第三章汽车构造

第三章汽车构造第一节发动机基本知识一、发动机的分类汽车使用的发动机种类繁多，大多数汽车采用水冷式四缸发动机。汽车发动机的主要类型如下：1．汽油机和柴油机发动机按所使用的燃料进行分类，可以分为汽油机和柴油机（图3-1）。燃用汽油的为汽油机，燃用柴油的为柴油机，汽油和柴油都是石油精炼时所得到的产品，化学成份十分相似。汽油沸点低、容易气化和点燃、点燃温度比柴油低。（a）汽油机（b）柴油机图3-1汽油机与柴油机汽油机是利用电火花点火，使空气和汽油蒸气所组成的混合气燃烧（图3-2a）。而柴油的点燃温度高，且需要较强的点火能量，否则很难点燃。大家都知道，空气被压缩之后温度将升高，使用自行车打气筒给轮胎充气时，打气筒会变热就是这个道理。出于同样道理，柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自然温度，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧（图3-2b）。统（a）汽油指机帝迟秧（祝b）柴油机丙图3-2斜汽油机盼与柴油机的剩点火方式锣德国人狄塞原尔想出了这桥个办法并取拣得了专利权祥，所以柴油山机又叫狄塞若尔发动机。波和汽油机相何比，柴油机浩的优点是柴浅油经济性好鬼，但柴油机陵缺点也较多厕。例如由于惭工作压力过灰大。所以要磨求各有关零辟件有较高的瑞结构强度和曲刚度。使柴粗油机和同等昂水平的汽油坟机相比重量炸重、尺寸大拼。为了把燃般料强力地喷春入到高压空敢气中去，需踏要装用高精忘密的高压喷润射油泵，这骑将增加柴油型机的制造成涉本。此外柴匆油机工作粗恶暴、振动和肚品噪声大。挑由于上述原蝶因，目前小驳轿车主要装勤用汽油机。台此外也有人奥按点火方式另把发动机分语为二大类，涨即把汽油机皂叫火花点火俱式发动机，萍把柴油机叫振做压燃点火龟发动机。别2．转子发辛动机慧汽油机是一朴种往复运动蝶式发动机。姓工作时活塞孤在气缸里做扁往复直线运元动，为了使土活塞的直线国运动转化为精旋转运动，磨必须使用曲宿轴。转子发港动机则不同存，它不使用耍曲轴，直接乌将可燃气的柿燃烧膨胀力崇转化为驱动苹扭矩（图3购-3）。点图3-3趴转子发颂动机倒和往复式发叶动机相比，酱转子发动机闹取消了无用扩的直线往复肺运动，因而搏同样功率的兵转子发动机级尺寸较小，蚂重量轻，而移且振动和噪沃声低，具有休较大的优势热。献但是转子发涌动机在技术刑上有其独特出的困难。转旱子发动机工债作时其转子松前端沿壳体饿壁面滑动，究受燃烧气体朴冲刷使润滑颈油的消耗量巷较大，此外填尚有其他一笑些技术问题诵尚待解决。析3．二冲程穗发动机浴往复式发动惕机按其工作斑循环分类可局分可二冲程匠发动机和四禁冲程发动机躲（图3-4徐）。循当曲轴每转翠一圈时，发冰动机能同时转完成进气、碗压缩、燃烧科和排气工作饮过程的为二枣冲程发动机罪。四冲程发锄动机在曲轴耐转一圈时只臣完成进气和晕压缩工作行材程，在曲轴屋转第二圈时场才完成燃烧复和排气工作爱行程。大和四冲程发散动机相比，厦二冲程发动废机机构简单覆、重量轻、晓成本低，同叫时单位重量物功率（通常显比功率）大谊。民二冲程汽油弓机排气的时汉候也正是新史鲜混合气吸舟入的时候，饿这使废气和厌可燃气互相晶混杂，结果闪导致一部分魂新鲜混合气足白白地排出咳了发动机之扮外。品由于上述缺论点，二冲程教汽油机排量宣都不大，一敢般多用于摩窗托车或小型圈机动船上。疯在中大型船葛舶上使用的纺都是二冲程粉柴油机。挑（a）四冲肉程发动机百韵宪汪（冻b）二冲程丛发动机抵图3-4足四冲程场发动机与二猾冲程发动机看二、发动机留的基本组成番发动机由曲搂轴连杆机构假、配气机构帖、燃料供给流系、点火系笛、冷却系、幕润滑系及起久动系等主要梨部分组成（鹿图3-5和票图3-6）旨。撒图3-5掠汽油发动眨机的组成洞图3-6厘发动机乡的外形塔三、基本术宏语放在图3-7鞠中，活塞置字于气缸中，宽活塞可在气馒缸内作往复瓦直线运动，望活塞通过连辱杆和曲轴相狭连，曲轴可猴绕其轴线旋随转。尤图3-7吐发动机辫基本术语琴1．上止点范活塞离娱曲轴回转中装心最远处，王通常指活塞光上行到最高恢位置。殃2．下止点宵活塞离厉曲轴回转中堤心最近处，耗通常指活塞聚下行到最低封位置。梨3．活塞行容程上、铸下两止点间促的距离。质4．曲柄半耐径与连户杆下端（即魄连杆大头）篮相连的曲柄默销中心到曲吓轴回转中心兴距离。显然转，曲轴每转毫一转，活塞碑移动两个行比程。喉5．气缸工同作容积括活塞从上止绢点到下止点棍所让出的空拆间容积。工6．发动机墨排量发鹊动机所有气准缸工作容积霸之和。伤7．燃烧室面容积活使塞在上止点袖时，活塞上艇方的空间叫趣燃烧室，它摧的容积叫燃担烧室容积。瑞8．气缸容照积活塞瞎在下止点时讲，活塞上方社的容积称为床气缸总容积踩。它等于气掏缸工作容积拥与燃烧室容肤积之和。洲9．压缩比醒气缸总跃容积与燃烧炎室容积的比救值。厚压缩比表示罢活塞由下止纳点运动到上势止点时，气呈缸内气体被帮压缩的程度怕。压缩比越楼大，压缩终厉了时气缸内搬的气体压力支和温度就越铺高。一般车梯用汽油机的押压缩比为6折~10，柴店油机的压缩戴比为15~盯22。启10．发动姻机的工作循任环在气棚缸内进行的扩每一次将燃隔料燃烧的热影能转化为机吃械能的一系放列连续（进蛮气、压缩、脊作功和排气忆）称发动机目的工作循环意。砍11．二冲吐程发动机迁活塞往复龟两个行程完溉成一个工作睁循环的称为侨二冲程发动态机。银12．四冲谋程发动机锦活塞往复怜四个行程完稠成一个工作羡循环的称为识四冲程发动莫机。斥四、汽车发室动机的工作眉原理痰1．四冲程筐汽油机工作寨原理梢四冲程汽油坚机是由进气域、压缩、作编功和排气完岭成一个工作古循环的，图壤3-8为单乒缸四冲程汽唉油机工作原骂理示意图。锈（a）进气隆俗练（b担）压缩革毛钞（c）作津功予去载（d）度排气妈图3-8近单缸四冲擦程汽油机的翠工作原理埋（1）进气存行程饲活塞由曲轴命带动从上止健点向下止点旁运动。此时俊，进气门开末启，排气门争关闭。由于菠活塞下移，策活塞上腔容谣积增大，形制成一定真空页度，在真空计吸力的作用满下，经过滤秘清的空气与葵化油器供给另的汽油形成迎混合气，经捧进气门被吸包入气缸，至痰活塞运动到茧下止点时，哗进气门关闭称，停止进气扔，进气行程县结束。喇（2）压缩盘行程浓进气行程结岭束时，活塞绸在曲轴的带锄动下，从下毒止点向止点会运动。此时债，进、排气禾门均关闭，誉随着活塞上拿移、活塞上嚼腔容积不断讯减小，混合笛气被压缩，华至活塞到达黑上止点时，及压缩行程结址束。晌（3）作功傲行程裂压缩行程末满，火花塞产倘生电火花，辛点燃气缸内身的可燃混合牵气，并迅速陆着火燃烧，伞气体产生高丑温、高压，务在气体压力覆的作用下，承活塞由上止粗点向下止点胆运动，再通蝴过连杆驱动胜曲轴旋转向草外输出作功毕，至活塞运挽动到下止点弱时，作功行堂程结束。胜（4）排气巴行程随在作功行程涂终了时，排肾气门被打开督，活塞在曲症轴的带动下扩由下止点向丰上止点运动紫，废气在自珠身的剩余压兄力和活塞的疗驱赶作用下盖，自排气门每排出气缸，旋至活塞运动叛到期上止点阳时，排气门逮关闭，排气砖行程结束。事排气行程结而束后，进气嚼门再次开启垒，又开始了繁下一个工作摧循环，如此羽周而复始，秀发动机就自晌行运转。遭2．四冲程号柴油机的工俭作原理至四冲程柴油艘机和四冲程魄汽油机工作饲原理一样，痛每个工作循交环也是由进帆气、压缩、役作功和排气活四个行程所嫌组成。但柴吓油和汽油性干质不同，柴吩油机在可燃坟混合气的形懒成、着火方钉式等到与汽念油机有较大召区别。图3血-9为单缸旅四冲程柴油稀机工作原理歌示意图。行（a）进气阳行程连榴（b）压啊缩行程总疾（趁c）作功行陡程妖（喘d）排气行兴程墨图3-9依单缸四糖冲程柴油机烤的工作原理乱（1）进气肯行程不浓同于汽油机展的是进入气冬缸的不是混贱合气，而是养纯空气。散（2）压缩醉行程不先同于汽油机它的是压缩的急是纯空气，题且由于柴油隙机压缩比大穷，压缩终了胡的温度和压大力都比汽油认机高。炊（3）作功烧行程此描行程与汽油欧机有很大不纽同，压缩行祝程末，喷油员泵将高压柴神油经喷油器慌呈雾状喷入唤气缸内的高良温空气中，羡迅速汽化并嫁与空气形成陆可燃混合气投。因为此时搁气缸的温度灿远高于柴油毁的自燃温度粒（约500撤Ｋ左右），绪柴油自行着茎火燃烧，且债以后的一段胡时间内边喷笔边燃烧，气值缸内的温度骆、压力急剧蓝升高，推动遍活塞下行作躬功。明（4）排气鉴行程与批汽油机排气仅行程基本相存同。雷3．四冲程箱汽油机与四包冲程柴油机派的区别重由上述四冲卫程汽油机和弊柴油机的工赤作原理可知咬：廊（1）两种龙发动机工作山循环的基本匪内容相似，伴其共同特点议是：疑每个工作循毅环曲轴转两搂转（720岔度）每一行陈程曲轴转半己转（180氧度），进气初行程是进气棚门开启，排旨气行程是排害气门开启，势其余两个行阴程进、排气运门均关闭。御四个行程中排，只有作功北行程产生动垄力，其它三升个行程是为刺作功行程做扛准备工作的还辅助行程，僚虽然作功行弓程是主要行前程，但其它谨三个行程也拿不可缺少。扯发动机运转耗的第一个循趟环，必须有矩外力使曲轴歼旋转完成进捏气、压缩行副程，着火后娃，完成作功偿行程，依靠旗曲轴和飞轮设贮存的能量慕便可自行完贿成以后的行杰程，以后的混工作循环发间动机无需外毕力就可自行凤完成。纤（2）两种碗发动机工作叨循环的主要霉不同之处是挺：文汽油机的汽全油和空气在馒气缸外混合绒，进气行程凑进入气缸的临是可燃混合县气。而柴油艘机进气行程怎进入气缸的桂是纯空气，衡柴油是在作伐功行程开始雷阶段喷入气秘缸，在气缸渡内与空气混目合，即混合险形成方式不盗同。并汽油机用电廊火花点燃混象合气，而柴皱油机是用高厌压将柴油喷映入气缸内，享靠高温气体胸加热自行着霸火燃烧，即味着火方式不抹同。所以汽醒油机有点火州系，而柴油菌机则无点火商系。体论4．二误冲程发动机歉的工作原理克二冲程发动维机是在曲轴鞋旋转一周（屡360授º显）活塞上下鞠两个行程内游完成工作循盒环的。发动豆机气缸上有维三个孔，即刃进气孔、排冲气孔和换气轮孔，如图3溜-10所示系。这三个孔闲分别在一定与时刻由活塞址关闭。进气王孔与化油器瓣相通，可燃钳混合气经过弄进气孔流入燕曲轴箱，继断而从换气孔联进入气缸；垃而废气则从尿排气孔排出揪。知图3-10灯二冲程洞发动机的工队作原理府（1）第一屑行程歌活塞自下止山点向上移动肤，三个气孔蛮被关闭后，明已进入气缸缓的混合气被览压缩；活塞衣下方的曲轴铃箱因容积增下大，形成一渗定的真空度永，在进气孔土露出时，可拾燃混合气自慕化油器经进治气孔流入曲寇轴箱内踢（2）第二棍行程迫活塞行到上挑止点时，火开花塞跳火点粮燃可燃混合仔气，高温高瑞压的燃气膨青胀，推动活竭塞下移而作活功。勾活塞下移作谦功时进气关端闭，密封的原曲轴箱内可壤燃混合气被址压缩，当活灾塞接近下止依点时，排气焰孔开启，废镜气冲出，随场后换气孔开颈启，受予压都的可烯燃混低合气冲入气歉缸，驱除废吗气。进行换罪气过程。此牺过程一直进症行到下一行友程活塞上移钥，三个气孔精关闭为止。糕简而言之，诵活塞上行时禽进行换气、给压缩、曲轴玻箱进气；活威塞下行时进夹行作功、压沸缩，曲轴箱闸混合气、换笔气。扔5．二行程佳发动机的特扇点港与四冲程发回动机相比有寺如下优点：漫（1）曲轴兰每旋转一周怠（360尊º扎）就有一个码作功行程，淘理论上讲二甚行程发动机绣功率等于四贵行程发动机歼的两倍。驾（2）作功滤频率大，发跟动机运转均怠匀平稳。矮（3）结构浊简单，维修勉方便。圈缺点是燃烧视不完全，经是济性差，故花一般被用在脂摩托车及微鄙型汽车上。敬第二节五曲柄连杆机封构与配气机凭构峰一、曲柄连树杆机构1．功用获曲柄连杆机莫构的功用是货将燃料燃烧免时产生的热努能转变为活店塞往复运动私的机械能，发再通过连杆屠将活塞的往斧复运动变为尘曲轴的旋转秃运动而对外绿输出动力。2．组成眉曲柄连杆机烦构由机体组撕、活塞连杆寸组、曲轴飞保轮组等三部典分组成。愧（1）机体乔组忍机体组主要平包括气缸体熟、曲轴箱、巴油底壳、气越缸套、气缸峰盖和气缸垫音等不动件（邮图3-11米）。旷图3-11拔机体组恐气缸体是气列缸的壳体，岗曲轴箱是支武承曲轴作旋尖转运动的壳竿体，二者组宝成了发动机捷的机体。其述结构型式有飘整体式和分季体式两种。财（2）活塞晌连杆组的活塞连杆组香由活塞、活侍塞环、活塞批销和连杆等办主要机件组腹成（图3-料12）。越图3-12阻活塞连芬杆组霉活塞的功用霸是与气缸壁拖等共同组成宋燃烧室，承户受气体压力糠，并将此力散通过活塞销倍传给连杆，亿以推动曲轴恭旋转。傲活塞环可分马为气环和油翁环两大类（运图3-13再）。剑图3-13荐速活塞环悠气环也叫压晴缩环，用来陵密封活塞与婶气缸壁的间州隙，防止气打缸内的气体女窜入油底壳赛，以及将活策塞头部的热常量传给气缸寇壁，再由冷魔却水或空气跨带走。另外嘱还起到刮油谷、布油的辅粉助作用。一钳般发动机的辆每个活塞装滩有2~3道医气环。贤油环用来刮帖气缸壁上多薪余的机油，击并在气缸壁郑上涂一层均燥匀的机油膜龄，这样可以仍防止机油窜椅入燃烧室燃郊烧，又可以仁减小活塞、住活塞环与气珍缸的磨损和执磨擦阻力。益此外，油环壶也起到密封傲的辅助作用稼。通常发动估机有1~2年道油环。筹连杆组由连蜜杆体、连杆雕盖、连杆螺肾栓和连杆轴馆瓦等零件组晴成（图3-尖14）。习作惯上常把整挺个连杆组（早或除去连杆奴轴瓦）称作亡连杆，也有汗的将连杆体倚称作连杆。恰Ｖ型发动机尺连杆的结构皮如图3-1焦5所示。磁连杆的功用果是将活塞承嘱受的力传给秧曲轴，把活帝塞的往复运吓动变为曲轴蠢的旋转运动匹。古插朗图3-14不连杆组阶（a）并列居式她气滔（b）主挠副式纵厦扛（c）叉式究图3-15勺Ｖ型发恋动机连杆示狗意图丸连杆可分为迹大头、小头纸和杆身三部赢分连杆小头告用来安装活落塞销，以连奥接活塞。票杆身通常做并成处“信工识”形字形断面，岭以求在强度谱和刚度足够衣的前提下减柿小质量。控连杆大头是疮与曲轴的连葬杆轴颈相联环的。为了便道于安装，大肾头一般做成港分开式的，盼一半为连杆抵体大头，一虽半为连杆盖叫，二者一般凳用螺栓装合学。败（3）曲轴症飞轮组尸曲轴飞轮组陡主要由曲轴柿、飞轮、扭疑转减振器、包皮带轮、正刘时齿轮（或掌链轮）等组芦成（图3-匠16）。强图3-16慢曲轴飞约轮组寨曲轴是发动求机中最重要纤的机件之一品。其功用主席要是把活塞录连杆组传来劲的气体压力便转变为扭矩筐对外输出；赚另外，还用萌来驱动发动篮机的配气机俗构及其他各还种辅助装置闪（如发电机恒、风扇、水啊泵、转向油杏泵、平衡轴撑机构等）。晚减振器的功扑用就是吸收右曲轴扭转振蠢动的能量，陈消减扭转振香动。抚飞轮的主要陪功用是贮存宵作功行程的池能量，用以这在其它行程娘中克服阻力欺完成发动机花的工作循环扛，使曲轴的签转动角速度拿和输出转矩采尽可能均匀迎，并改善发本动机克服短备暂超负荷的影能力。同时趋将发动机的只动力传给离愿合器。词二、配气机宜构1．功用减配气机构的舌功用是按照闭发动机各缸道工作过程的浓需要，定时件地开启和关撞闭进、排气室门，使新鲜挖可燃混合气皂（汽油机）朝或空气（柴轰油机）得以雕及时进入气启缸，废气得验以及时排出鉴气缸。2．类型奖根据凸轮轴洲的位置不同堵，分为下置加式、中置式浓和上置式。塌配气机构多君采用顶置式王气门。慧配气系主要勒包括以下几镇部分，即凸漆轮轴及其传叫动系统，气精门及与气门凡有关的零件快。图3-1介7为一台顶篮置凸轮轴直哄列4缸发动法机的配气系月布置情况。注该发动机使递用正时齿轮禁形带驱动轮抱轴凸，凸轮旁轴直接驱动妨8个气门，害在凸轮轴和绒气门之间布姐置了液压挺针杆。畅图3-17货顶置凸轮效轴4缸发动胡机的配气机场构（桑塔纳秒）3．组成董以顶置式为师例，配气机讲构包手帕以关下三部分组嗓成：此（1）气门罢驱动组：由抗正时齿轮及酸凸轮轴组成悉。惜（2）气门百传动组：由肃挺杆、推杆舅、摇臂轴及君支座、摇臂息及调整螺钉煌等组成。较（3）气门庄组：由气门迷、气门导管统、气门弹簧财、气门锁片爪及弹簧等组但成。伴凸轮轴由曲勤轴通过前端报的正时齿轮揪带动旋转。很当凸轮突出增分顶起挺杆寸时气门开启魂（图3-1活8a）；当正突出部分离哈开挺杆时气耗门关闭（图贺3-18b党）环（a）气门汤开启最泄世扬别（b）梦气门关闭阀图3-18幅顶置式宴配气机构依4．凸轮轴固传动方式老（1）链传毙动（图3-尽19）新在曲轴和凸怀轮轴上装有本链轮，曲轴丢通过链条驱帮动凸轮轴。任在链条侧面抖有张紧机构穿和链条导板毙，利用张紧巾机构可以调虎整链条的张赏力。圣图3-19赏娱链传动贱（2）齿轮饮带传动（图孙3-20）泪齿轮带和链浸条的功能是乓相同的，为距了确保齿轮镇形带传动的骑可靠性，齿韵轮带和齿形判带轮的接触油接触周长必斧须比链传动吉要长一些科。这使齿形芝带周围零件悲的布置都受艳到制约。眨对于Ｖ型发售动机来说，你由于齿形带抢较长，必须视确实地控制崭齿形带的张然力。招齿形带的优控点是无需润碗滑，工作噪效声小。和链穷条比较起来须，寿命略差杯一些，一般慕要求每10著000km白更换一次。图3-20图3-20齿轮皮带传动图3-21齿轮传动胶（3）齿轮腥传动（图3史-21）返下置凸轮轴徒的汽油机通留常用一对正平时齿轮传动不。在柴油机阅上凸轮轴中孕心距一般较跪大，且需要棕同时驱动喷恭油泵，需加封入中间惰轮盛传动。为了白使齿轮啮合替平顺，减小门噪声和磨擦衡，正时齿轮梯都用斜齿轮电并用不同材登料制成。通钟常小齿轮用皱中碳钢，大摘齿轮除柴油拼机多用钢制趴外，常用夹放布胶木或塑招料等。为了体保证装配时忙的配气正时舰，齿轮上都杠有正时记号即，装配时必蹲须使记号对黑正。4．气门组（1）组成烈气门组的主汤要机件有气泽门、气门弹曾簧、气门导恩管等（图3木-22）。歪图3-22龙气门组萄（2）气门曲间隙渗气门机构利垫用凸轮顶压偷气门使气门架开启，然后汇在弹簧的压恰力下使气门场落座关闭。古为了使气门软机构能正常糠工作，必须惠在气门机构雅中间保留一链定量的间隙睡，该间隙叫隶气门间隙（皆图3-23拒）。层图3-23称气门间右隙纲在发动机运丈转时，进气帜门从燃烧室出获得热量产劫生热变形，乞使其尺寸变撕长。考虑到陆热膨胀所引漏起的尺寸变念化，气门机脉构中必须留谈的一定的间也隙。一般轿辞车的气门间钻隙大约在0料.2~0.释5mm左右谢（图3-2垃4）。兄图3-24旱气门间塌隙的测量羞在发动机长乖期工作后，垂由于气杆端疏部和气门锥絮面的磨损，干将使气门间屡隙慢慢地变剪大，所以必萄须适当地调饮整间隙。如侮果气门间隙骨不合适，发至动