汽车拖拉机学(上)课件

1、汽 车 拖 拉 机 学 （上册：发动机） 主讲：王会明 山东农业大学 机械与电子工程学院前言1、课程特点：结构复杂、零件多，各有其特点，章节的前后连贯性、逻辑性差。理论推理逻辑性强，需前后知识的连贯，逻辑思维和较强的空间想象力。2、教学方法：由于结构复杂，采用先实习后讲课方法；由于课时的不足，将部分内容（连接装配方法，间隙调整等）安排在实习中。3、学习方法：重视实习，掌握零件的名称、形状、连接关系、工作原理，间隙位置、调整方法。注意课前预习和课后复习。4、成绩由理论闭卷考试和平时成绩两部分组成，课堂提问、考勤、随堂考试计入平时成绩。5、教材：120学时教材，课程45学时，新内容补充，不完全按教

2、材章节、内容讲述，有删减和增加。目 录绪论 ：第一章：内燃机的基本构造与原理 第二章：机体零件与曲柄连杆机构第三章：内燃机的换气系统 第四章：柴油机燃油供给系 第五章：汽油机燃油供给系 第六章：内燃机的润滑系第七章：内燃机的冷却系 第八章：汽油机点火系 第九章：内燃机的特性 一、拖拉机汽车的发展概况 （一）拖拉机的发展概况 1959年建成洛阳第一拖拉机制造厂，东方红牌拖拉机。6070年代相继建成100余家大中小型拖拉机厂，从2.673.6kw,从轮式到链式拖拉机品种齐全。近年来我国80KW以上的大型四轮驱拖拉动机型号增多，拖拉机产品已进入国际市场。 绪论：（二）汽车的发展概况1950年前，中国

3、的汽车是战争后各国丢下杂牌车，称“万国车”。我国汽车工业的发展经历了四个阶段：第一个阶段：是5070年代的建立发展时期，满足国内经济建设的需要。1956年建成长春第一汽车制造厂。 从6070年代以北京、上海、天津、南京、济南、陕西、四川大足等相继建成20几家汽车制造厂。80年建成湖北第二汽车制造厂。第二个阶段是8090年代，改型换代与国际接轨时期，满足国内轿车的需求，提高质量，增加国际竞争时期。由货车为主转入轿、货并重，大规模生产轿车。第三个阶段是0006年，发展和参与国际竞争时期。 01年为239万辆，居全球第七位。05年570万辆，跃居全球第三。 08年产销量达938万辆，超过日本居世界第

4、二位。09年汽车产销量达1378万辆居世界第一。第四个阶段 07年开始以奇瑞、吉利为龙头的我国自主品牌企业，进入自主品牌的创建时期。 从07年春季的北京汽车展和上海汽车展可见，以奇瑞为龙头的国产汽车品牌汽车大量涌现，我国汽车发展已进入国产汽车品牌的创立和发展时期。二、拖拉机汽车的类型（一）拖拉机的类型 1、按用途分类：普通型、园艺型、中耕型、特殊用途型拖拉机。 2、按行走装置分类：履带式、轮式、手扶式拖拉机。 3、按功率大小分类：大型、中型、小型拖拉机。 （二）汽车的类型 1、按用途分 ：运输汽车、特种汽车。 2、按动力装置形式分 ：内燃机汽车、电动汽车。 3、按车体结构分: 客车：小客乘客5

5、8人；中客：19人以下；大客：20人以上。 轿车：微型轿车V IL;普通轿车1 V 1.6L;中级轿车1.6 V 2.5L； 中高级轿车2.5 V 4L；高级轿车4L V。 货车：微型车Ga1.8t ; 轻型车1.8Ga6t ; 中型车 6tGa14t ; 重型 车14t。 4、按使用能源分: 汽油车、柴油车、电动汽车（电车、太阳能汽车、燃料电池汽车、氢气汽车）、燃气汽车（天然气、煤气、石油液化气、沼气等）、其他燃料车（酒精、植物油）。 5、按用途分: 营运车辆、 非营运车辆、专用车（扫地车、起重车）、特种车（救 护车、消防车、警车、工程抢险车等）。 （一）拖拉机的型号 拖拉机型号由系列代号、

6、功率代号、形式代号、功能代号和区别标志组成。三、国产拖拉机汽车的型号 区别标志（数字表示，改进次数） 功能代号（符号表示，G工业用，H高地隙中耕用，J集材用，L林业用，S山地用，T运输用，GU果园用，Z沼泽地用，无符号 普通型） 型式代号（数字表示，0四轮后驱动，1手扶，2履带式，3三轮式，4四轮驱动，5自走式，9船式。）功率代号（数字表示，kw或马力）系列代号（两个符号表示，可以省略）例：TS254：泰山牌，25马力，4轮驱动，普通型。（二）汽车的型号专用车分类号与企业自定代号，前部用字母后部用字母或数字表示。产品序号，数字表示。特征参数好，数字表示。类型代号，数字表示。企业名称代号，字母表

7、示。企业代号：CA-一汽，EQ-二汽，BJ-北京汽车制造厂，SH-上海汽车制造厂，TJ-天津汽车制造厂，NJ-南京汽车制造厂，JN-济南汽车制造厂，CQ-重庆汽车制造厂，SX-陕西汽车制造厂。类型代号：1货车，2越野车，3自卸车，4牵引车，5专用车，6客车，7轿车，9半挂车。特征参数：货车用总质量t表示，客车用长度m表示，轿车用排量L表示。产品序号：1第一次改型。专用车分类号：X厢式，G罐式。如：CA1091：一汽货车，质量9t，序号1；TJ6181：天津客车厂，长度18m,序号1。四、拖拉机汽车的总体构造（一）拖拉机的总体构造 由发动机、底盘、工作装置及电气设备组成。 发动机：将汽缸内燃料燃

8、烧产生的热能转变成机械能，提供拖拉机行驶所需的动力。 底盘：将发动机的动力转变为行驶驱动力，完成变速、转向、制动等。由传动系、行走系、转向系和制动系组成。 工作装置：携带农具，完成各种农田作业。由液压悬挂机构组成。 电气设备：作用是起动、照明和行驶安全信号。由蓄电池、发电机、调节器、起动照明等设备组成。（二）汽车的总体构造汽车由发动机、底盘、车身、电气设备组成。发动机 ： 有柴油机、汽油机、天然气机、石油液化气机。底盘 ：传动系、行走系、转向系、制动系。车身：驾驶室、车箱。电气设备：起动系统、照明系统、安全信号、全车线路。第一章：发动机的基本构造与原理第一节 ：发动机的分类与构造一、发动机的分

9、类按所用燃料分：汽油机、柴油机、石油液化气机、沼气机。按每循环行程数分：二行程发动机、四行程发动机。按汽缸数分：单缸发动机、多缸发动机。按冷却方式分：水冷式、风冷式发动机。按着火方式分：点燃式、压燃式发动机。按转速分：高速、低速发动机。按汽缸排列方式：立式、卧式、V型对置式发动机。二、内燃机产品名称和型号编制规则首部 中部 后部 尾部系列符号（系列号、地方、企业号）换代标志符号（R表示改进型）缸数符号（如：1、2、4、6）气缸排列形式符号（如V、P）冲程符号（如：E)缸径符号(如：40、95、102）结构特征符号（如：F、Z、S）用途特征符号（如：T、J、Q、G)T拖拉机，J铁路，Q汽车，G工

10、程，M摩托车，D发电，C船，Y农用运输，L林业。例：495T、12V135ZG、1E40F、4100QVV形，P卧式，E二行程，无E为四行程。F风冷，Z增压，ZL 增压中冷，S对置，无符合为普通型。三、发动机的总体构造发动机由六大部分组成：（一）机体与曲柄连杆机构：实现工作循环，完成 热能与机械能的转换。（二）换气系统：排除废气，吸入新气。（三）燃油供给系统：定时供给气缸燃油。（四）润滑系统：润滑摩擦机件。（五）冷却系统：冷却受热机件。（六）点火系统：定时点燃混合气。第二节：发动机的工作原理一、单缸四行程发动机的工作原理上止点：活塞上行到最高位置时的一点。下止点：活塞下行到最低位置时的一点。活

11、塞行程(S)：活塞由上止点到下止点所走过的路程。燃烧室容积（Vc)：活塞在上止点时活塞上部的容积。气缸工作容积（Vh)：上下止点之间的容积。排量L ：所有气缸工作容积之和。气缸总容积（Va）： Va Vc Vh压缩比（）： Va / Vc，汽 610，柴1422 为了使燃料燃烧的热能转化为机械能，发动机必须经过一系列的连续工作过程，即：进气、压缩、作功、排气。进气行程排气门关闭进气门开启Pa=78.593.2KPa Ta=320340KVP上止点下止点大气压力线ra示功图示功图：表示活塞在不同位置时 气缸内气体压力的变化情况。活塞从上止点下行，气缸内容积增大，压力降低，进气门开，排气门关，空气

12、进入气缸，到下止点为止。活塞从上至点到下至点走完一个行程，称进气行程。进气终了Pa=78.593.2KPa Ta=320340K压缩行程进气门关闭排气门关闭压缩比： =Va/Vc PVra示功图大气压力线c上止点下止点Pc=29004900KPa Tc=750950K 活塞从下止点上行，进排气门都处于关闭，气缸容积减小，压力、温度升高 ，到上止点为止压缩结束，活塞走完一个行程，称压缩行程。压缩结了，Pc=29004900KPa Tc=750950K作功行程进气门关闭排气门关闭ZPVra示功图大气压力线cb上止点下止点瞬时最高温度：18002200k，压力59008800kPa作功终了： Pb=

13、290580KPa Tb=10001300K压缩接近结束时，由火花塞跳火点燃混合气，燃烧压力、温度上升，高压气体推动活塞下行，经连杆推动曲轴旋转对外做功，到下至点为止。作功过程进排气门处于关闭状态。活塞由上至点到下至点走完一个行程，为做功行程。做功终了 Pb=290580KPa Tb=10001300K排气行程进气门关闭排气门打开温度9001200 K 压力105125 kPa残余废气活塞由下止点向上行，排气门开、进气门关，将燃烧后的废气排出，到上至点为止。活塞走完一个行程，为排气行程。排气终了 Pr=100120KPa ，Tr=500800KrPVr示功图大气压力线cZb上止点下止点a 每完

14、成一次连续的进气、压缩、作功、排气工作过程，称为一个工作循环。活塞往复四个行程完成一个工作循环底，称为四冲程发动机。二、多缸发动机工作原理将多个气缸组合排列在一起，用一根曲轴输出功率，为多缸发动机。多缸发动机曲轴每转180各缸完成自己的行程，曲轴转720各缸做功1次。三、发动机的工作顺序与发火间隔角各缸之间的先后做功次序叫工作顺序(点火顺序）。 4缸：1342； 6缸：153624。从一个缸点火开始到另一个缸点火时的曲轴转角，叫发火间隔角。Q720/ -缸数。柴油机工作时各行程状态参数 状态 行程温度(K)压力进气行程320350800900 kPa压缩行程800100035MPa作功行程22

15、002800(瞬时最高) 15001700(作功终了)35MPa (瞬时最高) 300500 kPa (作功终了)排气行程8001000105125 kPa视频：单缸机工作原理汽车视频 货车驾驶 单缸机原理四、二行程发动机的工作原理（一）结构特点：（1）、进排气口在缸体上，气口的开闭由活塞完成。（ 2）、排气口最高，其次是换气口，进气口最低。（ 3）、排气为曲轴箱扫气式。换气孔曲轴箱进气孔排气孔火花塞（二）工作过程第一行程： 活塞在下止点，裙部密封进气口，排气口和换气口打开，气缸充满气体.（1） 上部：活塞上行，驱赶气体，先关换气口再关排气口，压缩，压力温度升高。（2）下部：曲轴箱的体积增大、

16、压力减小，打开进气口，曲轴箱进气 第一个行程完成压缩、燃烧和曲轴箱进气第二行程 燃料燃烧压力增大、温度升高，活塞下行作功（1）上部：在燃气高压下活塞下行作功，下行2/3处排气门 打开，排气；然后换气门打开，换气。（2）下部：裙部先关进气口、压缩曲轴箱气体。 第二行程完成作功、排气、换气三个过程五、汽油机、柴油机的工作原理比较共同特点：（1）、每个工作循环曲轴转两周，每行程曲轴转半周。 （2）、只有作功过程产生动力。不同点： 汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入气缸的可燃混合气。进入气缸的是纯空气，柴油与空气在缸内混合。电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系压缩比低压缩比高柴油机压

17、缩比高于汽油机，燃烧爆发压力大，热能利用率高，柴油机经济性好。六、二行程和四行程发动机的比较不同特点：（1）、每个工作循环二行程曲轴转1周，四行程曲轴转2周。相同转速下，二行程做功次数多1倍，油耗多1倍。 （2）、二行程作功过程占总行程2/3，1/3行程用来排气，所以二行程的热能利用率低，浪费燃油。（3）、四行程排气用活塞赶气，二行程用压差排气，所以二行程排气不净，气缸进气不足。因此：二行程的发动机的经济性比四行程差。发动机的经济排序为： 四行程柴油机四行程汽油机二行程 柴油机二行程汽油机第三节： 发动机的循环过程、发动机的理论循环 在内燃机的理论研究中，为分析循环中热能转换为机械能过程的方便

18、性，不考虑实际循环中各种损失的循环，为理论循环。理论循环的假设：（1）以空气为工质，在循环过程中，工质的数量和性质不变，工质不需更换。（2）燃烧和排气过程，以工质从热源吸热和向冷源放热来代替。（3）压缩和膨胀过程在绝热情况下进行。（4）工质的比热是常数，不随温度压力变化。目的：通过对理论循环的研究，可得出最大的热量利用率，即实际循环的极限；可找出改善其动力性和经济性的途径。分类：为等容加热循环，等压加热循环和混 合加热循环三种。（1）、等容加热循环 ： 循环做功所需的热量是在等容过程中加入的。如汽油机：缸外混合，点燃迅速燃烧，T、P上升快，容积变化小,为等容加热。（2）、等压加热循环 循环做功

19、所需的热量是在等压过程中加入的。 如低速柴油机：缸内边混合边燃烧上止点后P变化不大，为等压加热。（3）、混合加热循环： 循环做功所需的热量是在等压和等容两个过程中加入的。高速柴油机高速混合燃烧和边喷射边燃烧并存，即等容加热和等压加热并存，为混合加热。二、发动机的实际循环 发动机实际循环的吸气、压缩、燃烧、作功、排气五个过程所形成的面积为示功图。示功图各特征点之间的线段为各工作过程。 线段aczba所包围的面积，为一个循环燃气对活塞所作的功，为正功又称为指示功，用Wi表示。 线段aara所包围的面积为一个循环进排气过程的能量损失，称为换气损失，为负功。换气损失为机械损失的一部分。三、实际循环的各

20、种损失：1、换气损失：、打开、关闭进排气门所消耗的功率损失； 、进排气对气流的阻力损失（Wr）；、排气门提前打开的热量损失即排气提前损 失（W）；、缸内残余废气对进气的加热使进气量减 少，对动力性、经济性的影响损失。 、提前（点火、喷油）燃烧损失，即提前燃烧增加压缩耗功，减少膨胀做功，又称为非瞬时燃烧损失； 、做功过程仍有少量燃烧，称为补燃损失Wb；2、燃烧损失Wf ：3、传热损失:实际过程：压缩初工质吸热中期绝热后期放热 ，实际的压缩过程是有热量交换并交换方向变化的多变过程。在燃烧和做功过程中向外放热。、压缩、燃烧、做功过程存在工质向缸壁散热损失；、工质流动损失和漏气损失。可见：漏气，冷却水

21、温度低，转速低，影响动力性、 经济性。4、比热变化损失：、化学反映过程中的比热变化，使实际循环的压力、温度比理论循环低，热效率低；、高温下发生热分解而吸热，使压力、温度上升减少，热效率降低。5、流动损失： 、混合气体在气缸内的高速涡流损失； 、分隔式燃烧室，气体通过狭小通道的节流损失。6、泄露损失： 气缸间隙，活塞环的边间隙，活塞环的开口间隙，在压缩、燃烧、做功过程的损失，称为泄漏损失。泄漏损失与发动机的技术状态有关。 传热损失、比热变化损失、流动损失、泄漏损失用W表示。 理论循环的热效率为61， 实际循环柴油机45， 汽油机30。7、机械损失 包括：活塞与气缸的摩擦损失，轴承的摩擦损失，泵气

22、损失，换气损失，驱动附件损失等。第四节： 发动机的性能指标 指示指标：根据示功图理论求得的指标。 动力指标：功率、指标 平均压力 有效指标：由曲轴输出的实际有用指标。 经济指标：燃油消耗 率、热效率 一、指示指标：指示功、指示功率、指示耗 油率、指示热效率。1、指示功W：示功图面积为发动机的指示功。 W PVh 正功：由压缩和膨胀所获得的功。 负功：由进气和排气消耗的功，也称原气功。 2、平均指示压力P: 单位气缸工作容积的指示功为平均指示压力。 P = W / Vh (MPa) 四行程汽油机P = 0.61.15； 四行程柴油机P = 0.61.25； 二行程汽油机P = 0.40.85；

23、二行程柴油机P = 0.351.3。3、指示功率：单位时间内的指示功为指示功率。 式中：气缸数；n-转速；每循环的行程数， 四行程 4，二行程 2； t-每循环的时间，t=60/s4、指示耗油率g：单位指示功率的燃油消耗量为指示耗油率。 即：5、指示热效率：示功图上转变为机械功的热量与消耗的热量之比，为指示热效率。 即：式中：q-消耗燃油的热量，Hu-燃料的热值， 1kw h=3600kJ.柴油机0.430.5；汽油机0.250.4。二有效指标有有效功率、有效扭矩、平均有效压力、有效耗油率、有效热效率e和机械效率m。1、有效功率Ne：发动机由曲轴输出的有用功率。 NeN-Nm ，Ne=0.10

24、46Men 或 Ne=0.001Pn (kw) 式中：Me发动机的有效扭矩。 P-测功器的读数（扭力） n-发动机的转速。 Nm 机械摩擦功率。2、机械效率m：指示功率转变为有效功率的程度。 m Ne/N 或 Ne m N 。3、平均有效压力Pe：单位气缸工作容积的有效功为平均有效压力。 Pe P Pm。式中： Pm平均机械损失压力。4、有效扭矩Me:由曲轴输出的扭矩为有效扭矩。5、有效耗油率ge:发动机每千瓦小时的耗油量。 式中：G-发动机1小时的燃油消耗量。（kg/h) 标定工况下的耗油率为：汽油机ge=265340；柴油机ge=224299；增压柴油机ge=190217（g/kw.h)6

25、、有效热效率e：燃烧的燃料热量转变为有效功的程度。或每千瓦小时有效功相当的热量与所消耗燃料热量之比。式中：G发动机的耗油量；860每千瓦小时860大卡热量； Hu燃料热值。三、排放指标1、内燃机的有害排放物及危害：CO、HC、NOx、SO2、醛类和微粒(含炭烟)等。2噪声及其危害： 汽车（内燃机）的噪声主要是燃烧噪声和机械噪声。它损害人的听觉器官，神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，使人性情烦躁、反应迟钝、耳聋、诱发高血压和神经系统的疾病。我国的噪声标准规定，内燃机噪声不大于84 dB(A).对气候的危害:更多干旱和洪水中国北部的干旱中国南方的洪水 3、大气的污染 据研究，目前大气中2

26、1.7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOx、11.7%的CO2、6.2%的SO2和32%的微粒来自汽车，而在城市大气中，这一比例更高，87%的HC、61%的CO和55%的NOx来自于汽车。 美国洛杉矶1968年的统计，日排放量CO为4200t、HC为1000t、NOX为433t。 日本东京1970年的统计，日排放量CO为4200t、HC为700t、NOX为420t。 我国北京1995年的统计，日排放量CO为2700t、HC为460t、NOX为317t。4、排放标准：欧3、欧4排放标准 阶段 一氧化碳质量（CO）g/kWh碳氢化合物质量（HC）g/kWh氮氧化物质量（NOx）g/kWh

27、微粒质量（PT）g/kWh烟度m1A（2000） 2.10.665.00.10.08B1（2005） 1.50.463.50.020.5B2（2008） 1.50.4620.020.5C（EEV） 1.50.2520.020.15注：十三工况测试循环第二章：机体零件与曲柄连杆机构第一节：曲柄连杆机构作用：实现工作循环，完成能量转换。组成：由活塞组、连杆组，曲轴飞轮组构成。 一、 活塞组：由活塞、活塞环和活塞销等。功用：承受燃气压力并通过连杆传给曲轴； 密封气缸，防止燃气漏入曲轴箱和过 多的机油进入气缸。活塞环活塞销活塞连杆连杆瓦连杆瓦盖连杆螺栓1、活塞 功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆推

28、动曲轴旋转。 工作环境：高温达600700K， 散热条件差；高速达10m/s，惯性力大。活塞顶部承受3 5MPa压力，使之变形，破坏配合联结。 材料：铝合金：质量小 导热性好；活塞应具备的特点A 刚度和强度应足够大，传力可靠。B 导热性能好，耐高压、高温、磨损C 质量较小，尽可能减少往复惯性力（1）活塞顶部 ：作用顶部与缸盖组成燃烧室，承受气体压力。 凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。 凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。平顶 结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。（2）活塞头部位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部

29、分。气环槽油环槽工作条件最恶劣，应离顶部远 些。作用：安装活塞环、与活塞环一起密封气缸，防止可燃 混合气漏入曲轴箱内，将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。 活塞销孔（3）活塞裙部位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。裙部表面的保护：镀锡：油膜破坏时起润滑作用并加速磨合。 涂石墨：自润滑，加速磨合，易脆断。 表面粗糙化：有规律的粗糙化可加速磨合，沟谷可存油润滑。（4）活塞形状 裙部椭圆：工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。销座方

30、向裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形。工作时向里变形圆锥形不受压力的部分，去掉后可以减轻质量。隔热槽膨胀槽形状特点断面矩形环结构简单、制造方便、易产生泵油现象、机油耗量大 、积炭、应用面广扭曲环断面为阶梯形 ，受力不平衡，使活塞环扭曲接触压力大、减少机油消耗。锥面环断面为梯形，环与气缸壁的接触面小，接触压力高，增强密封性。梯形环加工困难，精度要求高。桶面环外圆为凸圆弧形。 是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命6万公里 2、活塞环（1）气环：作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部的热量传给气缸壁，由冷却水带走。注：扭曲环安装时内切

31、角环 切角朝上， 外切角环切角朝下。切口气环活塞环间隙边间隙：气环在高度方向上与环槽间的间隙， 防环卡死在环槽中 ，一般为0.050.09毫米。端间隙（开口间隙）：放入缸内开口处的间隙。 给环膨胀留余地， 一般为0.250.8毫米。开口间隙边间隙（2）油环刮油片轴向衬环径向衬环刮油片整体油环组合油环整体油环油环的刮油作用作用：刮油和布油作用。当活塞上下移动时，将气缸壁上的机油下刮均布，并将多余机油刮入油底壳。气环的泵油作用 当活塞下行时，摩擦作用下活塞环靠向环槽上部，下部的边间隙中充满机油， 当活塞上行时，活塞环靠向环槽下部，将机油压入上部间隙，如此反复进行，机油被泵入活塞顶部燃烧。气环的泵油

32、作用演示 3、活塞销作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。活塞销的连接方式连杆活塞销全浮式半浮式全浮式为热态下活塞销相对于连杆小头和销座都能转动。半浮式为热态下活塞销相对于销座能转动，但连杆小头活塞销不能转动。二、连杆组 组成：连杆、连杆 盖、连杆螺栓、连杆 轴瓦、连杆小头衬套等。 功用：连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，推动曲轴旋转输出动力。 材料：合金钢模锻或45号钢。 小头：衬套，粉沫冶金或铜铝合金套。 中部：油道。 斜切3550切分 大头： 分开式 常用45切分面。 整体式 平切180，作用：将连杆的推力变为旋转扭矩 输 出功率。组成：主轴颈、

33、连杆轴颈、曲柄、主轴瓦、飞轮等组成。主轴颈：曲轴的支撑部分与机体主轴承盖配合，轴颈数比缸数多1 ，称全支撑曲轴。连杆轴颈：与连杆大头连接，连杆轴颈数目与缸数相等。曲柄：连接主轴颈和连杆轴颈的部分 一般设有平衡重过渡圆角R=46mm.飞轮：储存和释放能量使曲轴转速均匀, 外缘有齿圈,刻有上止点记号。三、曲轴飞轮组：主轴颈连杆 轴 颈曲柄飞轮轴瓦：油槽润滑作用：储存机油，减少轴颈磨损。组成：主轴瓦、连杆瓦。型式：整体式，分开式。材料：钢背，内表面为锡吕合金或铝青铜合金。轴瓦间隙：0.050.1mm第二节： 机体零件一、机体零件：作用：承担和安装各个零件。组成：机体、缸盖、缸垫、油底壳。1、机体：安

34、装气缸、气门、曲柄连杆机构、配气凸轮轴等零件。 材料为铸铁，设有缸套、凸轮轴、曲轴的安装孔，水道和油道。承受高温、高压气体压力，往复惯性力，离心力，螺钉预紧力。 油底壳气缸套机体缸垫缸盖油底壳垫油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。型式：按气缸体与油底壳安装平面位置不同分：名称性能应用 平分式或无裙式机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。492Q汽油机，90系列柴油机。龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不

35、方便。负荷较大的柴油机上 。2、气缸作用：与活塞 缸盖构成工作 容积引导活塞运动型式：整体式：气缸与机体 铸成一体，强度好， 不易修复。 分开式：气缸与机体分开 铸造， 强度差易修。缸套：湿式：外表面直接与 水接触 干式：外表面不直接 与水接触缸套整体式干式缸套湿式缸套气缸间隙： 活塞在气缸内裙部椭圆长轴方向与气缸壁的间隙。气缸间隙一般在0.20.4mm.3、缸盖：作用：密封气缸与活塞构成燃烧室 工作条件和结构复杂 有气道、水道、油道、涡流室、预烧室、燃烧室等，承受的热负荷很大。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。4、缸垫：保证机体上平面和缸盖之间的密封。安装是卷边朝上。铜片石棉。5、油底壳：盛放

36、机油。铁皮冲压成形。二、使用注意事项：（1）、缸盖螺栓、连杆螺栓、主轴瓦盖螺栓有拧紧顺序和力矩要求。（2）、活塞环安装有方向性，开口应互错120，缸垫安装有方向性。（3）、活塞与连杆的安装有方向性，应在100水中煮10分钟热态下装配。思考题：曲柄连杆机构在安装时应注意些什么？何谓活塞环的边间隙、开口间隙，气缸间隙？何谓发动机的工作顺序和作功间隔角？曲柄连杆机构由那些零件组成及其功用？第三章：换气系统 作 用：根据发动机的工作循环，定时打 开进、排气门， 供给气缸清洁的新鲜空气或可燃混合气，及时排 出废气和减轻排气噪音。组 成：空气滤清器、配气机构、进排气管、消音器。第一节：换气系统的构造和工作

37、一、空气虑清器和进排气管道 1、空气滤清器：过滤空气中的杂质， 保证进气的清洁。型式：按过滤型式：惯性式：往复惯性式 、旋转惯性式。 过滤式：纸质滤芯、金属网滤芯。 按有无机油：干式（纸质滤芯）、 湿式（金属网+机油） 按过滤次数：两级（旋转滤芯）、三级（旋转往复滤芯）往复惯性滤芯过虑。1级纸质滤芯过虑复合湿式滤清器：组成：盖貌、中心管、滤芯、外壳。工作：空气 气罩导流片 高速旋转 沿气管下行 经油池上行 滤网 气缸。复合干式空滤器：工作：空气 气罩导流片 旋转下行 纸质滤芯 气缸2、进、排气管道： 有螺旋进气道，切向进气道。 3、 消声器：减小排气噪声和消除废气中的火星。 由外壳、隔板和多孔

38、管组成。排气进气#二、配气机构1、形式：气孔式：气口由活塞开闭。 气门式：顶置式：气口由气 侧置式：门开闭。顶置式：气门在气缸的顶部。特点：燃烧室结构紧凑，提高，进气阻力小，充气量高，流速高，有利于混合气的形成 经济性动力性好。结构复杂，总体高度增加。 侧置式：气门在气缸的 侧面。特点：结构简单，紧凑，总体高度低;燃室不紧凑，不利于混合气的形成；进气阻力大，充气量减小，动力性经济性差2、凸轮轴的布置型式（1）、凸轮轴下置 优点：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置，有利于发动机的布置。缺点：凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。 （2）、凸轮轴中置式传动方式：凸轮轴

39、经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。 应用：适用于高速发动机，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴挺柱气门摇臂调整螺钉（3）、凸轮轴上置式气门特点： 凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。双凸轮轴上置式应用于高速发动机 。如：桑塔纳轿车发动机。凸轮轴3、配气机构的作用及组成作用：按照各缸工作过程和工作顺序的要求，定时开闭进、 排气门，保证进气和排气及气门关闭时的密封。组成：气门组、传动组、驱动组。（1）气门组：作用：控制进排气口的开闭。组成：气门、气门座、气门导管、气门弹 簧、弹簧座、锁瓣或卡簧等组成。气门 ：功用：定时开关进排气口，保证进排气口的密封。工作条件： A

40、、高温，进气门570K670K，排气门1050K1200K。 B、承受高温冲击、高速气流冲击，气体压力、气门弹簧力等。 C、冷却和润滑条件差。 D、受燃烧气体中有害物质的腐蚀。 性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨。材料：进气门铬钢或铬镍钢； 排气门：硅铬钢 进气门大，排气门小。头部杆部气门头部的结构形式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。 凸顶式（球面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大加工较复杂。 凹顶式（喇叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故

41、适用于进气门，而不宜用于排气门。气门锥角气门锥角：气门头部锥面与气门顶平面的夹角。作用：获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。气门落座时有较好的对中、定位作用。 装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度，13mm。气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 进气门排气门 作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。传导气门的热量。 型式：整体式：与缸盖一体，导热性好，修复一次下陷，修理费高。 分开式：与缸盖分开为一座圈，镶入缸盖，可更换，修理费低。整体式气门座气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。 镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导

42、热性差，加工精度高，脱落易造成严重事故。铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？气门导管作用：为气门的运动导向，保证气门直线 运动，传导气门热量。 工作条件：工作温度高，约500K。润滑 困难，易磨损。 材料：石墨铸铁，能提高自润滑作用。 装配：与缸盖过盈装配，气门杆与导管 间隙0.050.12mm。 气门导管气缸盖过盈配合气门座圈气门弹簧、弹簧座、锁瓣：功用：保证气门的回位、密封。 材料：高锰碳钢、铬钒钢。气门弹簧气门弹簧座锁瓣气门关闭保证气门及时关闭、密封气门开启保证气门不脱离凸轮旋向相反的两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧 作用：传递动力，定时打开进排气门。 组成：挺柱、推杆、摇臂、摇

43、臂轴、摇臂弹 簧、摇臂座。（2）传动组：挺柱：作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。分类：菌式，气门侧置式。 筒式，气门顶置式。 滚轮式，减小摩擦。锥形凸轮滚轮式菌式凸轮为何要成锥形？气门推杆作用：将挺柱传来的推力传给摇臂。 材料： 硬铝或钢摇臂：功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。气门间隙调节螺钉锁紧螺母摇臂头部易磨损 堆焊耐磨合金摇臂轴套短臂长臂长短臂比值：柴1.21. 8，汽1. 31.6摇臂组示意图摇臂轴摇臂轴支座调整螺钉定位弹簧摇臂（3）驱动组：凸轮轴凸轮轴正时齿轮作用：驱动配气机构，定时开关进排气门。组成：配气凸轮轴、配气正时齿轮。曲轴正时齿轮中间轴齿轮张紧轮

44、凸轮轴正时齿轮链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。齿轮传动：应用于下置凸轮轴发动机。采用斜齿轮。（4）减压机构：作用：强制打开进气门，减少压缩压力，以利于起动转速的提高，便于起动发动机。组成：减压轴、减压螺钉、减压手柄等组成。工作：搬动手柄，转动减压轴，减压螺钉将进气门强制打开。调整：将活塞摇至上止点，在减压状态将减压螺钉拧到底，再退回1圈。减压螺钉紧固螺母减压轴摇臂气门杆减压间隙（5）气门间隙： 给气门受热膨胀留有的间隙，叫气门间隙。 气门间隙在气门杆尾端与摇臂头（挺柱或凸轮）之间。 气门间隙进气门0.250.30mm排气门0.300.35mm为何排气门间隙大

45、于进气门间隙？气门间隙摇臂气门杆气门间隙的调整调整原则： （1）进排气门处于打开状态时不可调。 （2）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。 调整：将塞尺放入气门杆尾端与摇臂头之间，用螺丝刀转动调节螺钉，顺时针转动调节螺钉气门间隙减小；逆时针转动调节螺钉，气门间隙增大。待塞尺拉动有阻力时，拧紧锁定螺母。思考题：利用工作顺序和配气相位调节气门间隙例：=8 =31 =28 =8 气门排列为：进排、进派 点火次序：153624 1缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？曲轴转180度，剩余那些气门可调。三、废气催化器 废气经过催化器时，HC、CO和NOX在催化剂(氧化锰、氧化

46、铜、钯、铂）作用下，进一步氧化还原成CO2、N2和H20，降低排放量。1、催化器的作用与分类作用：将废气中的CO、HC、NOX转化为CO2、N2和H2O。分类：按废气在催化器中的流动方向分： 上流型、下流型和轴流型。 按化学反应形式和转化结果分： 单床（氧化床和还原床为一体) 双床（CO、HC氧化床，NOX还原床） 按催化剂的作用和化学组成分： 铂-钯( Pt-Pd)两元催化器（净化CO、HC) 铂-铑( Pt-Rh)三元催化器（净化CO、HC、NOX) 铂-钯-铑( Pt-Pd-Rh)三元催化器和全Pd三元催化器。 按催化剂的形态分： 颗粒状Pt-Pd单床两元催化器、颗粒状双床三元催化器、P

47、t-Rh整体式三元催化器。2、催化器的构造与工作原理构造：由壳体、减振层、载体、涂层等组成。减振层：起减振、隔热保温、密封作用。由云母、硅酸铝纤维、粘合剂制成。载体：承载涂层和催化剂。由2AI2O3、2MgO、5SiO2烧结成蜂窝状。涂层：付与载体表面，以-AI2O3为主附有铂Pt、钯Pd、铑 Rh。铑（Rh）：控制NOX的生成，还原成N2和NH3。还原剂是H和CO。铂（ Pt ）：用于氧化CO和HC，对NO还原成NH3。钯（ Pd ）：用于氧化CO和HC。四、废气再循环(EGR)控制系统1废气再循环及其净化原理 废气再循环的废气引入量用EGR率表示。 NOx是在高温和富氧条件下N2和02的反

48、应产物。高温、富氧和持续时间是产生NOx的三要素。废气对空气的稀释可降低氧的浓度；废气主要成分为N2、C02和H20，三气的比热较高，加热三气混合气所需热量较大，在燃烧放热不变的情况下，最高燃烧温度可降低。使NOx在燃烧中的生成受到抑制，使NOx的排放降低。2、废气再循环控制系统： EGR率的大小决定于EGR阀上部的真空度，当节气门开度较小时，EGR阀上部的真空度较大，EGR率较大，随着节气门开度的增大，EGR率减小，大负荷下无EGR率。 但怠速、低温、小负荷下节气门开度较小，EGR率高，转速不稳定，甚至熄火。 第二节：发动机的换气过程一、配气相位 ： 将进、排气门提前打开和落后关闭的时刻用曲

49、轴转角来表示的图像。 进气门的提前开启角 100 300, 进气门落后关闭角 400700， 进气持续角为 180+ 23002800。 排气门的提前开启角=400600， 排气门落后关闭角100 300， 排气持续角为 180+23002700 进排气门都打开时的曲轴转角叫气 门重叠角。气门重叠角 200600。配气相位演示 二、换气过程（一）排气过程压差排气：排气门提前打开时，利用气缸内外的压力差，以500600米/秒的速度排气,排量占总量的1半以上。强制排气：活塞上行推动废气排气。惯性排气：活塞越过上止点后，利用排气气流的流动惯性力排气。因有排气阻力，排气终了缸内气压稍高于大气压力。活塞

50、上行强制排气（二）进气过程进气准备：进气门提前开启，做好进气准备。压差进气：活塞下行，缸内压力下降，利用气缸内外的压差进气。气体进入气缸后吸收隔壁和残余废气的热量而膨胀 ，进气流速减慢。惯性进气：活塞越过下止点后，利用进气气流的惯性进气。压差进气三、充气效率 因为进气阻力，高温加热，实际进气量低于理论进气量。衡量进气的完善程度用充气效率v 在进气状态下，实际进入气缸内的新鲜工质量与在理想状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量之比，叫充气效率。 即：v=M/M0 M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。 实际充气量用流量计测得（m3/h),理论充气量

51、的计算公式为：V=0.03nVh （ m3/h ）。 式中：气缸数；n发动机转速；Vh 气缸工作容积。 v一般小于1，四冲程柴0.80.9；汽0.70.8 影响充气效率的因素是：进气压力、温度、残余废气量、配气正时。第三节：内燃机增压技术一、增压的概念 利用增压器对进入汽缸的空气进行压缩称为增压。 目的：提高进气压力、汽缸的充量密度和充气量，使燃料充分燃烧，提高Pe和Ne改善经济性。柴油机增压后可提高功率3050，高增压可提高100以上。1、增压度qp：用来衡量内燃机增压后功率提高的程度，为内燃机增压后增长的功率与增压前的功率之比。2、增压比rp :用来衡量增压过程中，空气被压缩的程度，即空气

52、经压气机压缩后的压力(压气机出口压力)与压缩前的压力。(压气机进口处压力)之比。3、内燃机增压的分类： 按增压比的大小分：为低增压、中增压和高增压。低增压rp2.0。 按用能量的来源不同分：机械增压系统、废气涡轮增压系统和气波增压系统等。 机械增压系统由柴油机通过齿轮、皮带、链条等驱动离心式压气机，将空气压缩后送人汽缸。传动机构使内燃机结构复杂、体积增大，且消耗一定的功率，使内燃机经济性下降。逐渐被淘汰。 气波增压器利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。结构简单，工作温度低，无需冷却。但体积大、噪声高，多用于柴油机上。 废气涡轮增压利用内燃机排气驱动的涡轮机来带动同轴压气机，提高进气压

53、力，增加进气量。目前，在内燃机中应用最普遍、最有效的是废气涡轮增压系统。二、废气涡轮增压器的构造与工作原理 1、构造： 废气涡轮增压器主要由涡轮机和压气机两部分组成，由排气管1、喷嘴环2、涡轮3、转子轴5、扩压器7、压气机叶轮8及进气管10等组成。2、工作：工作中，具有一定压力的高温废气进入涡壳的喷嘴环，因喷嘴环通道截面的逐渐收缩，使废气在压力和温度下降的同时速度提高，气体的内能和压力势能转化为动能。高速废气流冲击涡轮3，使涡轮高速旋转。因废气涡轮和离心式压气机叶轮同轴，带动同步旋转。空气被高速旋转的压气机抛向叶轮的边缘，使其速度、密度和压力增加，将机械能变为压力能。被压缩的空气经进气管进入汽

54、缸，提高内燃机的充气效率、动力性和经济性。思考题：气门锥角有什么作用？何谓气门间隙？气门间隙过大过小对发动机有何影响？为何要调整气门间隙和减压间隙？第四章：柴油机的燃油供给系统 第一节：混合气的形成与燃烧一柴油的使用性能指标 发火性：指燃油的自燃能力，用16烷值表示。16烷值越高，发火性越好，低温起动性好。但16烷值高凝点高，蒸发性差，通常用在4050之间。 蒸发性：由燃油的蒸馏实验而得。 50和90的流出温度越低，蒸发性越好，混合气的形成和燃烧越好。粘度：决定燃油的流动性，粘度越小，流动性越好，雾化越好。但粘度小，渗漏多，摩擦严重。 凝点：指柴油冷却到开始失去流动性的温度 。使用中，柴油的凝

55、点应比环境温度低5。残炭：燃料中胶质含量的指标，残炭高，易积炭，活塞环、喷油嘴胶结。灰分：是燃烧后剩余物， 加剧汽缸的磨损。含硫量：硫燃烧后生成SO2，遇水蒸气生成H2SO4腐蚀机体。机械杂质和水分：机械杂质增加磨损，水分易生锈。 柴油机可燃混合气的形成和燃烧，是在燃烧室内进行的。 （1）柴油的特点：粘度大，蒸发性差。借助高温、高压喷射，强涡流气体混合。在压缩上止点前1540曲轴转角喷入燃烧室。高温：是借助压缩终了750950k高温蒸发。高压：以10150MPa压力喷入燃烧室。强涡流以410m/s气流运动。（2）混合气的形成：燃油以高压喷散成细微颗粒的雾状油沫，油粒在高温下进行吸热、蒸发、扩散

56、、混合一系列物理化学变化，在强气流下加速混合与化学反应。混合占2060曲轴转角。是边喷射边混合边燃烧的过程。混合不均匀，易产生碳烟。（3）混合气的形成方式：有空间混合式和油膜蒸发式，由燃烧室形状而定。空间混合：燃油喷入燃烧室空间，利用燃油的均匀分布和油粒的细微度，与高速气流进行混合。油膜混合：将燃油喷在燃烧室壁面，利用壁面的高温分层蒸发与高速气流混合。二、可燃混合气的形成 三、混合气的成分与燃烧类型：（一）、混合气成分：理论空气量L0 ：1kg燃油完全燃烧理论上所需要的空气量。汽L014.6kg;柴L013.8kg。实际空气量L: 1kg燃油完全燃烧实际供给的空气量。过量空气系数L/L0 。

57、1.051.15为经济混合气； 1为标准混合气； 1.2为稀混合气； 1.4过稀不能燃烧。 0.85 0.95为功率混合气； 0.4过浓不能燃烧；正常范围0.81.2；车用高速柴油机1.21.6;增压柴油机1.82.2。（二）、燃烧类型预混合燃烧：预先将燃油和空气混合成可燃混合气，着火后迅速燃烧放热。如：汽油机。扩散燃烧：喷入燃烧室的较大油粒，经吸热、蒸发、扩散、混合、燃烧的过程。如：柴油机。柴油机是扩散燃烧；汽油机是预混合燃烧。第二节：柴油机燃烧过程一、着火延迟期（） 从喷油开始至开始着火，压力线离开压缩线。该段柴油喷入，吸热，蒸发，混合，分解，进行理化反应过程。理化反应重叠进行，适当地方多

58、处着火，压力升高，离开压缩线。 着火延迟时间， 0.70.3ms 着火延迟曲轴转角， 630要求：该阶段要短，可燃气量要少，否则爆燃。影响因素：16烷值，压终温度，雾化质量，转速。 二、速燃期（段）从压力线离开压缩线至缸内出现最高压力为止。燃烧迅速，压力、温度迅速升高，燃烧无组织，为多点燃烧。 0.40.6MPa，过高机械负荷大，冲击大，噪音大，工作粗暴。Pmax=69MPa,出现在上至点后610曲轴转角。等容燃烧，放热1/21/3,仍喷油，缺氧，高温裂解，排烟。影响：供油提前角，喷油规律，雾化质量，涡流速度。三、缓燃期：（）从最高压力到最高温度为止。喷油、燃烧仍进行，活塞下行，容积增大，等压

59、燃烧，涡流速度下降，缸内废气增加，燃速下降，不完全燃烧。热传至缸壁，出现最高温度16002000，在上止点后2035度转角出现，放热量达7080。该期喷入的燃油高温裂解，产生碳烟，应尽量缩短该期。影响：涡流速度，喷油规律四、补燃期（）从缓燃期终点至燃油基本烧完为止的阶段。容积增大，缺氧，压力下降，燃速慢，甚至到排气，热损失大，零件热负荷大，冒烟，应尽量减少。影响：涡流速度，喷油持续角。（2530）柴油机燃烧的主要特点是：（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。 （2）混合与燃烧的时间很短0.00170.004秒。 （3）柴油粘度大，不易挥发，必须以高温、高压雾状喷入气缸。 （4）借助高速涡流气

60、体充分混合。（5）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、连续、重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。第三节： 燃烧室 直接喷射式燃烧室 型盆型球型 涡流室式预燃室式燃烧室由活塞顶部的凹坑与气缸盖底部所包围的单一内腔组成，燃烧室容积全部在活塞顶面上。 分隔式燃烧室燃烧室由缸盖内部的预燃室和活塞顶部的凹坑组成，燃烧室容积为两部分之和。分类：一、直喷式燃烧室盆形：进气无涡流，以空间混合为主，雾化质量以高细微度及均匀分布实现。喷油器用细孔（d=0.150.35mm）,多孔（i=612）,高压（20150MPa）,大喷射角（140160）保证。型燃烧室：形状简单、易于加工；结构紧凑；热效率高；工作粗暴；要求