汽車概論-第3章-發(fā)動機之曲柄連桿機構(gòu)

7/31/20231曲柄連桿機構(gòu)的功用熱能機械能燃氣壓力

轉(zhuǎn)矩連桿活塞曲軸7/31/20232曲柄連桿機構(gòu)能量轉(zhuǎn)換熱能

轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能向工作機構(gòu)輸出機械能7/31/20233曲柄連桿機構(gòu)工作過程將活塞頂上的燃氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩7/31/20234曲柄連桿機構(gòu)的組成1、機體組

氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等2、活塞連桿組

活塞活塞環(huán) 活塞銷連桿等3、曲軸飛輪組

曲軸飛輪等7/31/202357/31/202367/31/202377/31/202381.機體組的功用

機體組是發(fā)動機的支架是各機構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機體氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室機體與氣缸蓋內(nèi)水套—冷卻系統(tǒng)機體與氣缸蓋內(nèi)油道—潤滑系統(tǒng)7/31/20239（1）應(yīng)具有足夠的強度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當冷卻（以免損壞和變形）發(fā)動機中最大的零件承受拉、壓、彎、扭等機械負荷承受高溫燃氣很大的熱負荷發(fā)動機大部分零件安裝在機體上（2）力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕盡量減小整機的重量（發(fā)動機最大的零件）加強肋（減小質(zhì)量、保證剛度與強度）（3）機體材料一般高強度灰鑄鐵、鋁合金合金鑄鐵

機體工作條件、要求及材料7/31/202310

氣缸的排列方式（發(fā)動機形式）直列式V型式對置式7/31/202311氣缸W型式大眾W12由兩個夾角為15°的V6發(fā)動機，以72°的夾角組成擁有5.6升的排量

7/31/202312A8L6.0及其W12發(fā)動機

7/31/202313

氣缸的結(jié)構(gòu)形式（氣缸套）（1）無氣缸套式優(yōu)點：縮短氣缸中心距，減小機體尺寸質(zhì)量機體剛度大、工藝性好缺點：耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性

7/31/202314干式缸套灰鑄鐵或鋁合金缸體可卸干式缸套（2）干式缸套式1~37/31/202315（3）濕式缸套式普通鑄鐵或鋁合金缸體AB環(huán)帶：徑向定位凸緣C：軸向定位缸套頂面略高于缸體平面：0.05~0.15mm密封圈：下部1~3道密封圈ABC0.05~0.155~97/31/202316干、濕式缸套比較和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5～9mm

不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1～3mm

缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼7/31/2023177/31/2023186.水冷和風冷氣缸體（1）水冷氣缸體利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量7/31/202319缸體與曲軸箱分開鑄缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風扇可加強散熱（2）風冷氣缸體7/31/202320氣缸蓋

1.氣缸蓋的組成

密封氣缸上部形成燃燒室冷卻水套與缸體水套相通

設(shè)有進排氣座、氣門導管孔設(shè)有進排氣通道汽油機缸蓋：設(shè)有火花塞座孔柴油機缸蓋：設(shè)有噴油器座孔7/31/202321氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實物7/31/2023225.燃燒室（1）燃燒室基本要求結(jié)構(gòu)經(jīng)湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率能增大進氣門直徑或進氣道通道面積：增加進氣量，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和功率能在壓縮行程終點產(chǎn)生擠氣渦流：以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣充分燃燒汽油機燃燒室：應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短，以防止發(fā)生不正常燃燒柴油機燃燒室：應(yīng)與燃油噴射、空氣渦流運動進行良好配合7/31/202323（2）汽油機燃燒室楔形盆形半球形7/31/202324（3）柴油機燃燒室①直噴式燃燒室ω形燃燒室球形燃燒室7/31/202325②分開式燃燒室渦流燃燒室預(yù)燃燃燒室噴油器噴油器渦流室預(yù)燃室7/31/202326直噴式燃燒室燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內(nèi)7/31/202327渦流燃燒室空氣被擠入渦流室形成強烈有規(guī)則渦流運動大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒7/31/202328思考題（續(xù)）1.曲柄連桿機構(gòu)的功用和組成？2.氣缸體的結(jié)構(gòu)形式及概念比較?3.氣缸的三種排列方式及特點?4.比較干式和濕式缸套的特點?5.機體組由哪些零件組成？

6.汽油機和柴油機燃燒室的種類？課外7/31/202329

活塞連桿組

活塞活塞環(huán)活塞銷連桿組曲軸飛輪組

活塞

活塞環(huán)

活塞銷

連桿組

7/31/202330活

塞

活塞功用

（1）承受氣缸中的燃氣壓力（2）將燃氣作用力通過活塞銷和連桿傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)（3）參與組成燃燒室7/31/202331工作條件：高溫、高壓、高速往復(fù)直線運動

要求：活塞的質(zhì)量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數(shù)要小，減小受熱時的變形；導熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復(fù)運動中大量磨損。

材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強度和硬度下降很快。有的柴油機采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造。7/31/202332成型方法鑄造：高溫強度下降較小、成本低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。

鍛造：強度比鑄造高、導熱性較好，適用于強化發(fā)動機，制造成本高。7/31/202333

活塞構(gòu)造活塞頂部活塞頭部活塞裙部7/31/202334（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）汽油機多采用平頂、有些采用凹頂二沖程汽油機多用凸頂柴油機多采用各種各樣的凹坑凸頂凹坑平頂凹頂7/31/202335（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）承受氣體壓力將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁與活塞環(huán)實現(xiàn)氣缸密封①主要作用7/31/202336環(huán)槽環(huán)槽護圈可保護和加強鋁合金活塞環(huán)槽隔熱槽(有時)

使部分熱流轉(zhuǎn)向二、三環(huán)②主要結(jié)構(gòu)氣環(huán)油環(huán)熱負荷較高發(fā)動機采用7/31/202337（3）活塞裙部（活塞環(huán)槽以下部位）①功用

②橢圓變形

為活塞導向和承受側(cè)壓力燃氣壓力使裙部彎曲變形側(cè)壓力使銷座軸線方向增大熱變形使銷座軸線方向增大7/31/202338活塞裙部橢圓形冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形7/31/202339組合式曲軸由單元曲拐組合裝配方便制造和更換結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆裝不便曲柄臂兼作主軸頸單元曲拐滾動軸承(主軸承)配用隧道式機體概念特點7/31/202356②按主軸頸數(shù)分類全支承曲軸相鄰兩個曲拐間都有主軸頸抗彎曲能力強可減輕主軸頸載荷概念主軸頸多加工面多曲軸和機體較長缺點優(yōu)點7/31/202357非全支承曲軸主軸頸數(shù)少于全支承曲軸概念缺點優(yōu)點與全支承曲軸恰好相反7/31/202358（3）曲軸前端曲軸帶輪空調(diào)壓縮機動力轉(zhuǎn)向泵張緊輪導向輪發(fā)電機曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪凸輪軸正時齒形帶輪水泵機油泵7/31/202359曲軸前端驅(qū)動7/31/202360（4）曲軸后端曲軸帶輪曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪安裝飛輪用凸緣飛輪7/31/202361（5）曲軸潤滑機油機體油道主軸承主軸頸曲軸油孔連桿軸承連桿軸頸7/31/202362（1）直列四缸發(fā)動機工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/4=180?工作順序1-3-4-21-2-4-314321-42-3180?7/31/202363工作循環(huán)表（1-3-4-2）曲軸轉(zhuǎn)角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0~180排氣壓縮進氣180~360排氣進氣壓縮360~540進氣壓縮排氣540~720壓縮進氣排氣作功作功作功作功7/31/202364（2）直列六缸發(fā)動機工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/6=120?工作順序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-514321-63-4120?562-57/31/202365工作循環(huán)表（1-5-3-6-2-4）曲軸轉(zhuǎn)角(?)

第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60排氣壓縮進氣60~120壓縮排氣120~180進氣180~360180~240排氣壓縮240~300

進氣300~360壓縮排氣360~540360~420進氣420~480排氣壓縮480~540進氣540~720540~600壓縮排氣600~660進氣660~720作功作功作功作功作功作功7/31/202366（3）V8發(fā)動機工作循環(huán)發(fā)火間隔角720?/8=90?工作順序R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1R1R1-L190?R4

R3

R2

L1L4

L3

L2

R2-L2R3-L3R4-L47/31/202367工作循環(huán)表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2）曲軸轉(zhuǎn)角(o)

R1R2R3R4L1L2L3L40~1800~90壓縮進氣排氣90~180排氣進氣壓縮180~360180~270排氣壓縮進氣270~360進氣壓縮排氣360~540360~450進氣排氣壓縮450~630壓縮進氣排氣540~720540~630壓縮進氣排氣630~720排氣壓縮進氣作功作功作功作功作功作功作功作功7/31/2