽油機(jī)高得多，可高達(dá)69MPa，最

24、高溫度也可高達(dá)20002500K。作功終了時(shí)，氣體壓力約為0.20.4MPa，氣體溫度約為12001500K。 柴油機(jī)的排氣行程和汽油機(jī)一樣，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大氣中去，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.1050.125MPa，氣體溫度約為8001000K。 柴油機(jī)與汽油機(jī)比較，柴油機(jī)的壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時(shí)柴油價(jià)格較低，因此，柴油機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性能好，而且柴油機(jī)的排氣污染少，排放性能較好。但它的主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動(dòng)大，制造和維修費(fèi)用高。在其發(fā)展過(guò)程中，柴油機(jī)不斷發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，提高速度，有望得到更廣泛地應(yīng)用。   3. 二行程汽油

25、機(jī)的工作原理 二行程汽油機(jī)的工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過(guò)程組成，但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程內(nèi)完成的。因此，二行程發(fā)動(dòng)機(jī)（two-stroke-engine）與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理不同，結(jié)構(gòu)也不一樣。 例如曲軸箱換氣式二行程汽油機(jī)，氣缸上有三排孔，利用這三排孔分別在一定時(shí)刻被活塞打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)行進(jìn)氣、換氣和排氣的。工作原理如下：圖1-20a 表示活塞向上運(yùn)動(dòng)，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開(kāi)始?jí)嚎s，當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，活塞下方打開(kāi)了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱（圖1-20 b），活塞接近上止點(diǎn)時(shí)（圖1-20c），火花塞點(diǎn)燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動(dòng)

26、活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣孔打開(kāi)，排出廢氣，活塞再向下運(yùn)動(dòng)，換氣孔打開(kāi)，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)氣孔流入氣缸內(nèi)，并掃除廢氣（圖1-20d）。圖1-20 第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，事先已充滿活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方進(jìn)行作功過(guò)程和換氣過(guò)程，而活塞下方則進(jìn)行可燃混合氣的預(yù)壓縮。  4. 二行程柴油機(jī)的工作原理 二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類(lèi)似，所不同的是，柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的

27、二行程柴油機(jī)工作過(guò)程如下（圖1-21）：第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開(kāi)始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門(mén)均以開(kāi)啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門(mén)也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。 第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開(kāi)啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。 圖1-21 5. 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 前面介紹的是單缸發(fā)動(dòng)

28、機(jī)的工作過(guò)程，而現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，那么，多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)與單缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有什么區(qū)別呢？就能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸和單缸機(jī)的工作過(guò)程是完全一樣的，都要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程。但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)行程中只有一個(gè)行程作功，其余三個(gè)行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機(jī)一般都裝有一個(gè)大飛輪。而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的作功行程是差開(kāi)的，按照工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時(shí)參與作功的氣缸越多，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機(jī)使用最多的有四缸發(fā)動(dòng)機(jī)

29、，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性1. 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)是用來(lái)衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：動(dòng)力性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)和排放性能指標(biāo)。 (1) (1)   動(dòng)力性能指標(biāo) 動(dòng)力性能指標(biāo)指曲軸對(duì)外作功能力的指標(biāo)，包括有效扭矩、有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速。 a. 有效扭矩：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的扭矩，通常用Te表示，單位為N·m。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過(guò)連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈扭矩。 b. 有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用

30、Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專(zhuān)用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。式中：Te 有效扭矩，單位為N·m；      n 曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 c. 轉(zhuǎn)速：指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱(chēng)為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法的規(guī)定汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行3001000小時(shí)。 (2) 經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo) 通常用燃油消耗率來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性

31、能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為g/kW·h，計(jì)算公式如下 式中：GT 每小時(shí)的燃油消耗量，kg/h；       Pe 有效功率，kW。 很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。 (3) 排放性能 排放性能指標(biāo)包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。 2. 特性 圖1-22 

32、發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨其運(yùn)轉(zhuǎn)工況(負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。其性能指標(biāo)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，而性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。用曲線來(lái)表示這些關(guān)系，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)特性是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)和鑒定的依據(jù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)特性中，其速度特性最為常用，下面僅介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性。 速度特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)Te，Pe，ge，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱(chēng)為速度特性曲線(圖1-22)。速度特性可以在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)得。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度保持不變時(shí)，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施

33、加一定數(shù)值的阻力矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)即阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效扭矩相等時(shí)，可用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，同時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下的有效扭矩Te，計(jì)算出有效功率Pe，另外可測(cè)出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時(shí)間，換算成每小時(shí)耗油量GT，然后計(jì)算出有效燃油消耗率ge。改變測(cè)功器的阻力矩?cái)?shù)值，重復(fù)上述過(guò)程，又可以得出一組n、Te、Pe、ge，這樣重復(fù)若干次，可以得到一系列的n、Te、Pe、ge，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)，以性能指標(biāo)Te、Pe、ge為縱坐標(biāo)作出三條曲線，即為相對(duì)應(yīng)于該節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的速度特性曲線。節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)的速度特性叫發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性；節(jié)氣門(mén)不全開(kāi)的任意位置所得到的速度特性都稱(chēng)為部分

34、特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性代表了發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的最高動(dòng)力性能。第五節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)規(guī)則為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB72582)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)編制規(guī)則中對(duì)內(nèi)燃機(jī)的名稱(chēng)和型號(hào)作了統(tǒng)一規(guī)定。內(nèi)燃機(jī)的名稱(chēng)和型號(hào) 內(nèi)燃機(jī)名稱(chēng)均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語(yǔ)拼音字母組成。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由以下四部分組成： 首部：為產(chǎn)品系列符號(hào)和換代標(biāo)志符號(hào)，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門(mén)核準(zhǔn)。 中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號(hào)，以字母表示。 尾部：區(qū)分符號(hào)。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需

35、要區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號(hào)表示。 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)的排列順序及符號(hào)所代表的意義 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)的排列順序及符號(hào)所代表的意義規(guī)定如下： 型號(hào)編制舉例 (1) 汽油機(jī) 1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車(chē)用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車(chē)用，第四種變型產(chǎn)品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號(hào) 8V100： 表示八缸，四行程、缸徑100mm，V型，水冷通用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸徑76mm，水冷車(chē)用，TJ表示系列符號(hào) CA488： 表示四缸，四

36、行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號(hào) (2) 柴油機(jī) 195： 表示單缸，四行程，缸徑95mm，水冷通用型 165F： 表示單缸，四行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用型 495Q： 表示四缸，四行程，缸徑95mm，水冷車(chē)用 6135Q： 表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車(chē)用 X4105： 表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號(hào)  本章思考題：1 1  簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造2 2  何謂發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)？簡(jiǎn)述四行程汽油機(jī)的工作過(guò)程。3 3  試分析汽油機(jī)與柴油機(jī)的特點(diǎn)和區(qū)別。4 4  發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有哪些？

37、5 5  內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)和型號(hào)包括幾個(gè)部分？其含義是什么？6 6  解釋下列名詞：上止點(diǎn)；下止點(diǎn)；活塞行程；總?cè)莘e；工作容積；燃燒室容積；壓縮比；發(fā)動(dòng)機(jī)排量。     第二章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié) 概述1. 功用曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)傳遞力和改變運(yùn)動(dòng)方式。工作中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外輸出動(dòng)力，而在其他三個(gè)行程中，即進(jìn)氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)?？偟膩?lái)說(shuō)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)借以產(chǎn)生并傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。通過(guò)它把燃

38、料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。2.工作條件發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線速度相當(dāng)大，同時(shí)與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機(jī)構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用，并且潤(rùn)滑困難?？梢?jiàn)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕作用。3.組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件可以分為三組，機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪         第二節(jié) 機(jī)體組1、 1、汽缸體 機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要

39、零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。 氣缸體（圖2-1）圖2-1 1.氣缸體(cylinder block)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱(chēng)為氣缸體軸箱，也可稱(chēng)為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱(chēng)為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。（圖2-2）圖2-2 (1) 一般式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面

40、和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差 (2) 龍門(mén)式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。 (3) 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對(duì)氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷（圖2

41、-3）。圖2-3 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周?chē)蜌飧咨w中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對(duì)氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 現(xiàn)代汽車(chē)上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響，并關(guān)系到汽車(chē)的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成直列式，V型和對(duì)置式三種（圖2-4）。  圖2-4 (1) 直列式 發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。例如捷達(dá)轎

42、車(chē)、富康轎車(chē)、紅旗轎車(chē)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用這種直列式氣缸體。有的汽車(chē)為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。(2) V型 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角180°，稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比，縮短了機(jī)體長(zhǎng)度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。 (3) 對(duì)置式 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角 180°，稱(chēng)為對(duì)置式。它的特點(diǎn)是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。 氣缸直接鏜在氣缸體

43、上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對(duì)材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套)，然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣，氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成，氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時(shí)，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長(zhǎng)氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種（圖2-5）。干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為13mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和剛度都較好，但加工比較復(fù)雜，內(nèi)、外表面都需要進(jìn)行精加工，拆裝不方便，散熱不

44、良。 濕式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為59mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內(nèi)表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。 圖2-5  2. 曲軸箱(crankcase) 氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位稱(chēng)為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來(lái)貯存潤(rùn)滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱(chēng)為油底殼圖（圖2-6）。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)

45、機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車(chē)顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過(guò)大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤(rùn)滑油中的金屬屑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?圖2-6 3. 氣缸蓋(cylinder head)（圖2-7） 圖2-7 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣

46、門(mén)，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大，由于汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機(jī)的燃燒室，而柴油機(jī)的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 汽油機(jī)燃燒室常見(jiàn)的三種形式（圖2-8）。圖2-

47、8 (1) 半球形燃燒室 半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門(mén)雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。 (2) 楔形燃燒室 楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng)，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量，進(jìn)氣阻力小，提高了充氣效率。氣門(mén)排成一列，使配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)些，切諾基轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種形式的燃燒室。 (3) 盆形燃燒室 盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好

48、，制造成本低，但因氣門(mén)直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆形燃燒室。4.氣缸墊（圖2-9） 圖2-9氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應(yīng)用較多的是銅皮棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊，由于銅皮棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時(shí)較之石棉不易變形。有的發(fā)動(dòng)機(jī)還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。 注意:安裝氣缸墊時(shí)，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，

49、所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對(duì)齊,將光滑的一面朝向氣缸體,防止被高溫氣體沖壞。其次要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時(shí)，必須由中央對(duì)稱(chēng)地向四周擴(kuò)展的順序分23次進(jìn)行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。第三節(jié) 活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿、連桿軸瓦等組成，如圖2-10。圖2-10 1. 1. 活塞（圖2-11） 圖2-11 功用：活塞的功用是承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷(xiāo)傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。 工作條件：活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作。活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重

50、，而散熱條件又很差，所以活塞工作時(shí)溫度很高，頂部高達(dá)600700K，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35MPa，柴油機(jī)高達(dá)69MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(812m/s)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損，還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。要求：(1) 要有足夠的剛度和強(qiáng)度，傳力可靠；       (2) 導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐

51、高溫、耐磨損；       (3) 質(zhì)量小，重量輕，盡可能地減小往復(fù)慣性力。鋁合金材料基本上滿足上面的要求，因此，活塞一般都采用高強(qiáng)度鋁合金，但在一些低速柴油機(jī)上采用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼。 構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。 1. 1.   活塞頂部（圖2-12） 圖2-12 活塞頂部承受氣體壓力，它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關(guān)，都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其頂部形狀可分為四大類(lèi)，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。平頂活塞頂部是一個(gè)平面，

52、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，受熱面積小，頂部應(yīng)力分面較為均勻，一般用在汽油機(jī)上，柴油機(jī)很少采用。 凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過(guò)程，二行程汽油機(jī)常采用凸頂活塞。 凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。  2.活塞頭部 活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷(xiāo)孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱(chēng)為防漏部。柴油機(jī)壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)，下部安裝油環(huán)。汽油機(jī)一般有三道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機(jī)油

53、經(jīng)過(guò)這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最?lèi)毫?，一般?yīng)離頂部較遠(yuǎn)些。 活塞頂部吸收的熱量主要也是經(jīng)過(guò)防漏部通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去?？傊?，活塞頭部的作用除了用來(lái)安裝活塞環(huán)外，還有密封作用和傳熱作用，與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，同時(shí)還將(7080)%的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。  3.活塞裙部 活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷(xiāo)的銷(xiāo)座孔?；钊共繉?duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長(zhǎng)短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。

54、壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力，所以，作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力（圖2-13）。活塞裙部承受側(cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面稱(chēng)為推力面，它們處于與活塞銷(xiāo)軸線相垂直的方向上。圖2-13 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1） （1）    預(yù)先做成橢圓形（圖2-14）：圖2-14 為了使裙部?jī)蓚?cè)承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙，要求活塞在工作時(shí)具有正確的圓柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷(xiāo)座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活塞銷(xiāo)座軸線方向的變形量大于其他方向。另外，裙部承受氣體側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致沿活塞銷(xiāo)

55、軸向變形量較垂直活塞銷(xiāo)方向大。這樣，如果活塞冷態(tài)時(shí)裙部為圓形，那么工作時(shí)活塞就會(huì)變成一個(gè)橢圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內(nèi)卡住，發(fā)動(dòng)機(jī)就無(wú)法正常工作。因此，在加工時(shí)預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直，短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。(2)預(yù)先做成階梯形、錐形（）：圖2-15 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。 （2） （2）    活塞裙部開(kāi)槽（圖2-16）：圖2

56、-16為了減小活塞裙部的受熱量，通常在裙部開(kāi)橫向的隔熱槽，為了補(bǔ)償裙部受熱后的變形量，裙部開(kāi)有縱向的膨脹槽。槽的形狀有"T"形或""形槽。橫槽一般開(kāi)在最下一道環(huán)槽的下面，裙部上邊緣銷(xiāo)座的兩側(cè)(也有開(kāi)在油環(huán)槽之中的)，以減小頭部熱量向裙部傳遞，故稱(chēng)為隔熱槽。豎槽會(huì)使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時(shí)與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態(tài)時(shí)又具有補(bǔ)償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死，故將豎槽稱(chēng)為膨脹槽。裙部開(kāi)豎槽后，會(huì)使其開(kāi)槽的一側(cè)剛度變小，在裝配時(shí)應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大，裙部一般不開(kāi)槽。 (4)有些活塞為了減輕重量，在裙部

57、開(kāi)孔或把裙部不受側(cè)壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性力，減小銷(xiāo)座附近的熱變形量，形成拖板式活塞或短活塞（圖2-17），拖板式結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖2-17 （5）為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌入鋼片（圖2-18）。恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，由于恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。圖2-18 （6）有的汽油機(jī)上，活塞銷(xiāo)孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了12mm（圖2-

58、19）。這種結(jié)構(gòu)可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這種活塞銷(xiāo)偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會(huì)增大，使裙部受損。圖2-192. 活塞環(huán)(piston ring)活塞環(huán)（圖2-20）是具有彈性的開(kāi)口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分。圖2-20 功用：氣環(huán)的是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走。其中密封作用是主要的，因?yàn)槊芊馐莻鳠岬那疤?。如果密封性不好，高溫燃?xì)鈱⒅苯訌臍飧妆砻媪魅肭S箱。這樣不但由于環(huán)面和氣缸壁面貼合不嚴(yán)而不能很好散熱，而且由于外圓表面吸收附加熱量

59、而導(dǎo)致活塞和氣環(huán)燒壞；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時(shí)刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，上行時(shí)在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒掉，又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環(huán)還能起到封氣的輔助作工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤(rùn)滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán)最為困難，長(zhǎng)期以來(lái)，活塞環(huán)一直是發(fā)動(dòng)機(jī)上使用壽命最短的零件?；钊h(huán)工作時(shí)受到氣缸中高溫高壓燃?xì)獾淖饔?，溫度很?特別是第一道環(huán)溫度可高達(dá)600K)，活塞環(huán)在氣缸內(nèi)隨活塞一起作高速運(yùn)動(dòng)，加上高溫下機(jī)油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤(rùn)滑條件變壞，難以保證良好的潤(rùn)滑，因而磨損嚴(yán)重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿徑向會(huì)產(chǎn)生一張一縮運(yùn)動(dòng)，使環(huán)受到交變應(yīng)力而容易折