第四章 容积式流体机械修改

第四章容积式流体机械第一节容积式流体机械的结构和应用范围

第三节汽油机的结构与工作原理第四节柴油机的结构与工作原理第二节容积式流体机械的主要性能参数第一节容积式流体机械结构和应用范围一、容积式流体机械概述

工作原理：依靠运动元件改变工作容积来实现能量转化。

例如,各类液、气介质的往复式泵和转子泵、液气动马达、

压缩机、液压缸筒、气缸等。

分类：根据结构，可分为回转式和往复式。二、容积式流体机械的结构及应用范围

（一）往复式泵

工作原理：依靠泵缸内的活塞作往复运动来改变工作容积。

主要结构：由液缸、活塞、吸入阀、排出阀、阀室、曲柄或

曲轴、连杆、十字头、活塞杆、齿轮、皮带轮和传动轴等组成

分类：

按工作机构可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。

按作用特点可分为单作用泵、双作用泵和墨动泵。

按缸数可分为单缸泵、双缸泵和多缸泵。

根据驱动特点分为电动往复泵、蒸汽往复泵和手动泵等。

根据动力端特点分为曲柄连杆机构、直轴偏心轮机构等。

根据活塞(或柱塞)每分钟往复次数可分为低速泵

(n≤80r/min)、中速泵(80<n<250r/min)、高速泵

(250≤n<550r/min)和高速泵(n≥550r/min)。

根据排出压力pd大小，往复泵可分为低压泵(pd≤4MPa)、

中压泵(4MPa）、高压泵。

1、机动泵——用独立的旋转原动机驱动。旋转的原动机一般通过曲柄连杆机构驱动活塞做往复式运动。通常由减速器、传动端、液力端和其他辅助设备组成。机动泵结构图2、直动泵——由高压蒸汽、压缩空气或其他有压液体直接推

动泵活塞做往复运动。

由动力缸、液力端、配气液机构及其他辅助设备组成，动力活塞与液力活塞直接相连。直动泵结构图3、活塞泵、柱塞泵和隔膜泵

活塞泵——密封件装在运动部件之上，用于流量较大、压力

较低的情况。

柱塞泵——密封件装在静止部件之上，用于流量较小、压力

较高的情况。

隔膜泵——将被输送的介质与往复运动的工作机构隔离，完

全消除泄漏。

分

类：机械隔膜泵——往复运动的部件推动隔膜反复变形，造成工作腔容积周期性变化。

液压隔膜泵——往复运动的柱塞造成工作缸中液体压力变化，在通过此压力来推动隔膜周期性的形。4、

计量泵——按照流量指示机构的指示值精确调节流量。

又称为调量泵、可排变量泵或比例泵。

分

类：按驱动方式——直动计量泵、机动计量泵。

按液力端的结构——柱塞计量泵、隔膜计量泵。

（二）往复式压缩机（活塞式压缩机）

优点：适用压力范围大、热效率高。

单位耗电量少、加工方便。

对材料要求低，造价低廉。

生产、使用、设计、制造技术成熟。

装置系统较简单。分类：按气缸位置——卧式、立式、角式。

按气缸级数——单级、两级、多级。按气缸的排列方法——串联式、并列式、复式、对称平衡式。按活塞的压缩动作——单作用式、双作用式、多缸单作用式、

多缸双作用式。按压缩机的排气终压——低压式、中压式、高压式、超高压式。还可按压缩机排气量和转速等分类。1、立式压缩机气缸中心线与地面垂直，占地面积小、高度很高，结构紧凑，

能充分利用高度方向的空间。

大型立式压缩机2、卧式压缩机中心线与地面平行安置，高度小，占地面积大，中间冷却器和缓冲器配

置在机身上方。缺点：活塞杆密封填函易损坏，

对动式压缩机的切向力矩波动较大。

3、角度式压缩机（1）分类：常见有V形、L形、W形、扇形（2）结构：气缸中心线分布在一个立体空间（3）特点：曲轴长度短，缸体和中间冷却器

等在曲轴轴向的迎风面（4）适用范围：中小型机器

角度式压缩机

设置十字头的影响

无十字头：结构简单紧凑，用于单作用式或级差式机器，气缸利用率低。

带十字头：气缸双作用压缩、利用率高,活塞不承受侧向力，摩擦损耗小。

用于大、中型高压机器；中、小型气缸少油或无油润滑机器。

十字头是连接活塞与连杆的零件，它具有导向作用。

4、开启式制冷压缩机

（1）结构：

电动机和压缩机主体各为一体，传动轴、缸体和缸盖暴露在

外界。典型结构有6W-12.5型压缩机，8AS-125型压缩机。

（2）优点：原动机独立。

无电力供应时，由发动机来驱动运转。

容易拆卸维修。

改变皮带传动比来调节制冷量。

（3）缺点：质量大，工质易泄漏、噪声大。开启式制冷压缩机八缸半封闭式制冷压缩机1-排气截止阀；2-辅助吸气液压泵；3-轴承；4-安全阀；5-假盖弹簧；6-排气阀组；7-排气阀；8-活塞；9-吸气阀；10-连杆；11-气缸盖；12-均压盖；13-轴承；14-定子；15-吸气截止阀；16-吸气盖室；17-转子；18-分膈腔；19-吸气滤网；20-内置电动机保护装置；21-电机室集泊器；22-磁塞

5、半封闭式压缩机

（1）结构：

压缩机机体与电动机壳体连成一体，压缩机机体(含气缸缸

盖)和连接法兰暴露在环境中。

缸体——气缸体-曲柄箱整体结构形式。

主轴——曲柄轴或偏心轴的结构形式，横卧在滑动（滚动）

主轴承上。（2）特点及适用范围：

结构紧凑，噪声低；易于拆卸修理。

泄漏状况比开启式大有改善,气密性不如全封闭式。

低蒸发温度下适用。

6、全封闭式制冷压缩机

（1）结构：

整个压缩机电动机组支承在封闭的钢制薄壁机壳之中；

气缸体、主轴承座、电动机座构成刚性机体；制冷工质

和润滑油密封在密闭的机壳内。（2）特点及适用范围：

机器的密封性高，振动和噪声小。

广泛应用于家用制冷空调和小型商用制冷机械中。

（3）布置方式：

主轴直立布置、主轴横卧布置。（三）回转式制冷压缩机

工作容积做回转运动的容积式气体压缩机械。工作原理：

转子旋转运动容积变化气体压缩、压力变化

结构特点：

结构简单，体积小、重量轻、零部件少，可靠性高；

运转时力矩变化小，动力平衡性好，转速高，输气脉动

小；操作简便，易于实现自动化。

分类（按结构元件的特征）及应用范围：

螺杆式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机、涡旋式制

冷压缩机等广泛应用于冷冻、冷藏及空调装置中。1、螺杆式压缩机

利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸气的吸入、压

缩和排气过程。（1）结构：

互相啮合、相反旋向的螺旋形齿——阳转子，阴转子；

转子的齿——活塞；

齿槽、机体的内壁面和两端端盖等共同构成——气缸；

机体两端设有吸、排气孔口；（2）分类：

双螺杆压缩机、单螺杆压缩机（蜗杆压缩机）（3）工作原理：

转子在机体内旋转改变工作容积吸气、压缩和排

气基元容积——在运动周期内，进行相同的工作过程的

工作容积。螺杆式制冷压缩机工作原理a-吸气终了；b-压缩；c-压缩终了；d-排出（4）特点：

兼具活塞式与速度式压缩机的特点。

结构简单、耐磨强度高、动力平衡性能好、能量无级调节、

容积效率高。噪声大、需专用设备和刀具、终了压力较低。（5）螺杆式制冷压缩机组

压缩机、驱动电机及上述辅助机构组装成的机组。

结构：气路、油路、电路及能量调节装置等。

2、滚子式制冷压缩机工作原理：

转子在气缸内转动

改变工作容积

气体的吸入、压缩和排出

滚动转子压缩机简图（1）结构：

在圆筒形气缸内，偏心配置一个转子

转子由偏心轮上装一可以转动的套筒

组成；在气缸的吸气孔与排气孔间开有一个径向槽，

槽中装有滑片。

（2）特点：

结构简单，零部件少，体积小，重量轻。

振动小，运转平稳。

没有吸气阀，效率高。

（3）应用范围：

大型开启式压缩机，多用氨为工质。

小型全封闭式压缩机，广泛应用于小型冷冻、冷藏与

空调装置中。

3、涡旋式制冷压缩机

固定涡旋盘

由两个涡旋盘相错180°对置而成

旋转涡旋盘（1）结构：固定涡旋盘、旋转涡旋盘、十字滑环、曲轴支

架、机壳等组成。固定涡旋盘和电动机定子安装在机壳

内壁上（2）类型：全封闭及开启式两种机型

应用在汽车空调及2.2~4.4kW的家用热泵型空调器中。（3）工作原理

气体由边缘吸入，月牙形容积逐渐缩小而压缩气体。

高压气体由轴向中心孔排出。涡旋压缩机的工作过程（4）特点

效率高。

力矩变化小、振动小、噪声低。

结构简单，体积小，重量轻。

运动零部件少。

可靠性好。

4、滑片式压缩机

增添若干个在转子或缸体上开的槽内自由滑动的叶片而形成。

分类：

单工作腔、双工作腔及贯穿滑片压缩机三种类型。特点：结构简单，动力平衡性能好，起动冲击小，效率高。输气量较大。滑片与转子、气缸间的机械摩擦比较严重。（1）单工作腔滑片压缩机

由机体(又称气缸)、转子及滑片三部分组成。

转子偏心安装在气缸内，在气缸内壁与转子外表面间形成一

个月牙形空间。转子上开有纵向凹槽，凹槽中装有能沿径向

自由活动的滑片。（2）双工作腔滑片式压缩机

由气缸、转子、滑片、两端盖、进排气孔及排气阀等组成。

滑片置于转子上的槽中来回滑动，当原动机带动转子转动

时，滑片被甩出，紧贴在气缸内表面，形成压缩机的工作

基元。每个基元在转子一转中完成两个工作过程。

双工作腔滑片压缩机

特点：

输气量大且结构紧凑。

轴承使用寿命长、可靠性好。

制造和安装较为便利。（3）贯穿滑片式压缩机

转子转动时，带动滑片运动。滑片的运动受到气缸内壁的

约束，因此气缸型线是根据滑片运动机理生成的曲（面）。贯穿滑片压缩机特点：除具有传统滑片压缩机的特点外，这种压缩机既能保证滑片端部密封又能大大地减轻该部位的摩擦损失，这也是贯穿滑片压缩机的最大优点。（四）回转式泵（1）

外啮合齿轮泵结构：由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零

件构成。相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体构成

密封工作容积，啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、

压油腔。

1、齿轮泵

依靠泵缸与啮合齿轮间工作容积变化和移动来输送

液体或使之增压。

按齿轮啮合形式可分为外啮合和内啮合两种。

适用范围：

用于洁净，有润滑液体的输送。

当输送无润滑液体时，可采用外置轴承式齿轮泵。（2）内啮合齿轮泵

采用齿轮内啮合原理，主轴上的主动内齿轮带动外齿轮同

向转动，在进口处形成负压而吸入液体，齿轮在出口处不

断嵌入啮合而将液体挤压输出。特点：结构简单紧凑,制造容易,维护方便，有自吸能力。流量、压力脉动较大且噪声大，必须配带安全阀。分类：渐开线齿形——小齿轮和内齿轮之间装有月牙隔板，把吸油

腔和压油腔隔开。摆

线

齿

形

——小齿轮和内齿轮只相差一齿，无隔板。特点：结构紧凑，运转平稳，噪声低。在低速、高压下时，压力脉动大，容积效率低。适用范围：中、低压系统和适用于输送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、医药等行业中的牛顿液体或非牛顿液体。2、螺杆泵

结构：主要部件是转子和定子，转子和定子间形成了储存介

质的空间，当转子在定子内运转时，介质沿轴向由吸入端向

外排出运动。

分类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵。（1）单螺杆泵

由螺杆、衬套、万向联轴器、传动轴和泵轴等零部件组

成。靠螺杆与衬套之间的内啮合相对运动，使啮合密封

腔沿轴向运动，完成输液过程。适用范围：输送高固体含量的介质。一泵多用可以输送不同粘度的介质。输送敏感性物品和易受离心力等破坏的物品。单螺杆泵(2)双螺杆泵

利用相互啮合、互不接触的两根螺杆来抽送液体。

特点：

结构简单、经济性能好。

很强的自吸能力，能汽液混输。

分类及适用范围：：

内置轴承——轴承由输送物进行润滑，输送润滑性良好质；

外置轴承——工作腔同轴承是分开的，结构和螺杆间存在侧

间隙。用于输送非润滑性介质。（3）三螺杆泵

三螺杆泵是一种外啮合的密闭式螺杆泵，由固定在泵体

中的衬套(泵缸)、安插在泵缸中的主动螺杆、两根从动螺

杆所组成。三根互相啮合的螺杆，在泵缸内按每个导程

形成为一个密封腔，造成吸排口之间的密封。三螺杆泵3、旋转活塞泵

具有特殊形状的转子做旋转运动，使吸入腔与排出腔容积

变化，从而实现泵的输液。

分类：

凸轮泵、球形转子泵、罗茨泵和滑片泵等。（1）凸轮泵：转子带有从轮上凸出的轮叶

单叶凸轮泵：一个工作周期两次排液。

按转子上轮叶个数

双叶凸轮泵：一个工作周期四次排液，

流量均匀性比单叶好。罗茨真空泵罗茨真空泵工作动画（2）球形转子泵

结构：圆形的泵壳内，球形万向节工作时形成4个容腔，

进入球形转子的液体，利用容腔的张开与收缩来完成吸

送物料的工作。

特点：

无接触摩擦噪音低，无泄漏，节能耗，安全可靠，寿命长。

适用范围：

适用于一般润滑性液体的输送，温度较高，黏度较大，

及含颗粒液体物料，易燃易爆稀释容积的输送，是化工，

制漆，制药，炼油，食品等行业的理想输送设备。4、挠性泵

结构

泵腔内有一偏心凸块，当挠性叶片离开偏心块时，叶片间

容积增大，产生真空，吸入液体。

分类

蠕动泵、挠性转子泵和挠性衬圈泵。

应用范围

由于挠性泵具有可无液启动、快速、强劲的自吸能力，用

于各种需自吸、但灌液不便的场合，进行倒桶、倒罐、扫

仓、地下漕池中液体的吸排。第二节容积式机的主要性能参数一、机动往复泵的主要性能参数

机动往复泵的主要性能参数包括流量、扬程、功率、

效率、活塞每分钟的往复次数及允许真空度等。

1.

流量

机动往复泵的活塞为变速运动，吸入和排出过程是交

替进行的。所以，平均流量和瞬时流量不同。（1）理论平均流量：

理想情况下，工作腔完全被液体所充满且泵没有泄漏

损失，其理论平均流量qVt(m³/h)为：

单作用泵：

双作用泵：式

中：Vh——行程容积（m³）

z

——液缸数

n——活塞每分钟往复次数（min）Ap——活塞的截面面积（m2）Ad——活塞杆的截面面积（m2）s——活塞行程（m）引入作用数K和排挤系数后，可得出机动泵理论平均流量的通用计算公式：

式中：K——作用数，对单作用泵K=1，双作用泵K=2；——排挤系数，表示活塞杆截面积对流量影响的系数。（2）理论瞬时流量

往复泵工作循环中，吸入和排出过程是交替进行的，而且

活塞做变速运动，所以瞬时理论流量也是变化的。将液体

介质视为不可压缩时，则泵的理论瞬时流量就等于活塞面

积与活塞速度的乘积。对单缸单作用机动往复泵，瞬时理论流量为：单缸双作用机动往复泵在两个行程中均有吸入和排出，但是需考虑活塞杆对流量的影响，其瞬时理论流量为：

数值为负值时表示吸入流量，正值则表示排出流量。理论瞬时流量与曲柄转角间的关系曲线，称为流量曲线。单缸单作用泵的流量曲线与活塞运动速度曲线相类似，也是由曲柄转角的一阶正弦曲线和二阶正弦曲线合成，只是符号与之相反，数值乘上一个面积。液缸数越多，泵的理论瞬时流量就越趋向于均匀，且奇数缸比偶数缸的效果更明显，但是液缸数越多，往复泵的机构就越复杂，制造和维修就越困难。而且，过多的增加缸数对减小流量脉动的作用也越来越小。所以，通常使用较多的是单缸单作用泵、单缸双作用泵、双缸双作用泵和三缸单作用泵。2．流量曲线3．流量不均匀系数

往复泵的流量脉动程度可以用流量不均匀系数和来表示。

式中：——最大理论瞬时流量。

——最小理论瞬时流量。4．实际流量和流量系数

往复泵在单位时间内实际排出的液体量成为实际流量，

以qv表示。很显然，实际流量是小于理论流量的，即：式中：a——流量系数，a<1。

6．排出压力和扬程

排出压力是指在往复泵出口处的压力换算到基准面上的值，

用p2表示，单位是Pa，在技术文件中规定的排出压力指往

复泵允许的最大排出压力。

式中：——泵出口处压力表的读数。

——压力表中心至基准面的垂直距离。7．功率和效率

有效功率Pe是指单位时间内通过泵的液体所获得的能量，

单位kW。泵的扬程是指单位重量液体通过泵以后能量的增值，即泵出口处液体比能之差：式中qvi

——单位时间内从活塞得到能量的液体流量（m3/s）

Hi

——指示扬程，即单位重量液体从活塞获得的能量。水力效率表示单位重量液体通过泵后获得的能量，与活塞传给单位重量液体的能量之比。

指示效率是指有效功率Pe与指示功率Pi之比。容积效率表示往复泵的实际流量和进入液压缸的液体流量的比值，它仅考虑泄漏所造成的损失。机械效率由于经过曲柄连杆机构、填料箱等各种传动机构，要消耗一部分功率。因此，泵的指示功率必然小于轴功率，其比值称为机械效率。总效率是指泵的有效功率Pe与轴功率之比。曲柄连杆机构往复泵的效率=0.70~0.85。原动机功率Pd泵和原动机直连时，原动机的输出功率即为泵的轴功率；而在间接连接时，还必须考虑传动功率。二、制冷压缩机的基本性能参数1、实际输气量(简称输气量)在一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量qma，单位为kg/h。若按吸气状态的容积计算，则其容积输气量为qva，单位为m3/h。式中——质量体积。

轴功率P是指输入至泵轴上的功率，单位kW。指示功率Pi是指单位时间内活塞对液体所作的功，单位kW。2、容积效率

压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值：制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件配合工作而获得制冷的效果。因此，它的工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量——制冷量Q0来表示，单位为kW，它是制冷压缩机的重要性能指标之一。

－制冷剂在给定制冷工况下的单位质量制冷量，单位为J/kg。

－制冷剂在给定制冷工况下的单位容积制冷量，单位为J/m3。3、制冷量排热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和。这个参数对于热泵系统中的压缩机来讲是一个十分重要的性能指标。从图所示的实际制冷循环或热泵p-h循环图可见，压缩机在一定工况下的排热量为Qh：实际制冷循环图及压缩机平衡关系图

4、排热量从压缩机的能量平衡关系图上不难发现：由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率，单位为kW。5、轴功率

6、电功率和电效率输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率，单位为kW。电效率是等熵压缩理论功率与电功率之比，它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。二、汽油机结构汽油机一般采用往复活塞式结构。汽油机由两大机构和五大系统组成：曲柄连杆机构燃料供给系润滑系两大机构五大系统冷却系点火系配气机构起动系一、汽油机概述第三节 汽油机结构与工作原理汽油机是用汽油作燃料的一种电火花点火式内燃发动机。内燃机是指燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括往复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发动机等。特点：功率高、噪音低、振动小、对负荷变化的反应迅速；在小客车上的应用占压倒优势，也用于中、小型载重汽车、摩托艇、小型农业、林业机械中。汽油机总体组成1-凸轮轴；2-摇臂；3-排气门；4-火花塞；5-电控喷油器；6-燃油滤清器；7-电动燃油泵；8-燃油箱；9-点火线圈组件；10-燃油压力调节阀；11-进气门；12-水温传感器；13-爆振传感器；14-进气管；15-进气温度传感器；16-节气门；17-节气门传感器；18-空气滤清器；19-空气质量计；20-控制单元；21-冷却水套；22-发动机转速传感器；23-点火开关；24-蓄电池；25-起动马达；26-飞轮；27-油底壳；28-机油；29-曲轴；30-连杆；31-曲轴皮带轮；32-传动皮带；33-气缸；34-排气三元催化转化器；35-氧传感器；36-活塞；37-凸轮轴皮带轮（一）曲柄连杆机构1、机体组使发动机实现工作循环，完成能量转换；将气缸中混合气燃烧时放出的热能转换为机械能。包括机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件组成。机体的构造与气缸排列形式、气缸结构形式和曲轴箱结构形式有关。气缸排列形式有3种：直列式、V型和水平对置式。（1）气缸体(2)气缸套

结构形式有3种：

干气缸套式、无气缸套式和湿气缸套式。(3)气缸盖

气缸盖上加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安

装孔(汽油机)。汽缸盖内铸有水套、进排气道和燃烧室或

燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上

还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。(4)曲轴箱

曲轴箱结构形式的不同机体有平底式、龙门式和隧道式3

种。

平底式轴线与缸体下平面共面，多用于中小型发动机。

龙门式轴线高于缸体下平面，用于中型及重型车用发动机。

隧道式主轴承座、盖为一体，用于机械负荷大柴油机。（5）油底壳

油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。

用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板，

用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。（a）平底式（b）龙门式（c）隧道式

曲轴箱结构形式

2、活塞连杆组

活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆组

等运动件组成。

（1）活塞

活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力传

给连杆，推动曲轴旋转，与气缸盖共同组成燃烧室。活塞由顶部、头部和裙部等3部分构成。（2）活塞环

分为气环和油环两种。

气环：封气、导热，将活塞顶吸收的分热量传给缸壁。

油环：刮除多余燃油，形成均匀的油膜，减小磨损，

辅助封气。（3）活塞销

用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆。

活塞销是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、

两段截锥形和组合形。

连杆组部件（4）连杆组

连杆组主要将活塞承受的力传给曲轴，将活塞的往

复直线运动转变为曲轴的旋转运动。连杆由连杆大

头、连杆小头、连杆杆身等组成。3、曲轴飞轮组

曲轴飞轮组包括曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲

轴扭转减震器、曲轴平衡机构等。(2)曲轴前后端油封

曲轴前端密封：曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封。

曲轴后端密封：由自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封

环和拉紧弹簧构成。(1)曲轴将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动，驱动配气机构和其它辅助装置。曲轴由若干个单元曲拐组成。

单元曲拐：一个曲柄销、两个曲柄臂和左右两个主轴颈。

（3）

扭转减震器：消减曲轴的扭转振动

类型：橡胶扭转减震器，硅油扭转减震器。（4）飞轮

飞轮是能量存储器，保证发动机运转平稳。（5）曲轴轴承

连杆轴承和主轴承均由上下两片轴瓦对合而成。（6）平衡机构

平衡机构平衡往复惯性力及其力矩。平衡状况

与气缸数、气缸排列形式及曲拐布置形式等因

素有关。（二）配气机构工作原理：

定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气

或空气得以及时进入气缸，废气得以从气缸及时排除。

组成：

气门组：气门、气门座、气门弹簧、气门导管等；

气门传动组：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂组等。

1、气门组（1）气门：气门工作温度很高，

需要承受气缸压力、

弹簧力、传动组零

件惯性力。由足够

的强度刚度、耐热、

耐磨能力的材料制成。气门

进气门用合金钢(铬钢或镍铬钢)；排气门用耐热合金钢(硅

铬钢)。

三种形式：平顶、凹顶、凸顶。（2）气门座与气门座圈

气门座与气门配合对气缸起密封作用，接受气门传来的热

量进行散热。气门座圈一般用合金铸铁、粉末冶金、奥氏

体钢制成。部分铸铁缸盖不镶气门座圈。（3）气门导管

对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动。将热量部

分传给气缸盖。

一般由灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金制造。（4）气门油封

控制和减少机油消耗量而配备气门油封。（5）气门弹簧

保证气门关闭时紧密与气门座贴合，使

传

动件不相互脱离，克服惯性力。

根据结构可分为三种：

变螺距气门弹簧—螺距小端向缸盖顶面。

锥形气门弹簧—弹簧大端向缸盖顶面。

双气门弹簧—弹簧旋向相反。

5、气门传动组（1）凸轮轴

凸轮轴配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作

次序和配气相位及时开闭。由优质碳钢或合金钢锻造，

用合金铸铁或球墨铸铁铸造。（2）挺柱

凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或

气门。由碳钢、合金钢、镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁

制成。

机械挺柱的结构形式有球面挺柱、平面挺柱、滚子挺柱。（3）摇臂

将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门

使其开启。

由锻钢、铸铁、铝合金制成。（三）燃料供给系统

汽油机供给系将发动机工况配制合适的可燃混合气，

供给气缸，并将燃烧产物排至大气中。

1、汽油箱

通常由耐油硬塑料制成，装有油量传感器，由空气阀

保证油箱与外界的密封，当供油引起油箱内压力下降

时，可通过空气阀吸入空气。燃料供给系统

2、汽油滤清器

除去汽油中的杂质和水分，减少化油器和汽油泵等部件

的故障。分类：

可拆式汽油滤清器：纸质滤芯、多孔陶瓷滤芯、金属片

缝隙式和金属网式滤芯；

不可拆式汽油滤清器：定期更换总成，轿车多采用。

3、汽油泵

将汽油从汽油箱吸出，经油管和汽油滤清器泵入化油器

浮子室。分类：

可分为机械驱动膜片式汽油泵和电动汽油泵。4、化油器式发动机燃油供给系统组成

汽油供给装置：油箱、汽油泵、油管、汽油滤清器。

空气供给装置：空气滤清器、轿车上进气消声器。

可燃混合气形成装置：化油器。

可燃混合气供给和废气排出装置：进气管、排气管、

排气消声器。

5、喷油器

按电控单元指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管内。

6、燃油分配管

将汽油均匀等压输送给各缸喷油器。消声器剖面图（四）起动系统

1、起动系

曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转

的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，

称为发动机的起动系。

起动过程：发动机从静止到转入工作状态的全过程；

起动时间：由起动到自行运转所需时间；

起动转速：起动时必须的最低转速；

起动方法：人力起动；电起动；压缩空气起动。2、电源系

由蓄电池、发电机和调节器组成，蓄电池和发电机是并联

连接配合工作。

发动机起动或低速运行时，蓄电池向起动机、点火系及其

它用电设备供电。

发电机为主要电源，汽车正常运转时，向除起动机外的全

部用电设备供电，并向蓄电池供电。

用电设备用电量超过发电机的供电能力时，由蓄电池和发

电机共同供电。（五）冷却系统

使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热，以保证

发动机在正常的温度范围内工作。

1、风冷却系统：冷却介质是空气,利用气流使散热片的热量散

到大气中。由风扇、导流罩、散热片、气缸

导流罩、分流板组成。

2、水冷却系统

冷却介质是“冷却液”。通过冷却水的不断循环，从发动机水

套中吸收多余的热量，并散发到大气中。由水泵、水套、散

热器、百叶窗、风扇、冷却水管、冷却软管、节温器、水温

表（水温传感器）等组成。（1）发动机水套——气缸体和气缸盖内的一层水套，是气缸体

和气缸盖的双层壁所形成的空间。（2）水泵——对冷却水加压，强制冷却水流动，汽车发动机广

泛采用离心式水泵。

水泵由水泵体、水泵盖、叶轮、水泵轴、轴承、水封组成。（3）风扇及其控制——提高散热器的热交换能力。与水泵同轴，

由叶片和连接板组成。（4）散热器——将冷却水的热量散入大气，有管片式、管带式。（5）膨胀水箱——建立封闭系统，减少空气对冷却系内部的氧

化，避免冷却水流失。膨胀水箱用橡胶管与散热器相接。（6）节温器——根据水温的变化，自动调节冷却水的循环路线。

可分为蜡式、折叠式；单阀、双阀式。（六）润滑系统

1、功用

润滑、密封、冷却、清洁防锈、减震缓冲、液压。

2、组成

润滑油储存装置：油底壳。

润滑油升压装置：机油泵。

润滑油滤清装置：集滤器、粗滤器、细滤器。

安全和限压装置；限压阀、旁通阀。

润滑油冷却装置：机油散热器。

润滑系工作检查装置：油压表、油温表、油尺。（1）机油泵

提高油压，强制将机油送到各机件摩擦表面，保证发动机

的良好润滑。

有齿轮式机油泵、转子式机油泵、叶片式机油泵三种形式。（2）机油滤清装置

对不断循环的机油进行过滤，清除机油中的各种杂质，清

洁润滑机油。

分为机油集滤器、机油滤清器两种形式。（3）机油散热器

保证机油保持在最有利的温度范围内工作。分为空气冷却式机油散热器、水冷却式机油散热器两种。（4）油底壳和油尺

油底壳又称机油盘，收集和贮存各机件上流回的润滑油。油尺用来检查发动机机油量的多少。（七）点火系统

1、功用

点火系统将电源的低电压变成高电压（一般为15-20KV），

再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气。

2、类型

蓄电池点火系统：传统点火系统。

晶体管点火系统：以蓄电池、发电机为电源，借助点火线

圈和晶体管元件将低压电变成高压电。

微机控制的点火系统：由点火线圈和微机控制装置产生的

点火信号，将电源的低压电变成高压电。

磁电机点火系统：由磁电机本身直接产生高压电。三、汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理

1、四冲程汽油机

活塞上、下往复各两次的四个行程中，完成由进气、压引、

燃烧膨胀和排气四个冲程所组成的一个工作循环。（1）进气过程

活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动，同时，进气门开

启，排气门关闭。

当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，

气缸内气体压力下降，形成一定的真空度。（2）压缩冲程

活塞由下止点移动到下止点，进排气门关闭。

曲轴通过连杆推动活塞向上移动，汽缸内的气体容积逐渐

减小，气体被压缩，汽缸内的混合压力与温度随着升高。（3）燃烧膨胀冲程

进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，汽缸

内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下

移动，通过连杆带动曲轴旋转。

只有这个在行程才实现热能转化为机械能。（4）

排气冲程

排气门打开，活塞从下止点移

动到上止点，废气随着活塞的

上行，被排出气缸。四冲程汽油机示功图2、二冲程汽油机

利用活塞往复运动时造成曲轴箱内容积的变化，来吸入可燃

混合气或将混合气压缩，提高其压力而后进行扫气。

二冲程汽油机工作原理

第一冲程：活塞自下向上运动。

当活塞上行时，气缸上的进气孔、

排气孔和扫气孔均被关闭，气缸

内的可燃混合气受到压缩。

第二冲程：当活塞上行接近上止

点时，火花塞点火，可燃混合气

燃烧，其压力和温度都迅速升高，

推动活塞下行而作功。

二冲程优缺点优点1.二冲程发动机没有阀，这就大大简化了它们的结构，减轻了自身的重量。2.二冲程发动机每一回转点火一次，而四冲程发动机每隔一次回转点火一次。这就赋予了二冲程发动机重要的动力基础。3.二冲程发动机可在任何方位上运转，这在某些设备如链锯上很重要。标准四冲程发动机可能在油料晃动的时候发生故障，除非它是直立着的。解决这个问题就会大大增加发动机的灵活性。这些优点使二冲程发动机更加轻便，简易，制造成本低廉。二冲程发动机另外还有将双倍的动力装进同一空间内的潜力，因为每一回转它有双倍的动力冲程。轻便和双倍动力的结合使它与许多四冲程发动机相比具有惊人的“推重比”。二冲程优缺点缺点1.二冲程发动机无法像四冲程发动机那样可持续使用那么长时间。精密润滑系统的不足意味着二冲程发动机的零部件耗损得更快。2.二冲程润滑油非常昂贵，每使用一加仑汽油你就需要四盎司润滑油。如果你在轿车上使用二冲程发动机，那么你每一千英里就要烧掉一加仑的润滑油。3.二冲程发动机的燃料消耗效率不高，因而你每加仑油跑不了几里路。4.二冲程发动机产生很多污染，太多以至于你可能看不到污染在你周围。污染来自两方面。第一是润滑油的燃烧。在某种程度上，润滑油使所有的二冲程发动机烟雾弥漫，一个磨损很严重的二冲程发动机能释放出大团大团的含油烟雾。第二条原因不是很明显。每当往燃烧室注入大量新空气/燃料时，它们中的一些便从排气口泄露了。这正是为何你在任何二冲程摩托艇周围能看到泛着光泽的润滑油。从混有泄出的润滑油的新燃油里释出的碳氢化合物对环境造成了很大的问题。这些不足意味着二冲程发动机只能应用于那些马达不常使用和单位效率很重要的场合。一、柴油机概述

柴油机是用柴油作燃料的内燃机，属于压缩点火式发动机。

柴油机工作时，气缸内的空气受到压缩，达到500~700℃的

高温。将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合成

可燃混合气，自动着火燃烧。

燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连

杆和曲轴转换为旋转的机械功。第四节 柴油机结构与工作原理二、柴油机结构

柴油机与汽油机相似，由以下部件组成，可参照前节内容，

不同的是柴油机没有点火系统。

固定机件：机座、机体、主轴承、气缸盖、气缸套等。

运动机件：曲轴、连杆、活塞、活塞销、连杆螺栓等。

配气机构：凸轮轴、顶杆、摇臂、气阀机构（进气阀、排

气阀、器阀弹簧）等。

燃油系统：喷油泵、高压油管、喷油器等。

辅助机件：进气管和排气管等。

对于整机而言，还有润滑、冷却、启动和控制等系统。1-加油泵；2-曲轴；3-曲轴箱；4-凸轮轴；5-气门挺杆；6-连杆；7-活塞；8-气缸；9-活塞环；10-气门推杆；11-汽缸盖；12-减压手柄；13-气门摇臂；14-喷油器；15-高压油管；16-空气滤清器；17-油箱开关；18-油箱；19-轴承；20-甩油圈；21-正时齿轮；22-调速器飞锤；23-进油管接头；24.喷油泵；25-消音器；26-排气管；27-排气门；28-进气门；29-气门弹簧；30-导风罩；31-飞轮；32-风扇；33-进气管柴油机结构