發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)

發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)121.分類內(nèi)燃機，根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的主要構(gòu)件的型式，可分為活塞式內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C兩大類。前者又可按活塞運動方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機在汽車上應(yīng)用最為廣泛，是本課研究的重點。發(fā)動機（主要往復(fù)活塞式內(nèi)燃機）分類方法很多，按照不同的分類方法可以把發(fā)動機分成不同的類型，下面是其分類情況。

(1)按照所用燃料分類內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機使用汽油為燃料的內(nèi)燃機稱為汽油機；使用柴油機為燃料的內(nèi)燃機稱為柴油機。汽油機及柴油機比較各有特點；汽油機轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。21.分類2圖1-1圖1-13

4(2)按照行程分類內(nèi)燃機按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機和二行程內(nèi)燃機(圖1-2)。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為四行程內(nèi)燃機；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為二行程內(nèi)燃機。。(2)按照行程分類51-21-26(3)按照冷卻方式分類內(nèi)燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機和風(fēng)冷發(fā)動機(圖1-3)。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體及氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機。(3)按照冷卻方式分類7發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)8(4)按照氣缸數(shù)目分類內(nèi)燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機(圖1-4)。僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機。(4)按照氣缸數(shù)目分類9發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)10(5)按照氣缸排列方式分類內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機。此外還有W型和*型排列的。(5)按照氣缸排列方式分類11發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)12(6)按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機和強制進氣(增壓式)發(fā)動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采用增壓式的。(6)按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類13發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)142.基本構(gòu)造發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)。(1)曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、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)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。2.基本構(gòu)造15發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)16(2)配氣機構(gòu)（圖1-8）配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入。氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。(2)配氣機構(gòu)（圖1-8）17發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)18(3)燃料供給系統(tǒng)

汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，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。

(3)燃料供給系統(tǒng)

汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)19柴油機燃料供給系柴油機燃料供給系20(4)潤滑系統(tǒng)（圖1-10）潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。(4)潤滑系統(tǒng)（圖1-10）21發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)22(5)冷卻系統(tǒng)（圖1-11）冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機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。(5)冷卻系統(tǒng)（圖1-11）23發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)24(7)點火系統(tǒng)（圖1-12）在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，舊式點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。(7)點火系統(tǒng)（圖1-12）25發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)26發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)27要使發(fā)動機由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。汽油機由以上兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。要使發(fā)動機由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的28第二節(jié)發(fā)動機常用術(shù)語第二節(jié)發(fā)動機常用術(shù)語29如圖1-14:如圖1-14:30活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向上運動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點TDC?；钊跉飧桌镒魍鶑?fù)直線運動時，當(dāng)活塞向下運動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點BDC?；钊麖囊粋€止點到另一個止點移動的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通常活塞行程為曲柄半徑的兩倍，即

S=2R。活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。一般用Vh表示：式中：D－氣缸直徑，單位mm；

S－活塞行程，單位mm；活塞在氣缸里作往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向上運動到最高位置，即活31活塞位于下止點時，其頂部及氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va＝Vc＋Vh。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量。一般用VL表示：式中：Vh－氣缸工作容積；

i－氣缸數(shù)目。

壓縮比是發(fā)動機中一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積及氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e及燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示。式中：Va－氣缸總?cè)莘e；

Vh－氣缸工作容積；

Vc－燃燒室容積；通常汽油機的壓縮比為6～10，柴油機的壓縮比較高，一般為16～22。每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)?；钊挥谙轮裹c時，其頂部及氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一32第三節(jié)發(fā)動機的工作原理第三節(jié)發(fā)動機的工作原理33下面介紹一下四行程發(fā)動機的工作原理和工作過程。1.四行程汽油機的工作原理四行程汽油機的運轉(zhuǎn)是按進氣行程、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。下面介紹一下四行程發(fā)動機的工作原理和工作過程。34(1)進氣行程由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關(guān)閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上止點，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，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并及化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。(1)進氣行程35(2)壓縮行程曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關(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)活塞到達上止點時壓縮行程結(jié)束。此時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0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。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高，可燃混合氣在沒有點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，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為ε＝6～11。(2)壓縮行程36(3)作功行程作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，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3～5MPa，最高溫度可達2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運動到下止點時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。(3)作功行程37(4)排氣行程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行下一個進氣行程。當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，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，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復(fù)運動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。(4)排氣行程38三、柴油機的工作原理1．進氣行程·在柴油機進氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，殘余廢氣的溫度較低，因此進氣行程結(jié)束時氣缸內(nèi)氣體的壓力較高，約為0.085~0.095Mpa。2．壓縮行程·因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力可高達3~5Mpa，溫度可高達750~1000K。3．作功行程·在壓縮行程結(jié)束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈細(xì)霧狀。細(xì)微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化并借助于空氣的運動，迅速及空氣混合形成可燃混合起。由于氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)做功?！ぴ谧龉π谐讨?，燃燒氣體的最大壓力可達6~9Mpa，最高溫度可達1800~2200K。做功結(jié)束時壓力約為0.2~0.5Mpa，溫度約為1000~1200K。4．排氣行程·排氣行程及汽油機類似，排氣終了時氣缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為0.105~0.12Mpa，溫度為700~900K。三、柴油機的工作原理39柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多(一般為16～22)，壓縮終了時氣體溫度和壓力都比汽油機高，大大超過了柴油機的自燃溫度。壓縮終了時，氣體壓力約為3.5～4.5MPa，氣體溫度約為750～1000K，柴油機是壓縮后自燃著火的，不需要點火，故柴油機又稱為壓燃機。

柴油機及汽油機比較，柴油機的壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機的燃料經(jīng)濟性能好，而且柴油機的排氣污染少，排放性能較好。但它的主要缺點是轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在其發(fā)展過程中，柴油機不斷發(fā)揚其優(yōu)點，克服缺點，提高速度，有望得到更廣泛地應(yīng)用。柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多(一般為16～22405.多缸發(fā)動機的工作原理前面介紹的是單缸發(fā)動機的工作過程，而現(xiàn)代汽車發(fā)動機都是多缸發(fā)動機四行程發(fā)動機，那么，多缸四行程發(fā)動機及單缸四行程發(fā)動機的工作過程有什么區(qū)別呢？就能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過程是完全一樣的，都要經(jīng)過進氣、壓縮、作功和排氣四個行程。但是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功，其余三個行程不作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。為了使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，單缸機一般都裝有一個大飛輪。而多缸發(fā)動機的作功行程是差開的，按照工作順序作功，即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功，因此，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小。缸數(shù)越多，作功間隔角越小，同時參及作功的氣缸越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機使用最多的有四缸發(fā)動機，六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。5.多缸發(fā)動機的工作原理41第四節(jié)發(fā)動機的主要性能指標(biāo)及特性第四節(jié)發(fā)動機的主要性能指標(biāo)及特性421.發(fā)動機性能指標(biāo)發(fā)動機的性能指標(biāo)是用來衡量發(fā)動機性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動機的主要性能指標(biāo)有：動力性能指標(biāo)，經(jīng)濟性能指標(biāo)和排放性能指標(biāo)。1.發(fā)動機性能指標(biāo)43

(1)

動力性能指標(biāo)動力性能指標(biāo)指曲軸對外作功能力的指標(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)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩，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連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。b.有效功率：指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定，測出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計算出有效功率。式中：Te－有效扭矩，單位為N·m；

n－曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

(1)

動力性能指標(biāo)44c.轉(zhuǎn)速：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動機產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運行300～1000小時。c.轉(zhuǎn)速：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動45(2)經(jīng)濟性能指標(biāo)通常用燃油消耗率來評價內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率在1小時內(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，計算公式如下式中：GT－每小時的燃油消耗量，kg/h；

Pe－有效功率，kW。很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經(jīng)濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。(2)經(jīng)濟性能指標(biāo)46(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。

(3)排放性能47發(fā)動機的主要性能指標(biāo)有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨其運轉(zhuǎn)工況(負(fù)荷、轉(zhuǎn)速)變化而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的特性。其性能指標(biāo)隨發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的速度特性，而性能指標(biāo)隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的負(fù)荷特性。用曲線來表示這些關(guān)系，稱為發(fā)動機的特性曲線。發(fā)動機特性是對發(fā)動機性能進行全面評價和鑒定的依據(jù)。發(fā)動機的主要性能指標(biāo)有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨48第五節(jié)發(fā)動機的編號規(guī)則第五節(jié)發(fā)動機的編號規(guī)則49為了便于內(nèi)燃機的生產(chǎn)管理和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB725－82)《內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則》中對內(nèi)燃機的名稱和型號作了統(tǒng)一規(guī)定。內(nèi)燃機的名稱和型號內(nèi)燃機名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機、柴油機、煤氣機等。內(nèi)燃機型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成。內(nèi)燃機型號由以下四部分組成：首部：為產(chǎn)品系列符號和換代標(biāo)志符號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準(zhǔn)。中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。為了便于內(nèi)燃機的生產(chǎn)管理和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB725－82)50內(nèi)燃機型號的排列順序及符號所代表的意義內(nèi)燃機型號的排列順序及符號所代表的意義規(guī)定如下：內(nèi)燃機型號的排列順序及符號所代表的意義51發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)52型號編制舉例(1)汽油機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，水冷車用4100Q-4：表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用，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，水冷車用，TJ表示系列符號CA488：表示四缸，四行程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號(2)柴油機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，水冷車用6135Q：表示六缸，四行程，缸徑135mm，水冷車用X4105：表示四缸，四行程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號型號編制舉例53曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)54第二章曲柄連桿機構(gòu)1.功用曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動。總的來說曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。第二章曲柄連桿機構(gòu)1.功用552.工作條件發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構(gòu)直接及高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù)運動的線速度相當(dāng)大，同時及可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用，并且潤滑困難。可見，曲柄連桿機構(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。2.工作條件563.組成曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可以分為三組，機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪3.組成57第二節(jié)機體組第二節(jié)機體組581、汽缸體機體是構(gòu)成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。氣缸體（圖2-1）1、汽缸體59發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)601.氣缸體水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強度和剛度，根據(jù)氣缸體及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）1.氣缸體61發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)62(1)一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差(2)龍門式氣缸體其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負(fù)荷；但其缺點是工藝性較差，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，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。此外，還有底坐式通常用于干式油底殼。(1)一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在63為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當(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2-3）為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行64

65水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋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，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用?，F(xiàn)代柴油機基本都采用水冷多缸發(fā)動機，對于多缸發(fā)動機，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點，對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成直列式，V型和對置式三種

水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并66發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)67氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種（圖2-5）。濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接及冷卻水接觸，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5～9mm。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，而及水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點是強度、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。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種（圖2-5）。68發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)692.曲軸箱氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱及氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖（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)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。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，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?.曲軸箱70

713.氣缸蓋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)常及高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔及缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分3.氣缸蓋72

73缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進、排74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，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大，由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機的燃燒室，而柴油機的燃燒室放在柴油供給系里介紹。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75汽油機燃燒室常見的三種形式（圖2-8）。汽油機燃燒室常見的三種形式（圖2-8）。76發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)77發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)78氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋及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，能補償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時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，壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機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。氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋及氣79注意:安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊,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)格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地向四周擴展的順序分2～3次進行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。否則,會使氣缸蓋平面翹曲,造成瀉漏。

注意:安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣80第三節(jié)活塞連桿組第三節(jié)活塞連桿組81活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成，如圖2-10?；钊B桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成，如圖82發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)83發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)84功用：活塞的功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(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、潤滑不良的條件下工作?；钊苯蛹案邷貧怏w接觸，瞬時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600～700K，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，汽油機高達3～5MPa，柴油機高達6～9MPa，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(8～12m/s)往復(fù)運動，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。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。功用：活塞的功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸85要求：(1)要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；

(2)導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐高溫、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度鋁合金，但在一些低速柴油機上采用高級鑄鐵或耐熱鋼。要求：(1)要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；86構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。87活塞頂部活塞頂部88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，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平面，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，受熱面積小，頂部應(yīng)力分面較為均勻，一般用在汽油機上，柴油機很少采用。凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程，二行程汽油機常采用凸頂活塞。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。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892.活塞頭部活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱為防漏部。柴油機壓縮比高，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油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些。活塞頂部吸收的熱量主要也是經(jīng)過防漏部通過活塞環(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安裝活塞環(huán)外，還有密封作用和傳熱作用，及活塞環(huán)一起密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，同時還將(70～80)%的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。2.活塞頭部90

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，它包括裝活塞銷的銷座孔?；钊共繉钊跉飧變?nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長短取決于側(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。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)壓力的兩個側(cè)面稱為推力面，它們處于及活塞銷軸線相垂直的方向上。

3.活塞裙部91發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)92結(jié)構(gòu)特點：（1）

預(yù)先做成橢圓形（圖2-14）：結(jié)構(gòu)特點：93發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)94為了使裙部兩側(cè)承受氣體壓力并及氣缸保持小而安全的間隙，要求活塞在工作時具有正確的圓柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活塞銷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)致沿活塞銷軸向變形量較垂直活塞銷方向大。這樣，如果活塞冷態(tài)時裙部為圓形，那么工作時活塞就會變成一個橢圓，使活塞及氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內(nèi)卡住，發(fā)動機就無法正常工作。因此，在加工時預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長軸方向及銷座垂直，短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。

為了使裙部兩側(cè)承受氣體壓力并及氣缸保持小而安全的間隙，要求活95（2）

活塞裙部開槽（圖2-16）（2）

活塞裙部開槽（圖2-16）96（6）有的汽油機上，活塞銷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1～2mm（圖2-19）。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渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時，這種活塞銷偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會增大，使裙部受損。（6）有的汽油機上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向972.活塞環(huán)活塞環(huán)（圖2-20）是具有彈性的開口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分。2.活塞環(huán)98發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)99功用：氣環(huán)的是保證氣缸及活塞間的密封性，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，因為密封是傳熱的前提。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，下行時刮除氣缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒掉，又可以減少活塞、活塞環(huán)及氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環(huán)還能起到封氣的輔助作用。功用：氣環(huán)的是保證氣缸及活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活100工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán)最為困難，長期以來，活塞環(huán)一直是發(fā)動機上使用壽命最短的零件?；钊h(huán)工作時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600K)，活塞環(huán)在氣缸內(nèi)隨活塞一起作高速運動，加上高溫下機油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤滑條件變壞，難以保證良好的潤滑，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)運動時，沿徑向會產(chǎn)生一張一縮運動，使環(huán)受到交變應(yīng)力而容易折斷。因此，要求活塞環(huán)彈性好，強度高、耐磨損。目前廣泛采用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵(在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素)，第一道環(huán)鍍鉻，其余環(huán)一般鍍錫或磷化。工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條1011.氣環(huán)氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑，它及活塞一起裝入氣缸后，外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，被封閉的氣體不能通過環(huán)周及氣缸之間，便進入了環(huán)及環(huán)槽的空隙，一方面把環(huán)壓到環(huán)槽端面形成第二密封面，同時，作用在環(huán)背的氣體壓力又大大加強了第一密封面的密封作用（圖2-21），氣環(huán)密封效果一般及氣環(huán)數(shù)量有關(guān)，汽油機一般采用2道氣環(huán)，柴油機一般多采用3道氣環(huán)。1.氣環(huán)102發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)103氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)（圖2-22）。氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)104發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)105發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)106活塞下行時，由于環(huán)及氣缸壁的摩擦阻力及環(huán)的慣性，環(huán)被壓靠在環(huán)槽的上端面上，氣缸壁面上的油被刮入下邊隙和內(nèi)邊隙；活塞上行時，環(huán)又被壓靠在環(huán)槽的下端面。結(jié)果第一道環(huán)背隙里的機油就進入燃燒室，竄入燃燒室的機油，會在燃燒室內(nèi)形成積炭，造成機油的消耗量增加，另外上竄的機油也可能在環(huán)槽內(nèi)形成積炭，使環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死而失去密封作用，劃傷氣缸壁，甚至使環(huán)折斷，可見泵油作用是很有害的，必須設(shè)法消除。為了消除或減少有害的泵油作用，除了在氣環(huán)的下面裝有油環(huán)外，廣泛采用了非矩形斷面的扭曲環(huán)。活塞下行時，由于環(huán)及氣缸壁的摩擦阻力及環(huán)的慣性，環(huán)1072.油環(huán)油環(huán)有普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種（圖2-24）。2.油環(huán)108發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)1091）普通油環(huán)普通油環(huán)又叫整體式油環(huán)。環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽，當(dāng)活塞向下運動時，將缸壁上多余的機油刮下，通過小孔或切槽流回曲軸箱；當(dāng)活塞上行時，刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強，減少了潤滑油的上竄（圖2-25）。1）普通油環(huán)1102）組合式油環(huán)如圖所示的組合環(huán)由上下兩片側(cè)軌環(huán)及中間的擴脹器組成，側(cè)軌環(huán)用鍍鉻鋼片制成，擴脹器的周邊比氣缸內(nèi)圓周略大一些，可裝側(cè)軌環(huán)緊緊壓向氣缸壁。這種油環(huán)的接觸壓力高，對氣缸壁面適應(yīng)性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。圖2-24右側(cè)所示的組合環(huán)由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環(huán)組成，它具有上述組合環(huán)的優(yōu)點。近年來汽車發(fā)動機上越來越多地采用了組合式油環(huán)。它的缺點主要是制造成本高。

2）組合式油環(huán)1113.活塞銷（圖2-26）活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿?；钊N在高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運動，而且處于潤滑條件很差的情況下工作，因此，要求活塞銷具有足夠的強度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，重量輕。所以活塞銷一般都做成空心圓柱體，采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度?；钊N的內(nèi)孔有三種形狀：a圓柱形；b兩段截錐及一段圓柱組合；c兩段截錐形。圓柱形孔結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但從受力角度分析，中間部分應(yīng)力最大，兩端較小，所以這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，往復(fù)慣性力大；為了減小質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力，活塞銷做成兩段截錐形孔，接近等強度梁，但孔的加工較復(fù)雜；組合形孔的結(jié)構(gòu)介于二者之間。3.活塞銷（圖2-26）112發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)113活塞銷及活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有兩種方式（圖2-27）："全浮式"安裝和"半浮式"安裝?；钊N及活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有兩種方式（圖2114發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)115全浮式"安裝，當(dāng)發(fā)動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動，這樣，活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動，使磨損均勻。為了防止全浮式活塞銷軸向竄動刮傷氣缸壁，在活塞銷兩端裝有檔圈，進行軸向定位。由于活塞是鋁活塞，而活塞銷采用鋼材料，鋁比鋼熱膨脹量大。為了保證高溫工作時活塞銷及活塞銷座孔為過渡配合。裝配時，先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷裝入，這種安裝方式應(yīng)用較廣泛。"半浮式"安裝的特點是活塞中部及連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動，而和連桿小頭沒有相對運動。活塞銷不會作軸向竄動，不需要鎖片。小轎車上應(yīng)用較多。全浮式"安裝，當(dāng)發(fā)動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有1164.連桿連桿（圖2-28）的功用是連接活塞及曲軸。連桿小頭通過活塞銷及活塞相連，連桿大頭及曲軸的連桿軸頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。4.連桿117發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)118連桿桿身通常做成"I"字形斷面，抗彎強度好，重量輕，大圓弧過渡，且上小下大，采用壓力法潤滑的連桿，桿身中部都制有連通大、小頭的油道。連桿大頭及曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平分和斜分兩種。連桿桿身通常做成"I"字形斷面，抗彎強度好，重量輕，大圓弧過119連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，連桿螺栓在工作中承受很大的沖擊力，若折斷或松脫，將造成嚴(yán)重事故。為此，連桿螺栓都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。安裝連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時，要用扭力板手分2～3次交替均勻地擰緊到規(guī)定的扭矩，擰緊后還應(yīng)可靠的鎖緊。連桿螺栓損壞后絕不能用其它螺栓來代替。連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，連桿螺栓在工作中120連桿軸瓦（圖2-30）——為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動軸承，簡稱連桿軸瓦。軸瓦分上、下兩個半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。連桿軸瓦（圖2-30）——為了減小摩擦阻力和曲軸連桿121發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)122主軸承和連桿軸承（1）載荷及材料要求·連桿軸承和主軸承均承受交變載荷和高速摩擦，因此軸承材料必須具有足夠的抗疲勞強度，而且要摩擦小、耐磨損和耐腐蝕（2）結(jié)構(gòu)和材料·連桿軸承和主軸承均由上下兩片軸瓦對合而成。每一片軸瓦都是由鋼背和減磨合金層或鋼背、減磨合金層和軟鍍層構(gòu)成·軸瓦一般是等壁厚的，但也有變厚度軸瓦，多用于強化程度較高的發(fā)動機·軸瓦在自由狀態(tài)時，兩個結(jié)合面外端的距離比軸承孔的直徑大，其差值稱為軸瓦的擴張量。在裝配時，軸瓦的圓周過盈變成徑向過盈，對軸承孔產(chǎn)生徑向壓力，使軸瓦緊密貼合在軸承孔內(nèi)·在軸瓦的結(jié)合端沖壓出定位唇，在軸承孔中加工有定位槽。以便裝配時有正確的定位·通過連桿小頭噴油孔噴油冷卻活塞的發(fā)動機，在主軸承和連桿軸承的上下軸瓦上均加工有環(huán)形油槽和油孔，以便不間斷的向連桿小頭噴孔供油主軸承和連桿軸承123連桿軸瓦上制有定位凸鍵，供安裝時嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動或轉(zhuǎn)動，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時應(yīng)及連桿上相應(yīng)的油孔對齊。V型發(fā)動機左右兩側(cè)對應(yīng)兩個氣缸的連桿是裝在曲軸的一個連桿軸頸上的，稱為叉形連桿。連桿軸瓦上制有定位凸鍵，供安裝時嵌入連桿大頭和連桿蓋的124V型發(fā)動機連桿（1）并列連桿·兩個完全相同的連桿一前一后地并列裝在同一個曲柄銷上，因此左右兩列活塞的運動規(guī)律完全相同，前后連桿可以通用?！さ窃黾恿饲S和發(fā)動機長度（2）主副連桿·副連桿通過銷軸鉸接在主連桿體或主連桿蓋上。一列氣缸裝主連桿，一列氣缸裝副連桿·這種結(jié)構(gòu)主副連桿不能互換，且副連桿對主連桿作用以附加彎矩·兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律和上止點位置均不相同·但發(fā)動機的長度可縮短（3）叉形連桿·一列氣缸的連桿大頭為叉形，另一列氣缸的連桿則插在叉形連桿大頭的開襠中·優(yōu)點是兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律相同·但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修困難，且剛度差V型發(fā)動機連桿125并列連桿并列連桿126主副連桿主副連桿127

128叉型連桿叉型連桿129第四節(jié)曲軸飛輪組

第四節(jié)曲軸飛輪組

130曲軸是發(fā)動機最重要的機件之一。它及連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力，傳給底盤的傳動機構(gòu)。同時，驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機等。工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用。同時，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。曲軸有整體式和組合式兩種。曲軸是發(fā)動機最重要的機件之一。131

132曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。133發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)134全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。如六缸發(fā)動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發(fā)動機全支承曲軸有五個主軸頸。這種支承，曲軸的強度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。柴油機和大部分汽油機多采用這種形式。非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或及氣缸數(shù)目相等。這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了曲軸的總長度，使發(fā)動機的總體長度有所減小。有些汽油機，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個，即每一個連桿軸頸135平衡機構(gòu)1．平衡機構(gòu)功用·平衡往復(fù)慣性力及其力矩（現(xiàn)代轎車重視乘坐舒適性和噪聲水平）·比較曲柄臂平衡重：平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩·平衡狀況：及氣缸數(shù)、氣缸排列形式及曲拐布置形式等因素有關(guān)2．往復(fù)慣性力·Fj=FjⅠ+FjⅡ·FjⅠ：一階往復(fù)慣性力（及曲軸轉(zhuǎn)角余弦成正比）·FjⅡ：二階往復(fù)慣性力及二倍曲軸轉(zhuǎn)角余弦成正比3．雙軸平衡機構(gòu)·平衡二階往復(fù)慣性力（1）鏈傳動雙軸平衡機構(gòu)（圖3-44a）（2）齒輪傳動雙軸平衡機構(gòu)4．單軸平衡機構(gòu)（圖3-44b）·平衡一階往復(fù)慣性力矩平衡機構(gòu)136發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)137發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)138曲軸的連桿軸頸是曲軸及連桿的連接部分，通過曲柄及主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等。V型發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。曲軸的連桿軸頸是曲軸及連桿的連接部分，通過曲柄及主軸頸相連，139曲軸前端裝有正時齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸及飛輪凸緣之間制成檔油凸緣及回油螺紋，以阻止機油向后竄漏。曲軸前端裝有正時齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為140曲軸的形狀和曲拐相對位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機的發(fā)火順序。安排多缸發(fā)動機的發(fā)火順序應(yīng)注意使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷，同時避免可能發(fā)生的進氣重疊現(xiàn)象。作功間隔應(yīng)力求均勻，也就是說發(fā)動機在完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次，而且各缸發(fā)火的間隔時間以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角。四行程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈，其轉(zhuǎn)角為720°，在曲軸轉(zhuǎn)角720°內(nèi)發(fā)動機的每個氣缸應(yīng)該點火作功一次。且點火間隔角是均勻的，因此四行程發(fā)動機的點火間隔角為720°/i，(i為氣缸數(shù)目)，即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i，就應(yīng)有一缸作功，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。曲軸的形狀和曲拐相對位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù)、氣缸排141四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置142四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火間隔角為720°/4＝180°，曲軸每轉(zhuǎn)半圈(180°)作功一次，四個缸的作功行程是交替進行的，并在720°內(nèi)完成，因此，可使曲軸獲得均勻的轉(zhuǎn)速，工作平穩(wěn)柔和。對于每一個氣缸來說，其工作過程和單缸機的工作過程完全相同，只不過是要求它按照一定的順序工作，即為發(fā)動機的工作順序，也叫作發(fā)動機的發(fā)火順序?？梢?，多缸發(fā)動機的工作順序(發(fā)火順序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸發(fā)動機四個曲拐布置在同一平面內(nèi)。1，4缸在上，2，3缸在下，互相錯開180°，其發(fā)火順序的排列只有兩種可能，即為1-3-4-2或為1-2-4-3，兩種工作順序的發(fā)動機工作循環(huán)表分別見表2-1和表2-2。四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火間隔角為720°/4＝180°，曲軸每143發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)144

四行程直列六缸發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置

四行程直列六缸發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置145四行程直列六缸發(fā)動機發(fā)火間隔角為720°/6=120°，六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)，一種發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4，國產(chǎn)汽車的六缸直列發(fā)動機都用這種，其工作循環(huán)表見表2-3。另一種發(fā)火順序是1-4-2-6-3-5四行程直列六缸發(fā)動機發(fā)火間隔角為720°/6=120°，六146發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)147(3)四行程V型八缸發(fā)動機的發(fā)火順序四行程V型八缸發(fā)動機的發(fā)火間隔角為720°/8=90°，V型發(fā)動機左右兩列中對應(yīng)的一對連桿共用一個曲拐，所以V型八缸發(fā)動機只有四個曲拐（圖2-37）。(3)四行程V型八缸發(fā)動機的發(fā)火順序148發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)149發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)150發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)151V8發(fā)動機工作循環(huán)·發(fā)火間隔角為：720°/8＝90°·工作順序為：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2或L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1V8發(fā)動機工作循環(huán)1522.飛輪（圖2-38）飛輪的主要功用是用來貯存作功行程的能量，用于克服進氣、壓縮和排氣行程的阻力和其它阻力，使曲軸能均勻地旋轉(zhuǎn)。飛輪外緣壓有的齒圈及起動電機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動發(fā)動機用；汽車離合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū)動件的摩擦面，用來對外傳遞動力。2.飛輪（圖2-38）153發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)154飛輪是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要進行精確地平衡校準(zhǔn)，平衡性能要好，達到靜平衡和動平衡。飛輪是一個很重的鑄鐵圓盤，用螺栓固定在曲軸后端的接盤上，具有很大的轉(zhuǎn)動慣量。飛輪輪緣上鑲有齒圈，齒圈及飛輪緊配合，有一定的過盈量。在飛輪輪緣上標(biāo)有刻度供找壓縮上止點和噴油提前角用(四缸發(fā)動機為1缸或4缸壓縮上止點；六缸發(fā)動機為1缸或6缸壓縮上止點)。當(dāng)飛輪上的零刻度及外殼上的記號對正時，正好是壓縮上止點。飛輪及曲軸在制造時一起進行過動平衡實驗，在拆裝時為了不破壞它們之間的平衡關(guān)系，飛輪及曲軸之間應(yīng)有嚴(yán)格不變的相對位置。通常用定位銷和不對稱布置的螺栓來定位。飛輪是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要進行精確地平衡校準(zhǔn)，平衡性能要好，155第三章配氣機構(gòu)

第一節(jié)概述

1．功用：配氣機構(gòu)是進、排氣管道的控制機構(gòu)，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準(zhǔn)時地開閉進、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣（汽油機）或新鮮空氣（柴油機）并及時排出廢氣。另外，當(dāng)進、排氣門關(guān)閉時，保證氣缸密封。進氣充分、排氣徹底，四行程發(fā)動機都采用氣門式配氣機構(gòu)。

第三章配氣機構(gòu)

第一節(jié)概述

1．功用：156空氣濾清器（圖4-24）由于汽車行駛時，速度快，引起道路兩旁，特別是士路上的塵土飛揚，使周圍空氣中含有灰塵，而灰塵中又含有大量的砂粒，如果被吸入氣缸里的話，就會粘附在氣缸，活塞和氣門座等另件的密封表面，加速它們的磨損，使發(fā)動機壽命大大下降。因此，在發(fā)動機上，必須裝上空氣濾清器?？諝鉃V清器（圖4-24）157發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)158發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)159（1）功用及要求：空氣濾清器的功用就是把空氣中的塵土分離出來，保證供給氣缸足夠量的清潔空氣。對空氣濾清器的基本要求是濾清能力強，進氣阻力小，維護保養(yǎng)周期長，價格低廉。（2）型式和工作原理目前，采用的空氣濾清器的型式很多，但歸納起來可分為下面幾類：按濾清方式可以分為慣性式和過濾式；按是否用機油分干式和濕式。把它們組合起來就有干慣性式、干過濾式、濕慣性式、濕過濾式、綜合兩種以上的叫綜合式。（1）功用及要求：160慣性式：它是根據(jù)離心力或慣性力及質(zhì)量成正比的原理，利用塵土比空氣重的特點，引導(dǎo)氣流作高速旋轉(zhuǎn)運動，重的塵土就會自動的從空氣中甩出去，或著引導(dǎo)氣流突然改變流動方向，重的塵土就會來不及改變方向而從空氣中分離出去。優(yōu)點：進氣阻力小，保養(yǎng)簡單。缺點：濾清能力不強，即濾清效果差。過濾式：它是根據(jù)吸附原理，引導(dǎo)氣流通過濾芯（如金屬網(wǎng)、絲、棉質(zhì)物質(zhì)和紙質(zhì)等），將塵土隔離和粘附在濾芯上，從而使空氣得到濾清。優(yōu)點：濾清能力強，濾清效果好。缺點：進氣阻力大，濾芯易堵塞。綜合式：綜合上述兩種濾清方式，使空氣通過慣性式，除去粗?；覊m，然后再通過過濾式除去細(xì)?；覊m。因此，濾清能力強，可將空氣中%的灰塵清除掉，而阻力增加不大，從而得到了廣泛的應(yīng)用。慣性式：它是根據(jù)離心力或慣性力及質(zhì)量成正比的原理，利用塵土比1612.進氣管及排氣管（圖4-25）（圖4-26）（圖4-27）（圖4-28）

2.進氣管及排氣管（圖4-25）（圖4-26）（圖4-27）162發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)163發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)164發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)165

(1)

氣門布置方式

氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機構(gòu)，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。其特點，進氣阻力小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，氣流攪動大，能達到較高的壓縮比，目前國產(chǎn)的汽車發(fā)動機都采用氣門頂置式配氣機構(gòu)。氣門位于氣缸體側(cè)面稱為氣門側(cè)置式配氣機構(gòu)，由凸輪、挺柱、氣門和氣門彈簧等組成。省去了推桿、搖臂等零件，簡化了結(jié)構(gòu)。因為它的進、排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進排氣門阻力較大，發(fā)動機的動力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。

166發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)167(2)凸輪軸布置方式(如圖3-2)凸輪軸下置式，主要缺點是氣門和凸輪軸相距較遠(yuǎn)，因而氣門傳動另件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，發(fā)動機高度也有所增加。凸輪軸中置,凸輪軸位于氣缸體的中部由凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去推桿，這種結(jié)構(gòu)稱為凸輪軸中置配氣機構(gòu)。凸輪軸上置,凸輪軸布置在氣缸蓋上。(2)凸輪軸布置方式(如圖3-2)168凸輪軸上置有兩種結(jié)構(gòu)，一是凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門，這樣既無挺柱，又無推桿，往復(fù)運動質(zhì)量大大減小，此結(jié)構(gòu)適于高速發(fā)動機。另一種是凸輪軸直接驅(qū)動氣門或帶液力挺柱的氣門，此種配氣機構(gòu)的往復(fù)運動質(zhì)量更小，特別適應(yīng)于高速發(fā)動機。凸輪軸上置有兩種結(jié)構(gòu)，一是凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門，這樣169發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)170(3)凸輪軸傳動方式（5）凸輪軸傳動方式·齒形帶傳動式·齒輪傳動式(柴油機通常采用)·鏈傳動式凸輪軸下置，中置的配氣機構(gòu)大多采用圓柱形正時齒輪傳動，一般從曲軸到凸輪軸只需一對正時齒輪傳動，若齒輪直徑過大，可增加一個中間齒輪。為了嚙合平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多用斜齒。鏈條及鏈輪的傳動適用于凸輪軸上置的配氣機構(gòu)，但其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動。近年來高速汽車發(fā)動機上廣泛采用齒形皮帶來代替?zhèn)鲃渔?，齒形帶傳動，噪聲小、工作可靠、成本低。(3)凸輪軸傳動方式（5）凸輪軸傳動方式171發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)172發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)173發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)174發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)175

176氣門數(shù)目及氣道布置（4）氣門數(shù)目及氣道布置一般發(fā)動機都采用每缸兩個氣門，即一個進氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。為了改善換氣，在可能的條件下，應(yīng)盡量加大氣門的直徑，特別是進氣門的直徑。但是由于燃燒室尺寸的限制，氣門直徑最大一般不能超過氣缸直徑的一半。當(dāng)氣缸直徑較大，活塞平均速度較高時，每缸一進一排的氣門結(jié)構(gòu)就不能保證良好的換氣質(zhì)量。因此，在很多新型發(fā)動機上多采用每缸四個氣門結(jié)構(gòu)。即兩個進氣門和兩個排氣門。氣門數(shù)目及氣道布置（4）氣門數(shù)目及氣道布置1774．組成

包括氣門組和氣門傳動組（圖3-6）

4．組成

包括氣門組和氣門傳動組（圖3-6）

1781．氣門組

包括：氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、鎖片、卡簧。

1．氣門組

包括：氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、鎖片、卡179

180（1）氣門（圖3-8）

功用：控制進、排氣管的開閉工作條件：承受高溫、高壓、沖擊、潤滑困難。要求：足夠的強度、剛度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊。材料：進氣門采用合金鋼（鉻鋼或鎳鉻等），排氣門采用耐熱合金鋼（硅鉻鋼等）。構(gòu)造：氣門由頭部、桿身和尾部組成。（1）氣門（圖3-8）

功用：控制進、排氣管的開閉181發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)182

183氣門導(dǎo)管功用：①起導(dǎo)向作用，保證氣門作直線往復(fù)運動。

②起導(dǎo)熱作用，將氣門頭部傳給桿身的熱量，通過氣缸蓋傳出去。為了保證導(dǎo)向，導(dǎo)管應(yīng)有一定的長度，氣門導(dǎo)管的工作溫度也較高，約500k。氣門導(dǎo)管和氣門的潤滑是靠配氣機構(gòu)飛濺出來的機油進行潤滑的，因此易磨損。為了改善潤滑性能，氣門導(dǎo)管常用灰鑄鐵或球墨鑄鐵或鐵基粉未治金制造。導(dǎo)管內(nèi)、外圓面加工后壓入氣缸蓋的氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，然后再精鉸內(nèi)孔。為了防止氣門導(dǎo)管在使用過程中松脫，有的發(fā)動機對氣門導(dǎo)管用卡環(huán)定位。氣門導(dǎo)管184發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)1855．氣門油封（1）氣門油封的功用·氣門桿及氣門導(dǎo)管孔需要潤滑，機油又不能太多，否則機油消耗量增加?！榱丝刂坪蜏p少機油消耗量，汽油發(fā)動機及部分柴油發(fā)動機裝有氣門油封。5．氣門油封186（3）氣門座

氣門座及氣門頭部密封錐面配合密封氣缸，氣門頭部的熱量亦經(jīng)過氣門座外傳。氣門座可以在缸蓋或缸體上直接鏜出，也可以采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)。鑲嵌式結(jié)構(gòu)氣門座都采用較好的材料（合金鑄鐵、奧氏體鋼等）單獨制作。（3）氣門座187氣門彈簧（1）氣門彈簧的功用·保證氣門關(guān)閉時能緊密地及氣門座貼合?！た朔跉忾T開啟時配氣機構(gòu)產(chǎn)生的慣性力·使傳動件始終受凸輪控制而不相互脫離氣門彈簧188發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)189（5）氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為了使氣門頭部溫度均勻，防止局部過熱引起的變形和清除氣門座積炭，可設(shè)法使氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉(zhuǎn)。氣門緩慢旋轉(zhuǎn)時在密封錐面上產(chǎn)生輕微的摩擦力，有阻止沉積物形成的自潔作用。（5）氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為了使氣門頭部溫度均勻，防止局部過熱引起190發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)191鎖片、卡簧鎖片、卡簧

其功用是在氣門彈簧力的作用下把彈簧座和氣門桿鎖住，使彈簧力作用到氣門桿上。鎖片、卡簧鎖片、卡簧

1922．氣門傳動組功用：傳遞凸輪軸→氣門之間的運動氣門傳動組包括，凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)取?．氣門傳動組功用：傳遞凸輪軸→氣門之間的運動193

凸輪軸功用：控制氣門的開啟和關(guān)閉，每一個進、排氣門分別有相應(yīng)的進氣凸輪和排氣凸輪。凸輪的形狀影響氣門的開閉時刻及高度，凸輪的排列影響氣門的開閉時刻和工作順序。（根據(jù)凸輪軸可以判斷工作順序）工作中，凸輪軸受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此對凸輪表面要求耐磨，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度。凸輪軸功用：控制氣門的開啟和關(guān)閉，每一個進、排氣門分別有相194發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)195挺柱的功用是將凸輪的推力傳給推桿（或氣門桿），并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時所施加的側(cè)向力，近年來，液壓挺柱被廣泛地采用。挺柱的功用是將凸輪的推力傳給推桿（或氣門桿），并承受凸輪軸旋196發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)197

推桿的作用是將從凸輪軸傳來的推力傳給搖臂，它是配氣機構(gòu)中最容易彎曲的零件。要求有很高的剛度，在動載荷大的發(fā)動機中，推桿應(yīng)盡量地做得短些。

推桿的作用是將從凸輪軸傳來的推力傳給搖臂，它是配氣機構(gòu)中最198發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)199

搖臂實際上是一個雙臂杠桿，將推桿傳來的力改變方向，作用到氣門桿端打開氣門。

搖臂實際上是一個雙臂杠桿，將推桿傳來的力改變方向，作用到氣200發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)201第三節(jié)配氣相位和氣門間隙

1．配氣相位（1）定義：配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間，通常用環(huán)形圖表示-配氣相位圖。（2）理論上的配氣相位分析理論上講進、壓、功、排各占180°，也就是說進、排氣門都是在上、下止點開閉，延續(xù)時間都是曲軸轉(zhuǎn)角180°。但實際表明，簡單配氣相位對實際工作是很不適應(yīng)的，它不能滿足發(fā)動機對進、排氣門的要求。第三節(jié)配氣相位和氣門間隙

1．配氣相位202原因：①氣門的開、閉有個過程開啟總是由小→大關(guān)閉總是由大→小②氣體慣性的影響隨著活塞的運動同樣造成進氣不足、排氣不凈③發(fā)動機速度的要求實際發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短，當(dāng)轉(zhuǎn)速為5600r/min時一個行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是轉(zhuǎn)速為1500r/min，一個行程也只有0.02s，這樣短的進氣或排氣過程，使發(fā)動機進氣不足，排氣不凈。原因：203解決措施進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。進氣門晚關(guān)：延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量。排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。排氣門晚關(guān)：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。解決措施進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度204②氣門重疊由于進氣門早開，排氣門晚關(guān)，勢必造成在同一時間內(nèi)兩個氣門同時開啟。把兩個氣門同時開啟時間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角叫作氣門重疊角。在這段時間內(nèi)，可燃混合氣和廢氣是否會亂串呢？不會的，這是因為：a.進、排氣流各自有自己的流動方向和流動慣性，而重疊時間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會隨同廢氣排出，廢氣也不會經(jīng)進氣門倒流入進氣管，而只能從排氣門排出；b.進氣門附近有降壓作用，有利于進氣。②氣門重疊2052．氣門間隙（圖3-19）（1）定義：氣門間隙是指氣門完全關(guān)閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端及搖臂或挺柱之間的間隙。（2）作用：給熱膨脹留有余地

保證氣門密封2．氣門間隙（圖3-19）（1）定義：氣門間隙是指氣門完全206不同機型，氣門間隙的大小不同，根據(jù)實驗確定，一般冷態(tài)時，排氣門間隙大于進氣門間。道依茲柴油機F3L912冷機時的進排氣門間隙均為0.15mm；BF8M1015冷機時的進氣門間隙為0.25mm，排氣門間隙為0.30mm。不同機型，氣門間隙的大小不同，根據(jù)實驗確定，一般冷態(tài)時，排氣207間隙過大：進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣相位，使發(fā)動機因進氣不足，排氣不凈而功率下降，此外，還使配氣機構(gòu)零件的撞擊增加，磨損加快。間隙過?。喊l(fā)動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴(yán)重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。間隙過大：進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的208發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)209發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)210

211注意：一般來說，柴油機曲軸箱體和汽缸體以及配氣機構(gòu)的材料是同樣的，通常是鋼鐵，膨脹系數(shù)也是同樣的，所以熱機時氣門間隙較冷機時大。而汽油機由于曲軸箱體和汽缸通常用鋁合金制成，而配氣機構(gòu)的材料是鋼鐵，由于鋁合金的膨脹系數(shù)比鋼鐵大，所以汽油機的氣門間隙熱機時比冷機時小。注意：212第四章汽油機供給系

汽油機所用的燃料是汽油，在進入氣缸之前，汽油和空氣已形成可燃混合氣?？扇蓟旌蠚膺M入氣缸內(nèi)被壓縮，在接近壓縮終了時點火燃燒而膨脹作功。可見汽油機進入氣缸的是可燃混合氣，壓縮的也是可燃混合氣，燃燒作功后將廢氣排出。因此汽油供給系的任務(wù)是根據(jù)發(fā)動機的不同情況的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，供入氣缸，最后還要把燃燒后的廢氣排出氣缸。所以它包括四個部分：第四章汽油機供給系

汽油機所用的燃料是汽油，在進入氣缸之前213①燃油供給裝置：汽油油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管等。②空氣供給裝置：空氣濾清器、進氣總管、進氣歧管。③可燃混合氣形成裝置：化油器。④廢氣排出裝置：排氣總管、排氣支管、排氣消聲器、三元催化轉(zhuǎn)換器。①燃油供給裝置：汽油油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管等。2142．汽油汽油機使用的燃料是汽油，汽油是從石油中提煉出來的碳?xì)浠衔铩Ｆ偷氖褂眯阅苤笜?biāo)主要有蒸發(fā)性、熱值、抗爆性。按辛烷值不同分為幾個牌號。以RQ打頭，后跟汽油的辛烷值。汽油的辛烷值通常有兩種測定方法，即研究法（RON）和馬達法（MON），其換算關(guān)系為（RON）=（MON）+10。例如代號為RQ-90，"R"是燃的漢語拼音字頭，"Q"是汽的漢語拼音字頭，代表燃汽油-90是辛烷值（表示研究法辛烷值為90），辛烷值越高,抗爆性越好。因此，壓縮比大的汽油機應(yīng)選用較高牌號的汽油。由于環(huán)保的要求，我國在2000年7月1日推廣使用無鉛汽油，含鉛量小于2.5mg/L為無鉛汽油2．汽油215第二節(jié)簡單化油器原理及混合氣形成

1．簡單化油器的構(gòu)造簡單化油器由浮子室、喉管、量孔、噴管和節(jié)氣門等組成（圖4-3）。第二節(jié)簡單化油器原理及混合氣形成

1．簡單化油器的構(gòu)造216發(fā)動機工作原理和結(jié)構(gòu)217（1）浮子室和浮子汽油由進油口進入浮子室