发动机总复习

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。工作循环：活塞式的内燃机的工作循环室友进气、压缩、做功、排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续的做功。EQ\o\ac(○,1).上、下止点：活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。EQ\o\ac(○,2).活塞行程：上、下止点见得距离S称为活塞行程。曲轴的回转半径R称为曲柄半径。S=2REQ\o\ac(○,3).气缸工作容积：上下止点之间所包容的气缸容积称为气缸的工作容积，记作Vs。EQ\o\ac(○,4).内燃机排量：内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。EQ\o\ac(○,5).燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面一下所形成的空间称为燃烧室，起容积称为燃烧室容积，记作Vs。EQ\o\ac(○,6).压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之和为气缸总容积，记作Va。5.发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机主要性能指标：(1).动力性指标EQ\o\ac(○,1)有效转矩EQ\o\ac(○,2)有效功率EQ\o\ac(○,3)转速(2).经济性指标燃油消耗率什么是发动机外特性？发动机全负荷速度特性（又称为发动机外特性）：指油门全开时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。7.曲柄连杆机构的作用?1）将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动；2）将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。8.曲柄连杆机构由哪几部分组成？EQ\o\ac(○,1)机体组EQ\o\ac(○,2)活塞连杆组EQ\o\ac(○,3)曲轴飞轮组曲柄连杆机构所受的力有哪些？1）气体的作用力2）惯性力─活塞往复运动，受到惯性力的作用3）离心力─曲轴和连杆大头的高速旋转运动受到的离心力作用4）摩擦力5）外界的阻力─曲轴，连杆，活塞，克服外界的阻力而作功。机体组的组成分别是什么？机体用什么材料？主要由机体（一般由铸铁和铝合金铸造）主轴承盖什么是干气缸套式机体，与湿气缸套式机体，各有什么特点?干式缸套：缸套不与冷却液接触湿式缸套：气缸套外壁直接与冷却液接触无气缸套式机体：1）不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸。2）可以缩短气缸中心距，减少机体尺寸。3）但是为了保证耐磨性，必须整体使用耐磨的合金铸铁，既浪费贵重材料又提高了成本。4）目前，在红旗CA488-3、捷达EA827,桑塔纳JV、富康TU等上采用。5）它常在气缸内表面进行多孔镀铬提高耐磨性多孔性镀铬多孔性镀铬是耐磨镀铬的一种特殊形式，所不同的是镀层表面具有网状沟纹或点状孔隙，便于贮存润滑油，从而减小镀铬工件与其滑动配合工件间的摩擦，提高工件的耐磨性。主要用于内燃机的汽缸内腔，活塞环、滑动轴承、机床主轴等。12.活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。1第一道气还2第二道气环3油环4活塞销5活塞6连杆7连杆螺栓8连杆轴瓦9连杆盖活塞有哪几部分构成，其含义？活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成。什么是活塞的主推力面和次推力面？（P62）活塞环-气环和油环1）气环作用是密封和传热。EQ\o\ac(○,1)密封（防止燃气漏入曲轴箱）；是主要作用，是传热作用的前提。EQ\o\ac(○,2)传热（将活塞头部吸收的70%~80%的热量传导给气缸壁）。2）保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。3）油环的主要功用EQ\o\ac(○,1)润滑（气缸壁上铺油膜）,EQ\o\ac(○,2)刮油（气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱）,EQ\o\ac(○,3)辅助密封。即，刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。4）活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，并在润滑不良的条件下在气缸内高速滑动。由于气缸壁面的形状误差，使活塞环在上下滑动的同时还在环槽内产生径向移动。这不仅加重了环与环槽的磨损，还使活塞环受到交变弯曲应力的作用而容易折断。16.活塞的隔热作用在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽的作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流，使部分热量由第二、三道活塞环传出，从而可以减轻第一道活塞环的热负荷，改善其工作条件，防止活塞环粘结。连杆组结构特点结构特点：由连杆小头、杆身、连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。1）连杆小头：一般压入减磨的锡青铜衬套；小头顶部开有润滑油槽，收集飞溅油雾，润滑活塞销。2）杆身：通常做成“工”字形断面，以求在刚度足够的前提下尽可能减少惯性质量，有的杆身钻有润滑油道。3）连杆大头：通常做成分开式的，以便于拆装活塞连杆组，被分开的部分叫连杆盖，两者之间用连杆螺栓连接。连杆与连杆盖之间有配对记号，拆装时应注意一致。18.曲轴的功用及要求1）功用：①承受连杆传来的力②将活塞的往复运动转变为旋转运动2）要求：承受弯曲与扭转载荷1）具有足够的刚度和强度2）各工作表面耐磨，润滑良好3）旋转惯性力系达到良好的平衡（离心力合力及其合力矩为零时称为完全平衡，亦称动平衡）。 3）材料：1）中碳钢或中碳合金钢（模锻毛坯制造）2）稀土球墨铸铁活塞销一般采用什么结构形式?与连杆小头和活塞销座孔采用什么样的连接方式，其含义是什么？在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式。全浮式：活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞销两端刮伤气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈。半浮式：活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞销两端刮伤气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈。4-卡环1-连杆小头衬套4-卡环1-连杆小头衬套2-活塞销3-连杆浮动式：即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，以使活塞销表面的磨损比较均匀。1）必须在活塞销座两端用卡环定位，防止活塞销轴向窜动。2）由于铝合金活塞销座的热膨胀量大于钢活塞销，因此，在冷态装配时，活塞销与活塞销座孔为过渡配合。3）装配时，应先将铝合金活塞预热（70~90ºC的水或油中加热），然后将销装入。连杆大头一般采用什么形式的切口?与连杆盖如何进行精确定位？1）平切口：连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开，汽油机和较小功率柴油机用。优点：定位可靠，结构简单（利用连杆螺栓上经过精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与精加工的连杆螺栓孔来保证）；2）斜切口：连杆大头沿着与杆身轴线成30~60º夹角切开，常用于曲柄销直径较粗的较大功率柴油机，否则，连杆大头尺寸太大，无法从气缸中拆下活塞连杆组。锯齿定位缺点：定位不可靠（切口方向受到附加剪切力，连杆螺栓易剪断，连杆盖脱落会击穿气缸体）。锯齿定位套筒定位止口定位螺栓定位22.曲轴由那几部分组成？对于V型和直列式发动机，曲拐的数目和气缸数有什么关系，为什么？套筒定位止口定位螺栓定位基本组成1）曲轴前端（自由端）；2）若干个由曲柄销、左、右曲柄（包括平衡块）、左、右主轴颈组成的曲拐；3）曲轴后端（功率输出端）结构特点1）曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列形式；2）直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；3）V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。曲拐布置与多缸发动机工作顺序曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于气缸数、气缸排列形式和各缸的作功行程交替顺（发动机工作顺序或发火顺序）。选择发动机工作顺序时，应注意以下几点：1)应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象。2)各气缸发火的间隔时间应该相同。发火间隔时间若以曲轴转角计则称发火间隔角。在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次。对于气缸数为i的四冲程发动机，其发火间隔角应为720°/i，即曲轴每转720°/i时，就有一缸发火作功，以保证发动机运转平稳。V型发动机左右两列气缸应交替发火24.直列四缸发动机平面曲拐，四个曲拐在同一平面，相邻曲拐两两相对，发火顺序是13421或12431，发火间隔角等于720º/4=180º。直列四缸发动机曲拐布置曲轴扭转减振器曲轴扭振：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振。1）当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。2）共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。3）为了消减曲轴的扭转振动，现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器。4）汽车发动机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油-橡胶扭转减振器等。26.飞轮功用与要求1）功用1）贮存能量，克服阻力使发动机的工作循环周而复始，使曲轴转速均匀，并使发动机具有短时间超载的能力；保证曲轴旋转角速度，输出的扭矩均匀2）驱动其它辅助装置，传递扭矩给汽车传动系，是离合器的驱动件；3）飞轮上正时刻度记号作为配气机构、供油系统（柴油机）、点火系统（汽油机）正时调整角度用。2）对飞轮的要求质量尽可能小的前提下具有足够的转动惯量，因而轮缘通常做得宽而厚。配气机构的功用及组成配气机构的作用EQ\o\ac(○,1)按照发动机的工作顺序定时、定量实现换气过程。EQ\o\ac(○,2)达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的（吸足排净）配气定时及气门间隙1）配气定时（配气相位）配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻及开启的持续时间。通常用环形配气相位图来表示。进、排气门的实际开闭时刻进气门提前开启角为α，延迟关闭角为β，进气相位为180º十α十β曲轴转角。α一般为10°~30°，β一般为40°~80°。排气门提前开启角为γ，延迟关闭角为δ，排气相位为180°十γ十δ曲轴转角。γ一般为40°~80°,δ一般为10°~30°。气门工作环境与配气机构的要求工作环境1)配气机构在急剧变化的高速下进行工作2)进、排气门受高温影响3)零件磨损大配气机构的要求1)保证气缸内排气干净,进气充足2)减少振动和噪音3)延长使用寿命，工作可靠4)配气正确，便于调整30.为何气门要提前开启和迟后关闭1)进气门早开：减少节流损失2)进气门迟闭：利用气流惯性多进气3)排气门早开：(1)自由排气,排除大部分废气(2)减少压缩负功4)排气门迟闭：利用气流惯性多排气31.气门间隙1）发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。发动机工作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间，在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率下降，起动困难，甚至不能正常工作。为此，在装配发动机时，在气门与其传动件之间需预留适当的间隙，即气门间隙。2）气门间隙既不能过大，也不能过小。间隙过小，不能完全消除上述弊病间隙过大，在气门与气门座以及各传动件之间将产生撞击和响声。最适当的气门间隙由发动机制造厂根据试验确定。气门组1）组成：由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成2）作用：密封燃气。3）要求：1)气门头部与气门座必须贴合紧密；2)气门杆在气门导管内孔中上、下滑动自如，无卡滞现象；3)气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直；4)气门弹簧弹力足以克服气门及气门传动件的惯性力，使气门能迅速开、闭，并保证气门与气门座之间有一定的接触应力，以保证密封。4)发动机工作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间，在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率下降，起动困难，甚至不能正常工作。33.气门结构与特点结构：由头部和杆部组成。结构特点：1）杆部至头部圆滑过渡---提高刚度。2）气门头部形状：a)平顶－结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，适用于进、排气门，目前使用最多；b)喇叭形－杆部至头部过渡圆弧半径大，刚度好，进气阻力小，但吸热面积大，仅用于进气门；c)凸球面形－强度高，排气阻力小，易清除废气，但吸热面积大，质量大，加工复杂，仅适用于排气门34.配气机构有什么作用，主要由哪几部分组成?1)按照发动机的工作顺序定时、定量实现换气过程。2)达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的（吸足排净）由气门组与气门传动组组成。气门弹簧的共振当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。防止共振的结构措施1)采用双气门弹簧每个气门安装两个直径不同，旋向相反的内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用。2)采用变螺距气门弹簧变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振。3)采用锥形气门弹簧锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性。气门与气门座圈的密封气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。37.气门杆的特点气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。各同名凸轮相对角位置1)凸轮轴上各同名凸轮(各进气凸轮或各排气凸轮)的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或作功间隔角有关。2)若从发动机风扇端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其作功间隔角为720°／4＝180°曲轴转角，相当于90°凸轮轴转角，即各同名凸轮间的夹角为90°。摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。40.发动机对可燃混合气成分的要求可燃混合气成分：可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度，通常用：过量空气系数和空燃比表示。1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg，因此理论混合气的空燃比=14.7，理论混合气的过量空气系数=1。A/F>14.7或>1时的可燃混合气称为稀混合气，A/F<14.7或<1时的可燃混合气称为浓混合气。当α＝1.05~1.15时，称为经济混合气（汽油机的燃料消耗最低，具有最佳的经济性）；当α＝0.85~0.95时，称为功率混合气（发动机发出最大功率）。电控汽油喷射系统的优点与化油器式发动机相比，电控汽油喷射式发动机优点有：1）进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，提高了发动机的充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩（5%~10%）2）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在任何工况下都保持最佳的工作状态（经济性、动力性、排放的最佳折衷），尤其是对过渡工况的动态控制；3）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，可采用较高的压缩比；4）发动机的冷起动性和加速性较好；5）多点汽油喷射可彻底解决发动机各缸混合气分配不均匀问题；6）可节省燃油（油耗降低5%~10%）并减少废气中的有害成分（有害排放减少15%~20%），尤其是在减速滑行时可切断燃油的供应。42.燃油供给系统主要组件的构造1)电控汽油喷射系统的燃油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。2)电动汽油泵：3)在电控汽油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。43.电子喷射系统44.油压调节器1）油压调节器的功用是使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。2）喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时间内，喷油压力越大，喷油量越多，反之亦然。3）只有保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在各种负荷下都只惟一地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对喷油量的精确控制。45.泵油工作原理分吸油、压油、泄油过程进行。柱塞在柱塞套内上下移动两个行程。油泵凸轮轴及正时齿轮转动一圈。曲轴转动二圈。46.油量调节hg供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。hg决定了喷油泵每循环供油量（Δg）。hg调节供油量方法：转动柱塞——改变hg——改变循环供油量Δg。停油：直槽对准油孔。47.柴油机可燃混合气有那些形成特点？其主要特点是：（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0.0017～0.004秒（气缸内）（3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。（4）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。48.冷却系统1）冷却系的功用功用：使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持发动机在最适宜的温度状态下工作。所谓适宜的工作温度，对于水冷发动机，要求气缸盖内冷却水温度在80°~90°之间。2）冷却系的分类按冷却介质分为：风冷水冷：强制水冷蒸发水冷冷却水和防冻液冷却水：汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易生成水垢，不能作为发动机冷却水。冷却液：功用：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。50.强制水冷系的组成它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和节温器等组成。51.强制水冷系的工作过程强制水冷系的工作过程包括：大循环、小循环、混合循环、暖风等过程润滑系的功用（6点）1）润滑作用：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；2）清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；3）冷却作用：机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；4）密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；5）防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；6）润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用。53.润滑方式1）机