汽车发动机系统与检修中职PPT完整全套教学课件

第一章

汽车发动机概述汽车发动机概述曲柄连杆机构的结构与检修配气机构的结构与检修润滑系统的结构与检修冷却系统的结构与检修汽油机燃料供给系统柴油机燃油供给系统全套可编辑PPT课件本课件是可编辑的正常PPT课件目录CONTENTS发动机的作用与分类01发动机的构造和基本原理02本课件是可编辑的正常PPT课件模块一发动机的作用与分类本课件是可编辑的正常PPT课件发动机的作用一发动机是汽车最主要的总成之一，它是汽车动力的来源。发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。现在绝大多数汽车采用内燃机作为发动机。内燃机的作用是将燃料与空气进行混合并在气缸内燃烧，推动活塞往复运动，再带动曲轴旋转，从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。由于燃料在气缸中燃烧，因此称其为内燃机。本课件是可编辑的正常PPT课件发动机的分类二１．按照所用燃料分类发动机按照所用燃料的不同，可分为汽油发动机和柴油发动机，如图1-1所示。本课件是可编辑的正常PPT课件２．按照冲程分类发动机按照冲程（又称行程）可分为四冲程发动机和二冲程发动机。在发动机内每一次将热能转化成机械能，都经过可燃混合气体的吸入、压缩、做功、排气这样一系列连续的过程，这称为发动机的一个工作循环。活塞往复四个单程完成一个工作循环的发动机称为四冲程发动机，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的发动机则称为二冲程发动机，如图１-２所示。本课件是可编辑的正常PPT课件３．按照冷却方式分类发动机按照冷却方式可分为水冷型和风冷型，如图１-３所示。水冷型发动机的缸体内铸造有复杂的冷却水道（干式缸套），或与缸套形成冷却水道（湿式缸套），活塞在缸套内工作，热量通过缸套传递给水道中的冷却水来实施冷却。这种方式常用于四冲程发动机上。风冷型发动机的缸体与缸套是一体或接合成无间隙的整体的。内部是活塞滑动的工作区域，外部则均匀有序地密布散热片，一般采用导热系数较高的材料压铸而成，活塞的工作热直接通过缸体传出，由散热片间的流动空气带走。这种方式常用于二冲程发动机上。本课件是可编辑的正常PPT课件４．按照点燃方式分类发动机按照点燃方式可分为点燃式和压燃式。汽油机多为点燃式，柴油机多为压燃式。本课件是可编辑的正常PPT课件５．按照有无增压器分类发动机按照有无增压器可分为自然吸气型和增压型，如图１-４所示。本课件是可编辑的正常PPT课件模块二发动机的构造和基本原理本课件是可编辑的正常PPT课件发动机的基本术语一发动机的基本术语如图１-５所示。本课件是可编辑的正常PPT课件１.上止点活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点。上止点即活塞在气缸内做往复直线运动时向上运动到的最高位置。A本课件是可编辑的正常PPT课件２.下止点活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点。下止点即活塞在气缸内做往复直线运动时向下运动到的最低位置。B本课件是可编辑的正常PPT课件３.活塞行程上止点、下止点之间的距离称为活塞行程，用S表示，单位为ｍｍ。S＝2R式中，R为曲柄半径。曲轴每转一周，活塞完成两个行程。C本课件是可编辑的正常PPT课件４.燃烧室容积活塞在气缸内做往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用Vｃ表示，单位为（Ｌ）。D本课件是可编辑的正常PPT课件５.气缸工作容积活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vｈ表示，单位为升（Ｌ）。E本课件是可编辑的正常PPT课件６.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Vａ表示，即Vａ＝Vｃ＋Vｈ。F本课件是可编辑的正常PPT课件７.发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VＬ表示，单位为升（Ｌ）。VＬ＝Vｈ·i式中，i为发动机的气缸数。G８.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。ε＝Vａ／Vｃ＝１＋Vｈ／Vｃ压缩比表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。现代汽油机的压缩比一般为9～11，柴油机的压缩比一般为16～22。H本课件是可编辑的正常PPT课件发动机的总体构造二发动机是由许多机构和系统组成的复杂机器。一般四冲程汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃油系统、进排气系统、电子点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统和控制系统组成。机体组主要由气缸体、气缸盖和油底壳等组成，如图1-6所示。气缸体通常与上曲轴箱铸成一体，是发动机各机构和系统的装配基体。气缸体上有冷却水道、润滑油道，有的发动机机体上还有凸轮轴孔。本课件是可编辑的正常PPT课件１.曲柄连杆机构１）组成曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组两部分组成，如图１-７所示。（１）活塞连杆组由活塞、油环、气环、活塞销、连杆等组成。（２）曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、曲轴带轮、曲轴正时齿形带轮等组成。２）功用曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。本课件是可编辑的正常PPT课件２.配气机构１）组成配气机构由进气门、排气门、挺柱、张紧轮、凸轮轴及凸轮轴正时齿形带轮（由曲轴正时齿形带轮驱动）等组成，如图１-８所示。２）功用配气机构使可燃混合气适时充入气缸并适时把废气从气缸排出。３.燃油系统和进排气系统１）汽油机燃油系统和进排气系统（１）组成。如图１-９所示，汽油机燃油系统由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油喷射系统等组成，进排气系统由空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等组成。（２）功用。燃油系统和进排气系统的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。（３）供给路线。发动机工作时，汽油泵将汽油从油箱里泵出，经汽油滤清器除去杂质及水分后通过进油管进入燃油分配管，分配到各缸喷油器。进入发动机气缸的燃油流过的路径为：汽油箱—汽油泵—供油管—汽油滤清器—燃油分配管—喷油器—进气门附近（缸外喷射系统）。当喷油器接收到电控单元（ECU）发出的喷油指令时，电磁线圈通电开始喷油，并与空气供给系统提供的空气混合形成雾化良好的可燃混合气。当进气门打开时，混合气被吸入气缸燃烧做功。２）柴油机燃油系统和进排气系统（１）组成。柴油机燃油系统和进排气系统由柴油箱、柴油预滤器（粗滤器）、输油泵、柴油滤清器（细滤器）、喷油泵、喷油器、空气滤清器、进气管道（增压器及中冷器）、排气管、消声器等组成，如图1-10所示。（２）功用。柴油机燃油系统的功用是根据柴油机的工作要求，适时、适量地在高压下将柴油呈雾状喷入气缸，使这些燃油与空气迅速混合并自行着火燃烧。适时就是按照供油正时的要求，在适当时刻把燃油喷入气缸；适量则是根据进气压力、发动机转速和负荷，喷入适量燃油，满足动力输出和排放的要求。燃油系统的工作对柴油机的功率和油耗有重要的影响。３）废气涡轮增压与中间冷却系统（１）组成。废气涡轮增压与中间冷却系统是现代发动机广泛采用的一种进气系统，由废气涡轮增压器，包括涡轮机、压气机、中间冷却器等组成。（２）功用。废气涡轮增压与中间冷却系统的功用是利用废气能量由涡轮机带动压气机来提高进气压力，再经中间冷却器冷却提高进气密度，以利于在缸内燃烧更多的燃油，发出更大的功率。４．电子点火系统１）组成电子点火系统由蓄电池、信号发生器、点火控制器、点火线圈和火花塞等组成，如图1-11所示。２）功用电子点火系统的功用是保证在适当时刻产生高压火花，点燃气缸中被压缩的混合气。５．冷却系统１）组成冷却系统由水泵、散热器、电动风扇、进水管、节温器、气缸体放水阀以及气缸体和气缸盖里铸出的空腔———水套等组成，如图1-12所示。２）功用发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度可高达2200～2800Ｋ，使发动机的零件温度升高，特别是高温气体接触的零件，如不及时冷却则难以保证发动机正常工作。过热或过冷都会给发动机带来危害。冷却系统的功用是保证发动机在适宜的温度下工作。汽车发动机冷却方式有水冷却和风冷却两种，多数发动机采用水冷却。水冷却发动机是以冷却液作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中。目前汽车发动机上采用的水冷却系统大都是强制循环式水冷却系统，利用水泵强制冷却液在冷却系统中循环流动。６．润滑系统如图1-13所示，为了减轻磨损，减少摩擦阻力，延长使用寿命，发动机上设置了润滑系统。润滑系统将清洁的润滑油不断供给运动零件的摩擦表面润滑，润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗。润滑系统使用的润滑油具有清洗、冷却、密封、防锈蚀、液压等作用。润滑油可用作液压油，起液压作用，如液压挺柱、减振缓冲面。润滑系统一般由机油泵、机油滤清器、限压阀及旁通阀、机油散热器、油底壳、压力开关（传感器）和机油压力指示灯等组成。７．起动系统１）组成起动系统由起动机及其附属装置等组成，如图1-14所示。２）功用起动系统的功用是拖动静止的发动机以便其转入自行运转。发动机的工作原理三１.四冲程汽油发动机的工作原理如图1-15所示，活塞在气缸内往复四个行程（曲轴旋转两周）完成一个工作循环的发动机，称为四冲程发动机。四冲程发动机每个工作循环中的四个活塞行程分别为进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。１）进气行程随着曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动。此时，排气门关闭，进气门打开，可燃混合气或纯净空气进入气缸。该过程中，由于受空气滤清器、进气管、气门等处阻力的影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压力，同时受残余废气和高温机件加热的影响，气体温度上升。进气量的多少对发动机的工况有较大影响。近年来，人们不断采用各种新技术来提高发动机的充气效率，如废气涡轮增压技术、进气歧管可变技术、可变配气相位技术。２）压缩行程曲轴继续旋转，进、排气门关闭，活塞由下止点向上止点运动，气缸内气体受到压缩，压缩气体的温度、压力不断上升，当活塞到达上止点时，压缩行程结束。压缩终了时刻的气体温度与压力的大小取决于压缩比的大小。压缩比越大，终了时刻气体的温度与压力越高。但如果压缩比太高，容易引起爆震，造成尖锐的敲缸声，同时会使发动机过热、功率下降、油耗增加及机件损坏。３）做功行程做功行程也称为燃烧和膨胀行程。行程中进、排气门仍然关闭，当活塞运行到上止点附近时，混合气被点燃或自燃。混合气燃烧后放出大量的热，使气缸内气体温度和压力急剧上升，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。随活塞向下运动，气缸容积增加，气体温度和压力下降。当活塞运行到下止点时，做功行程结束。４）排气行程混合气在气缸内燃烧产生的废气必须从气缸内排出，以便进行下一个工作循环。当做功接近终了时刻，排气门打开，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气。活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出气缸。活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。为排出更多的气体，排气门提前打开。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终了时，气体压力仍高于大气压力。2.四冲程柴油发动机的工作原理四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作原理相似，每个工作循环也经历进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程四个行程。但气缸在进气行程中吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时高压柴油呈雾状喷入气缸。那些细小的油雾与空气中的氧接触，经过一个复杂的物理化学过程自行着火燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行做功，如图1-16所示。１）进气行程柴油机的进气行程不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。２）压缩行程柴油机的压缩行程不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比高，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达３～５MPa，温度可达800～1000Ｋ。３）做功行程柴油机的做功行程与汽油机有很大不同。在柴油机压缩行程末尾，高压柴油经喷油器呈雾状直接或间接喷入气缸内的高温空气中。由于此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度（约500Ｋ），柴油便迅速自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞下行做功。４）排气行程柴油机的排气行程与汽油机基本相同。排气终了时气缸内压力为0.105～0.1258MPa，温度为800～1000Ｋ。３.四冲程发动机的工作特点（１）每一个发动机工作循环，曲轴转两周（720°），每一个行程曲轴转半周（180°）。进气行程时进气门开启，排气行程时排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。（２）四个行程中，只有做功行程产生动力，其他三个行程是为做功行程做准备工作的辅助行程。虽然做功行程是主要行程，但其他三个行程也必不可少。（３）在发动机运转的第一循环，必须有外力使曲轴旋转，完成进气、压缩行程。着火后，完成做功行程，并依靠曲轴和飞轮储存的能量自行完成以后的行程。以后的工作循环发动机无须外力就可自行完成。４.柴油机与汽油机的不同之处（１）汽油机的混合气通常是在气缸外部形成的，而柴油机的混合气是在气缸内部形成的。汽油机在进气行程时，被吸入的通常是汽油和空气混合气（现在很多发动机制造厂商都在大力发展直接把汽油喷入气缸内燃烧的发动机技术），而柴油机在进气行程时，被吸入的是纯空气。（２）汽油机在压缩终了时，靠火花塞强制点火，使汽油和空气的混合气着火燃烧；而柴油机则靠柴油微滴在气缸内吸收热量自行着火燃烧。发动机的性能指标与特性四１．发动机的性能指标评价发动机工作性能的指标有指示指标和有效指标。以工质在气缸内对活塞做功为基础的指标称为发动机的指示指标。指示指标用来评价发动机实际工作循环进行的好坏，以及燃料的热能转变为功的完善程度。指示指标在生产和使用中应用不多。以发动机曲轴对外输出功率为基础的指标称为有效指标。两种指标的主要区别在于有效指标扣除了发动机在热功转换过程中为维持实际循环工作过程中所消耗掉的功。有效指标的动力性指标显示了发动机对外输出实际能被利用的功的大小，而经济性指标则显示了燃料的热能有多少转为能被利用的有效功。在实际生产和使用中，评价发动机性能好坏，以及评价发动机维修质量好坏，都使用有效指标。这里介绍常用的几个发动机有效指标。１）有效转矩Mｅ和有效功率PｅMｅ和Pｅ是有效动力性指标，用来衡量发动机动力性的大小。Mｅ和Pｅ之间有如下关系:式中，狀为发动机转速，r／min。Pｅ的单位是KW，可利用测功机和转速计来测定Pｅ的大小。２）有效耗油率gｅgｅ是有效经济性指标。它是指发动机每发出1KW的有效功率，在1ｈ内所消耗的燃油量。式中，GT为发动机工作每小时耗油量，kg／h。２．发动机的特性发动机有效性能指标随调整情况和使用工况而变化的关系称为发动机特性。通常用曲线表示它们之间的关系，称为特性曲线。其中，随调整情况而变化的关系称为调整特性，如汽油机的燃料调整特性、点火提前角调整特性，柴油机的喷油提前角调整特性等。随使用工况而变化的关系称为使用特性，如速度特性、负荷特性等。通过对特性曲线的分析，可以评价发动机在不同工况下的动力性、经济性及其他运转性能，为合理选择、有效利用发动机，以及评价发动机维修后质量好坏提供依据。这里介绍应用较多的发动机的速度和负荷两个使用特性。１）汽油机外特性曲线分析由图1-17分析可知，当发动机转速n＝nＭ时，发动机发出转矩最大；当n＜nＭ或n＞nＭ时，发动机转矩都将减小。当n＝nｐ时，发动机发出功率最大；当n＜nｐ或n＞nｐ时，发动机功率都减小。当n＝nｇ时，发动机有效耗油率最小；当n＜nｇ或n＞nｇ时，有效耗油率都将增大。由以上分析可知，一般汽油机工作范围应在nｐ与nＭ之间。当n＞nｐ时，汽油机的动力性、经济性和可靠性均大大下降，因而不能使用；当n＜nＭ时，汽油机工作不稳定，也不能使用。在nｐ～nＭ转速范围内，经济性较好。这个转速范围可作为汽油机常用转速范围的参数依据。２）汽油机负荷特性曲线分析由图1-18分析可知，随节气门开度增大，有效功率Pｅ由小增大，发动机每小时耗油量GＴ随之上升。当节气门开度达到全开的80％时，化油器加浓装置开始工作，GＴ上升速度加快，曲线变陡。国产内燃机型号编制规则五（１）内燃机名称应符合GB／T1883.1—2005的规定，均按所采用的燃料命名，如汽油机、柴油机、天燃气机。（２）内燃机型号应能反映内燃机的主要结构特征及性能，型号由表示以下四项内容的符号组成：第一部分：由制造商代号或系列符号组成，此部分代号由制造商根据需要选择相应１～３位字母表示。第二部分：由气缸数、气缸布置型式符号、冲程型式符号、缸径符号组成。①气缸数用1～2位数字表示。②气缸布置型式符号：无符号，多缸直列及单缸；Ｖ，Ｖ形；Ｐ，卧式；Ｈ，Ｈ形；Ｘ，Ｘ形。③冲程型式符号：无符号，四冲程；Ｅ，二冲程。④缸径符号：一般用缸径或缸径／行程数字表示，也可用发动机排量或功率数表示，其单位由制造商自定。第三部分：由结构特征符号、用途特征符号组成。冷却液冷却时符号省略，风冷用Ｆ表示。第四部分：区分符号。同系列产品需要区分时，允许制造商选用适当符号表示。第三部分与第四部分可用“-”分隔。内燃机型号表示方法如图1-19所示。内燃机型号示例如下：（１）柴油机型号YZ6102Ｑ，表示六缸直列、四冲程、缸径102ｍｍ、冷却液冷却、汽车用（YZ为扬州柴油机厂代号）。（２）汽油机型号492Ｑ／Ｐ-Ａ，表示四缸直列、四冲程、缸径92ｍｍ、冷却液冷却、汽车用（Ａ为区分符号）。（１）发动机（内燃机）的作用是将燃料与空气进行混合并在气缸内燃烧，推动活塞往复运动并带动曲轴旋转，从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。（２）活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点；活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点；上、下止点之间的距离称为活塞行程。小结（３）活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积；活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积；活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积；多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量；气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。（４）一般四冲程汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃油系统、进排气系统、电子点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统和控制系统组成。（５）活塞在气缸内往复四个行程（曲轴旋转两周）完成一个工作循环的发动机，称为四冲程发动机。四冲程发动机每个工作循环中的四个活塞行程分别为进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。（６）四冲程柴油机的气缸在进气行程中吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时高压柴油呈雾状喷入气缸。那些细小的油雾与空气中的氧接触，经过一个复杂的物理化学过程自行着火燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行做功。车辆检修前的初步检测情景任务一、工作委托一辆2015款1.6LDE雪佛兰科鲁兹轿车，已经行驶４万多千米，到店进行定期维护。售后服务顾问／维修技师接待客户，并与客户进行交流，了解车辆使用的近况。在车辆进车间维修前，需要对车辆进行初步检查及登记，协助客户确定检修项目并确认签字。结合维修作业内容，准备相关工具。二、工作任务（１）做好送修车辆的初步检查及登记，并协助客户确定维修项目。（２）准备好维修所需工具。（３）检查工具状态，并熟悉工具的使用方法。三、职业能力（１）能够准确辨识发动机维修及检测的常用工具。（２）能够根据生产实际，正确选择和使用工具。（３）能够制订详细的工作方案并保持创新精神。（４）能够进行规范操作，时刻保持安全意识。（５）能够与客户进行交流，了解客户需求，帮助客户解决送修／检车辆的故障。四、学习目标（１）掌握各类常见通用维修工具的使用方法。（２）掌握常用举升机的使用方法。（３）掌握通用维修工具的种类。（４）逐步提升安全生产、规范操作、文明上岗的意识。五、实训方案１．实训准备科鲁兹故障车一辆、工具车一辆，车内五件套，车身三件套，线手套若干，抹布若干，维修工单若干，手锤、螺丝刀、钳子、扳手、活塞套筒、活塞环装卸钳、气门弹簧装卸钳、千斤顶、世达120件一套，扭矩扳手一把，维修具体操作步骤记录表若干。２．活动组织（１）以３０个学生规模的班级为例，将学生分成６组，每组５人（２个操作员，１个安全员，１个记录员，１个评价员）。（２）学生搜集信息。（３）学生制订工作计划（不唯一）。（４）引导和启发学生做出决定。（５）学生进行行动实施。（６）学生进行检查。（７）引导和启发学生进行评估。（８）学生每完成１轮，进行角色轮换实训。（９）反馈总结。完整行动模式如图1-20所示。３．规范操作及演示感谢观看NewenergyvehiclesalestrainingpptWheretheskiesarebluetoseeyouonceagain,myloveOverseasandcoasttocoastTofindaplaceilovethemostWherethefieldsaregreentoseeyouonceagainmylove.newenergy第二章

曲柄连杆机构的结构与检修目录CONTENTS机体与曲柄连杆机构的结构01发动机机体组02活塞连杆组0304曲轴飞轮组模块一机体与曲柄连杆机构的结构机体一机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件组成，如图2-1所示。机体是发动机各机构和系统的装配基体。发动机工作过程中，燃料燃烧产生的气体压力直接作用在活塞顶上，推动活塞做往复直线运动。经活塞销、连杆和曲轴，将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。发动机产生的动力大部分由曲轴后端的飞轮传给传动系统中的离合器（变速箱）；还有一部分通过曲轴前端的齿轮驱动本机其他机构和系统，如机油泵、冷却水泵、燃油泵、配气机构等。曲柄连杆机构二１．活塞连杆组活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件组成，如图2-2（ａ）所示。２．曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮等机件组成，如图2-2（ｂ）所示。模块二发动机机体组气缸体一水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体，如图2-3所示。气缸体一般用灰铸铁铸成，上半部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。１.气缸体的形式气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式，如图2-4所示。１）一般式气缸体一般式气缸体的特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，质量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；缺点是刚度和强度较差。２）龙门式气缸体龙门式气缸体的特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。３）隧道式气缸体隧道式气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑，刚度和强度好；缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。为了能使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当的冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷，如图2-5所示。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。２.气缸体的分类１）按气缸套形式分气缸直接镗在气缸体上称为整体式气缸，整体式气缸的强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件（即气缸套），再装到气缸体内，这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种，如图2-6所示。干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却液接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较小，一般为1～3ｍｍ。湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却液接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9ｍｍ。２）按气缸的排列形式分气缸的排列形式可以分成直列式、Ｖ型（左右两列气缸中心线的夹角γ≤90°）和水平对置式（左右两列气缸中心线的夹角γ＝180°），如图2-7所示。Ｖ型气缸体缩短了机体的长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的质量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂。Ｖ型气缸体一般用于８缸以上的中型发动机，６缸轿车发动机现在也多采用这种形式的气缸体，如图2-8所示。曲轴箱二气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体；下曲轴箱用来储存机油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳，如图2-9所示。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附机油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上、下曲轴箱接合面之间装有衬垫，以防止机油泄漏。气缸盖三气缸盖（见图2-10）安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。气缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成。铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以铝合金气缸盖被采用得越来越多。气缸盖是燃烧室的组成部分。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室。汽油机燃烧室常见的三种形式如图2-11所示。１.半球形燃烧室半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。A２.楔形燃烧室楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。B３.盆形燃烧室盆形燃烧室气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进排气效果比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。C气缸垫四气缸垫（见图2-12）装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿接合面的不平度，以确保密封，同时要有良好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮-棉结构的气缸垫，由于铜皮棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶黏结剂压成的气缸垫。模块三活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等组成，如图2-13所示。活塞一活塞的主要作用是和缸盖、缸壁组成燃烧室，承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞的基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分，如图2-14所示。１．活塞顶部活塞顶部的形状与选用的燃烧室形式有关。汽油机活塞顶部多采用平顶，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些汽油机为了改善混合气形成和燃烧而采用凹顶活塞。凹坑的大小还可用来调节发动机的压缩比。二冲程汽油机常采用凸顶活塞，如图2-15所示。２．活塞头部活塞头部是活塞环槽以上的部分，如图2-16所示。其主要作用有：承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。现代发动机的活塞一般有３道环槽，上面２道用以安装气环，下面１道用以安装油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔（回油孔），被油环从气缸壁上刮下来的多余机油得以经过这些小孔流回油底壳。３．活塞裙部活塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分，其作用是对活塞在气缸内做往复运动起导向作用，并承受侧压力。它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。侧压力是指在压缩行程和做功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和做功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，做功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力，如图2-17所示。１）预先做成椭圆形为了使活塞裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向，这样活塞工作时趋近正圆。２）预先做成阶梯形、锥形如图2-18所示，活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。３）活塞裙部开槽为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽。为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。如图2-19所示，槽的形状有Π形槽或Ｔ形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧（也有开在油环槽之中的），以减少头部热量向裙部的传递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小。在装配时应使其位于做功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。４）拖板式活塞有些活塞为了减轻质量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞。拖板式活塞如图２２０所示，其裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在裙部或销座内嵌入钢片，如图2-21所示。恒范钢片式活塞的结构特点是，由于其为含镍33％～36％的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1／10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向做功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2ｍｍ，如图2-22所示。这种结构可使活塞从压缩行程到做功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。活塞环二１.活塞环的功用及工作条件活塞环按功用可分为气环和油环，如图2-23所示。气环的功用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止和减少气缸中的气体窜入曲轴箱；同时将活塞头部的热量传给气缸壁；还起到刮油、布油的辅助作用。气环所起的密封和导热两大作用中，密封作用是主要的，因为密封是导热的前提。如果气环密封性能不好，高温燃气将直接从气环外圆表面漏入曲轴箱，此时不但由于气环和气缸贴合不严而不能很好地散热，气环外圆表面还接受附加的热量，最后将导致活塞和气环烧坏。油环的功用是将气缸壁上多余的机油刮回油底壳，并在气缸壁上均匀地布油，此外，也起密封作用。活塞环在高温、高压、高速及润滑困难的条件下工作。因此，活塞环是发动机寿命最短的零件之一。活塞环多采用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、铝等合金元素）制成。组合油环还采用弹簧钢片制造。有的发动机第一道活塞环的工作表面镀上多孔性铬。多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，以改善润滑条件，使活塞环的使用寿命提高２～３倍。其余气环一般镀锡或磷化，以改善磨合性能。此外，还可用喷钼来提高活塞环的耐磨性。２.气环气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用，如图2-24所示。气环的密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用２道气环，柴油机一般采用３道气环。气环在结构上采用了不同断面形状，最常见的有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环和桶面环等，如图2-25所示。１）矩形环断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸，这种现象称为“气环的泵油作用”，如图2-26所示。如图2-26（ａ）所示，活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；如图2-26（ｂ）所示，活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果第一道环背隙里的机油进入燃烧室，窜入燃烧室的机油会在燃烧室内形成积炭，造成机油的消耗量增加；另外，上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断。可见，泵油作用是有害的，必须设法消除。除了在气环的下面装有油环外，广泛采用非矩形断面的扭曲环。２）扭曲环扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦和磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻泵油的副作用。目前扭曲环被广泛应用于第２道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。３）锥面环锥面环断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥面（0.5°～1.5°），减小了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的“油楔”作用，能在油膜上“飘浮”过去，减小磨损。安装时不能装反，否则会引起机油上窜。４）梯形环梯形环断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和做功行程随着活塞受侧压力的方向不同而不断改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断，可以延长环的使用寿命。其主要缺点是加工困难，精度要求高。５）桶面环桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。桶面环上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封，但凸圆弧表面加工较困难。３.油环油环分为普通油环和组合油环两种，如图2-27所示。１）普通油环普通油环又称整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通油环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可起到均布机油的作用，下行刮油能力强，减少了机油的上窜。油环的断面形状如图2-28所示。２）组合油环组合油环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大，可装侧轨环紧紧压向气缸壁。这种油环的接触压力高，对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，质量小，刮油效果明显。近年来，汽车发动机上越来越多地采用了组合油环。它的主要缺点是制造成本高。活塞销三活塞销的功用是连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差（一般靠飞溅润滑），因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。为此，活塞销通常做成空心圆柱体。活塞销的内孔有三种形状：圆柱形、两段截锥与一段圆柱组合（组合形）、两段截锥形，如图2-29所示。圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。活塞销与活塞销座孔和连杆小头的连接方式，一般有全浮式和半浮式两种，如图2-30所示。活塞销与活塞销座的连接现在大多采用全浮式。在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。在采用铝活塞时，由于销座的热膨胀量大于钢质活塞销，为了保证工作热状态下销与销座的正常工作间隙（0.01～0.02ｍｍ），在冷态装配时，销与销座孔采用过渡配合。在装配时应把活塞放在70～80℃的油中加热，然后把销用手轻推入销孔中。为了防止活塞销轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销座孔两端用卡环嵌在销座环槽中加以轴向定位。半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处中，一处固定，一处浮动，其中大多采用活塞销与连杆小头固定的方式，即加热连杆小头后，将销压入，为过盈配合，销与座孔间有一定的装配间隙。这种连接方式是销座孔内无卡簧，小头处无衬套，省去了衬套的作业内容，适用于轻型高速发动机。连杆与连杆轴承四１.连杆连杆（见图2-31）的功用是连接活塞与曲轴。连杆分为三个部分：连杆小头、连杆杆身和连杆大头（包括连杆盖）。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。连杆把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，质量轻。连杆一般采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理。对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔，以收集发动机运转时飞溅上来的机油并用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。采用半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。连杆杆身通常做成Ｉ字形断面，抗弯强度好，质量轻，大圆弧过渡，且上小下大。采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。（１）平切口。分面与连杆杆身轴线垂直，如图2-32（ａ）所示，汽油机多采用这种连杆。因为一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装，故常采用平切口连杆。（２）斜切口。分面与连杆杆身轴线成30°～60°夹角，如图2-32（ｂ）所示。柴油机多采用这种连杆。因为柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径。为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般采用斜切口，最常见的是４５°夹角。把连杆大头分开可取下的部分称为连杆盖，连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证。斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位。为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦，如图2-33所示。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软、容易保持油膜、磨合性好、摩擦阻力小、不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金、铜铝合金、高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。２．Ｖ型发动机连杆的三种布置形式Ｖ型发动机左、右两侧对应两气缸的连杆是同支于一个曲轴曲柄销上的，有以下三种布置形式。１）并列式连杆相对应的左、右两缸的连杆一前一后地装在同一个曲柄销上。这样布置的优点是连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆的运动规律相同。其缺点是两列气缸轴心线沿曲轴轴向要错开一段距离，因而曲轴的长度增加，刚度降低。２）主副式连杆一列气缸的连杆为主连杆，其大头直接安装在曲柄销全长上；另一列气缸的连杆为副连杆，其大头与对应的主连杆大头（或连杆盖）上的两个凸耳做铰链连接，如图2-34所示。这种结构中，左、右两列对应气缸的主副连杆与其气缸中心线位于同一平面内，故不会加大发动机的轴向长度。其缺点是主副连杆不能互换。此外，左、右两列气缸的活塞连杆组的运动规律和受力都不一样。３）叉式连杆左、右两列气缸的对应两个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连杆的厚度较小的片形大头两端，如图2-35所示。叉式连杆式布置的优点是：两列气缸中的活塞连杆组的运动规律相同；左、右对应的两气缸轴心线不需要在曲轴轴向上错位。其缺点是连杆大头结构和制造工艺比较复杂，而且大头的刚度也不高。模块四曲轴飞轮组在发动机工作过程中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，曲轴承受弯曲与扭转载荷。为了保证工作可靠，要求曲轴具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮等组成。曲轴一曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此形成绕其本身轴线的力矩。曲轴的基本组成包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和后端凸缘等，如图2-36所示。一个连杆轴颈与它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式。直列发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；Ｖ型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。曲轴与连杆配合，将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用，受力大且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。主轴颈是曲轴的支承部分。如图2-37所示，每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，全支承曲轴的主轴颈总比连杆轴颈数多一个；主轴颈少于连杆轴颈的曲轴，称为非全支承曲轴。全支承曲轴的优点是刚度较高，且主轴承的负荷较小。全支承曲轴的主轴颈数比气缸数多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈，四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承形式，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机采用这种形式。非全支承曲轴的主轴颈数比气缸数少或与气缸数相等。虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。有些汽油机承受载荷较小，可以采用这种曲轴形式。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数和气缸数相等，Ｖ型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形。为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有正时齿轮、驱动风扇和水泵的带轮及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。曲轴的形状和曲拐的相对位置（即曲拐的布置）取决于气缸数、气缸排列形式和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象。做功间隔应力求均匀，也就是说，发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火做功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。四冲程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720°，在曲轴转角720°内发动机的每个气缸应该点火做功一次；且点火间隔角是均匀的，因此四冲程发动机的点火间隔角为720°／i（i为气缸数目），即曲轴每转720°／i，就应有一缸做功，以保证发动机运转平稳。１.直列四缸四冲程发动机这种曲轴曲拐对称布置于同一平面内，做功间隔角为720°／4＝180°，各缸的工作顺序有１—３—４—２和１—２—４—３两种，如图2-38所示。２．直列六缸四冲程发动机如图2-39所示，这种曲轴是应用较广的一种，各缸的工作顺序为１—５—３—６—２—４，曲拐均匀布置在互成120°的三个平面内，做功间隔角为720°／6＝120°。３．Ｖ型八缸四冲程发动机如图2-40所示，这种曲轴只有四个曲拐，结构形式有正交于两平面内的空间曲拐和平面曲拐，空间曲拐平衡性较好，应用较多。空间曲拐发动机气缸中线夹角均为90°，各缸做功间隔角为720°／8＝90°。Ｖ型发动机的工作顺序随气缸序号的排列方法而定。４．扭转减振器曲轴各曲柄由于受到波动扭矩的作用，会产生扭转振动，严重的扭转振动会缩短曲轴的工作寿命。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有扭转减振器，如图2-41所示。飞轮二飞轮的主要功用是通过储存和释放能量来提高发动机运转的均匀性和改善发动机克服短暂超负荷的能力，与此同时，又将发动机的动力传给离合器（变速箱）。飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，为了保证在有足够转动惯量的前提下，尽可能减小飞轮的质量，轮缘通常做得宽而厚。飞轮多采用灰铸铁制造。飞轮外缘上压装有一个齿环，当发动机起动时，起动机齿轮与之啮合，带动曲轴旋转。飞轮上常刻有点火正时或供油正时记号，以便校准点火时间或喷油正时，如图2-42所示。（１）机体与曲柄连杆机构将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。（２）机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件组成，是发动机各机构和系统的装配基体。（３）曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组两部分组成。小结（４）气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱。曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体；下曲轴箱用来储存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。（５）气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。（６）气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。（７）活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等组成。（８）活塞的主要作用是和缸盖、缸壁组成燃烧室，承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。其基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分。（９）活塞环按功用可分为气环和油环。气环的功用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止和减少气缸中的气体窜入曲轴箱；同时将活塞头部的热量传给气缸壁；还起到刮油、布油的辅助作用。油环的功用是将气缸壁上多余的机油刮回油底壳，并在气缸壁上均匀地布油，此外也起密封作用。（10）活塞销的功用是连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。（11）连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆分为三个部分：连杆小头、连杆杆身和连杆大头。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。连杆把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。（12）曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮等组成。曲轴的基本组成包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和后端凸缘等。（13）曲轴的曲拐数取决于气缸数和排列方式。直列发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；Ｖ型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。（14）飞轮的主要功用是通过储存和释放能量来提高发动机运转的均匀性和改善发动机克服短暂超负荷的能力，与此同时，又将发动机的动力传给离合器（变速箱）。任务一发动机曲轴的检测及更换情景任务一、工作委托一辆2015款1.6LDE雪佛兰科鲁兹出租车，已经行驶30多万千米。车主向4s店售后服务顾问描述：此车最近出现机油压力低，当发动机转速突然变化时，有明显且沉重的连续“噹噹”声，并伴随气缸体抖动的情况。通过与车主沟通，售后服务顾问根据以往经验报出维修大概所需费用，以及解决故障大概所需时间，车主初步同意4S店为其排除故障。二、工作任务（１）确定故障现象，如车主所说，发动机转速升高，响声增大。（２）用听诊器在气缸体曲轴位置察听，确定故障原因为主轴瓦间隙过大或轴承合金层脱落。（３）制订维修方案，并将具体维修过程报告给售后服务顾问，以利于再次向车主准确确定价格及所需维修时间，等待售后服务顾问确定车主是否进行维修。三、职业能力（１）能够用听诊器在曲轴位置察听，确定故障为主轴瓦间隙过大或轴承合金层脱落。（２）能够准确发现曲轴的裂纹，能正确检测曲轴的磨损及弯曲变形。（３）能够掌握曲轴飞轮组的拆装技能。（４）能够掌握曲轴轴向间隙、径向跳动量及圆度的检测方法和技术要求。（５）能够制订详细的维修方案，并保持创新精神。四、学习目标（１）正确使用汽车维修常用检测工具并判断故障原因。（２）掌握曲轴飞轮组各部件的名称、作用和结构特点。（３）掌握曲轴轴向间隙、径向跳动量及圆度的检测方法和技术要求。（４）能够通过参与完整行动模式的练习，提高团队协作及创新能力。五、实训方案１．实训准备科鲁兹故障车一辆、工具车一辆，世达120件一套，扭矩扳手一把，磁力表座、百分表一套，千分尺一把，曲轴磁力探伤仪一套，常用工量具、专用套筒、撬棍、锤子等。２．活动组织（１）以３０个学生规模的班级为例，将学生分成６组，每组５人（２个操作员，１个安全员，１个记录员，１个评价员）。（２）学生搜集信息。（３）学生制订工作计划（不唯一）。（４）引导和启发学生做出决定。（５）学生进行行动实施。（６）学生进行检查。（７）引导和启发学生进行评估。（８）学生每完成１轮，进行角色轮换实训。（９）反馈总结。感谢观看NewenergyvehiclesalestrainingpptWheretheskiesarebluetoseeyouonceagain,myloveOverseasandcoasttocoastTofindaplaceilovethemostWherethefieldsaregreentoseeyouonceagainmylove.newenergy第三章

配气机构的结构与检修目录CONTENTS配气机构概述01配气机构的主要零部件02配气相位0304配气机构检修项目及内容模块一配气机构概述配气机构的功能及充气效率一配气机构按照发动机各缸的做功次序和每一缸工作循环的要求，适时地将各缸进气门与排气门打开或关闭，以保证新鲜空气（柴油机）或可燃混合气（汽油机）及时进入气缸并把燃烧后的废气排出气缸。新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸越多，则发动机可能发出的功率越大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率ηｖ来表示。充气效率就是在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量越大，所以发动机发出的功率也越大。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时气缸内的压力和温度有关。此时压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量就越大，因而充气效率越高。由于进气系统对气流的阻力造成进气终了时缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入气缸的新气加热，使进气终了时气体的温度升高，实际充入气缸的新鲜气体的质量总是小于在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于１，一般为0.80～0.90。影响发动机充气效率的因素很多，故提高充气效率可以从多方面入手。就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启的时间比较适当，使吸气和排气都尽可能充分。配气机构的基本组成二配气机构由气门组和气门传动组组成，如图3-1所示。１．气门组气门组主要由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门油封和气门锁片等组成，其作用是开启和封闭进、排气道。２．气门传动组气门传动组主要由凸轮轴正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂总成等组成，其作用是使进、排气门按规定的时刻开闭。配气机构的工作过程三配气机构的工作过程如图3-2所示，凸轮轴通过正时齿轮由曲轴驱动。四冲程发动机完成一个工作循环即曲轴转两圈（720°），每缸进、排气门各开启一次，故凸轮轴只需转一圈即可，因此曲轴转速与凸轮轴转速之比为2∶1。（１）当凸轮轴上的凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高，气门处于关闭状态。（２）当凸轮轴上的凸起部分与挺柱接触时，将挺柱顶起，挺柱通过推杆使摇臂绕摇臂轴摆动，摇臂的另一端向下推动气门，压缩气门弹簧，将气门头部推离气门座而打开。（３）当凸轮的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小直至关闭，使气缸密封。配气机构的分类四１．按每缸气门数量分类配气机构按每缸气门的数量，可分为双气门式和多气门式。现代高速发动机普遍采用多气门结构。为了改善换气性能，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构，即两个进气门和两个排气门，如图3-3所示。２．按凸轮轴的布置位置分类按凸轮轴的布置位置，配气机构可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式，如图3-4所示。１）凸轮轴下置式凸轮轴布置在气缸体上靠近曲轴的一侧，一般只用一对正时齿轮传动，大多数载货汽车和大中型客车发动机的配气机构采用这种形式。２）凸轮轴中置式为减小气门传动组零件的往复运动惯性力，某些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到气缸体的上部，缩短了传动零件的长度，称之为凸轮轴中置式配气机构。由于凸轮轴与曲轴的距离较远，故在一对正时齿轮中间加一个中间传动齿轮。３）凸轮轴上置式凸轮轴直接布置在缸盖上。凸轮轴直接通过挺柱来驱动气门，省去了推杆、摇臂等，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机。由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而都采用链传动或同步齿形带传动。３．按凸轮轴的传动方式分类按凸轮轴的传动方式，配气机构分为齿轮传动式、链传动式和同步齿形带传动式，如图3-5所示。１.齿轮传动式凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，必要时可加装中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。在中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制造，以减小噪声。A２.链传动式链传动是指曲轴通过链条来驱动凸轮轴，这种传动形式多用于凸轮轴上置的远距离传动。但链传动的可靠性和耐久性不如齿轮传动，且噪声较大、造价高，其传动性能的好坏直接取决于链条的制造质量。为了使在工作时链条具有一定的张力而不致脱链，通常装有导链板、张紧轮装置等。B３.同步齿形带传动式同步齿形带传动与链传动的原理相同，只是链轮改为齿轮，链条改成齿形带。这种齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿形带传动弥补了链传动的缺陷，并降低了成本。C气门间隙五发动机工作时，气门、推杆和挺柱都因温度升高而膨胀。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中的漏气，从而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙通常称为气门间隙，如图3-6所示。模块二配气机构的主要零部件气门组一如图3-7所示，气门组包括气门、气门导管、气门座、气门弹簧、气门锁片、气门油封等。１．气门功用：控制进、排气管的开闭。工作环境：承受高温、高压、冲击，润滑困难。要求：足够的强度、刚度，耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。材料：进气门采用合金钢（铬钢或镍铬等），排气门采用耐热合金钢（硅铬钢等）。构造：由气门头部、气门杆组成，如图3-8所示。气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘。气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封气道的作用。气门密封锥面与顶平面之间的夹角称为气门锥角。气门锥角一般为45°，也有的为30°（见图3-9）。气门头部边缘应保持一定的厚度，一般为1～3ｍｍ，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。气门头部形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，如图3-10所示。平顶结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，进、排气门均可采用。球面顶适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。喇叭形顶适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用。杆身与头部采用圆滑过渡连接。尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽），用来安装锁紧件。２.气门导管如图3-11所示，气门导管的功用为：起导向作用，保证气门做往复直线运动；起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传导出去。为了保证导向，气门导管应有一定的长度。气门导管的工作温度较高，约500Ｋ。气门导管和气门是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。导管内、外圆面加工后压入气缸盖的气门导管孔内，然后精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。３.气门座如图3-12所示，气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量也经过气门座外传。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作。４.气门弹簧如图3-13所示，气门弹簧的作用在于保证气门回位。在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封；在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。５.气门锁片、卡簧气门锁片、卡簧的功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。气门传动组二如图3-14所示，气门传动组主要包括凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂等。１．凸轮轴如图3-15所示，凸轮轴的功用是控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序（根据凸轮轴可以判断工作顺序）。工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此要求凸轮表面耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度。对于下置式凸轮轴（见图3-16）来说，凸轮轴上还可能设有螺旋线齿轮和偏心轮，用来驱动分电器、机油泵和膜片式汽油泵等。凸轮轴的前端通过键装有凸轮轴正时齿轮或链轮及同步齿形带等。凸轮轴通常由曲轴通过一对正时齿轮驱动。小齿轮和大齿轮分别用键装在曲轴与凸轮轴的前端，其传动比为2∶1。在装配曲轴和凸轮轴时，必须将正时标记（见图3-17）对准，以保证正确的配气相位和发火正时。为限制凸轮轴轴向窜动，凸轮轴必须有轴向定位装置。止推凸缘用钢制成，套在正时齿轮与凸轮轴第一轴颈端面之间。凸缘两端用螺栓固定在缸体上。正时齿轮与凸轮轴轴颈之间装有隔圈，因隔圈比止推凸缘厚，使止推凸缘与正时齿轮（或与凸轮轴第一轴颈侧面）有适当间隙。间隙可通过改变隔圈厚度进行调整。当凸轮轴产生轴向移动时，止推凸缘便与凸轮轴轴颈端面或与正时齿轮轮毂接触，从而限制了轴向窜动。止推凸缘磨损后可以更换。２．挺柱挺柱的作用是将凸轮的推力传给推杆或者气门杆。挺柱常见的形式有筒式和滚轮式两种，如图3-18所示。大多数发动机采用筒式挺柱，滚轮式挺柱多用于大型柴油机。筒式挺柱的下端设有油孔，以便将漏入挺柱内的机油引到凸轮表面进行润滑。挺柱常用镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造，其摩擦表面应经热处理后精磨。越来越多的发动机（尤其是轿车发动机）采用了长度随温度而微量变化的液力挺柱（见图3-19），而不采用预留气门间隙的方法。液力挺柱的挺柱体内装有柱塞、球座、弹簧和单向阀等，如图3-20所示。柱塞和支承座被弹簧压向上方，使支承座始终与推杆（或气门杆）接触，并保持挺柱底面与凸轮紧密接触。发动机工作时，机油从缸盖油道经挺柱体侧面的油孔流入，并经常充满挺柱体内腔。液力挺柱的工作原理如图3-21所示。当气门关闭时，柱塞弹簧使柱塞连同支承座紧靠着推杆（或气门杆），整个气门传动组件之间不存在间隙。在气门打开的过程中，凸轮推动挺柱体和柱塞上移，柱塞受到气门弹簧的阻力而不能马上上移，导