发动机基础知识讲稿

第一章发动机工作原理和总体构造基本概念发动机总体构造四冲程发动机工作原理和总体构造发动机的分类2023/11/51发动机概述发动机是汽车最主要的总成之一，动力的来源。被称为汽车的“心脏”。2023/11/52§1.2基本术语上止点下止点活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(Vh)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc

)气缸总容积(Va

)压缩比（ε）工作循环VL=Vh×Iε=Va

/

Vc

Vh=πD2·S×10-6/4（L）D——气缸直径mmS——活塞行程mm2023/11/53压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用ε表示。ε=Va/Vc压缩比过大的不良后果现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。2023/11/54名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。返回暴燃，表面点火2023/11/55§1.3发动机总体构造机体及曲柄连杆机构配气机构燃油供给系点火系（汽油机）冷却系润滑系起动系2023/11/56发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系2023/11/57§1.4四冲程发动机的简单工作原理§1.4.1四冲程汽油机的工作原理

1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程2023/11/58进气行程示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa

大气压力线PVra示功图上止点下止点2023/11/59压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/VcPVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa

2023/11/510作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800

K，压力3~5MPa

作功终了：温度1500~1700

K，压力300~500kPa

2023/11/511排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200

K压力105~125kPa残余废气2023/11/512§1.4.3发动机的分类

车用内燃机水冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式发动机直接喷射式发动机车用内燃机单列式发动机双列式发动机2023/11/513连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮配气机构曲柄连杆机构2023/11/514第二章曲柄连杆机构机体组活塞连杆组曲轴飞轮组2023/11/515§2.1概述一、功用将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。二、组成1、机体组2、活塞连杆组3、曲轴飞轮组2023/11/516三、工作条件承受机械载荷：1、气体压力、往复惯性力、离心力、摩擦力2、汽车行驶中产生的冲击力。以上各种力，使曲柄连杆机构和机体的各零件承受了不同形式的载荷，为保证工作可靠，需要采取相应结构措施。2023/11/517§2.2机体组机体组组成：曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳2023/11/518一、气缸体1、气缸体: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。气缸体的工作特点：高温高压、高速运动摩擦气缸体的结构特点：足够的强度和刚度，高精度内表面一汽奥迪100汽车发动机气缸体气缸体曲轴箱2023/11/5192、分类（1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为名称性能应用一般式（平分式）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、曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴油机上。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。2023/11/520（2）根据冷却方式不同散热片风冷气缸体和气缸盖1、水冷

2、风冷2023/11/521（3）根据气缸的排列方式结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。六缸以上发动机使用2023/11/522高度小，总体布置方便。轿车中应用不多对置气缸式发动机2023/11/523这3种分别为什么式？2023/11/524（4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体a、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。b、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。类型构造性能及应用整体式气缸直接镗在气缸体上强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。镶嵌式用耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般材料制成的气缸体内。降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。2023/11/525（5）干缸套和湿缸套名称特点示意图干缸套外壁不直接与冷却水接触。壁厚1~3mm。湿缸套外壁直接与冷却水接触。壁厚5~9mm。强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套，易漏水。性能如何？2023/11/526二、曲轴箱1、概念：曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。2、结构：上轴箱与气缸体铸成一体下轴箱贮存润滑油（油底壳）3、材料：薄钢板冲压（下曲轴箱）2023/11/527三、气缸盖功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。上置式凸轮轴铝合金与铸铁相比有何优越性？导热性好、利于提高压缩比，适用与高速高强化汽油机2023/11/528气缸垫气缸盖气缸盖罩衬垫安装火花塞2023/11/529四、燃烧室名称特点示意图应用半球形结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热损失小、热效率高桑塔纳夏利富康楔形结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长切诺基盆形工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室捷达奥迪燃烧室的要求？2023/11/530五、气缸垫1、功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。2、材料：有弹性、耐热性、耐压性3、安装时注意方向2023/11/531§2.3活塞连杆组气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖2023/11/532（一）活塞1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600~700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3~5MPa（汽油机）的压力。

3、材料： 铝合金：质量小导热性好；灰铸铁活塞应具备的特点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2023/11/5333、结构（1）活塞顶部功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。2023/11/534活塞顶分类形状示意图平顶凸顶凹顶结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。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。2023/11/535（2）活塞头部位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环槽油环槽工作条件最恶劣，应离顶部远些。 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：活塞销孔2023/11/536（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。2023/11/537（4）活塞形状--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。--上小下大的圆锥形形状。销座方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桶形不受压力的部分，去掉后可以减轻质量。2023/11/538开槽活塞（汽油机）绝热槽膨胀槽圆槽2023/11/539（二）活塞环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（1）气环作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。切口气环2023/11/540气环结构开口间隙：背隙：侧隙：气环的密封作用：第一密封面：活塞环直径大于气缸直径，装入后产生弹性贴紧在气缸壁上而形成；加强密封：窜入环槽的少量气体作用在环的背面（背隙处），加强了第一密封面作用；第二密封面：窜入环槽的少量气体作用在环槽底面，形成第二密封面；2023/11/541气环的泵油作用2023/11/542气环的泵油作用演示2023/11/543气环断面形状：形状特点示意图矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应用面广；但有泵油作用扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲，减小泵油作用，减轻磨损锥面环减少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；可形成油膜改善润滑，但导热性差，不适用第一道环梯形环可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封性较好；但加工困难，精度要求高桶面环上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接触面小，利于密封，但外圆为凸圆弧形，加工困难2023/11/544（2）油环种类普通油环组合式油环示意图特点结构简单，易加工，成本低与汽缸壁接触压力高，适应性好，刮油效果强，但成本高刮油片轴向衬环径向衬环刮油片回油孔2023/11/545油环的刮油作用2023/11/546（三）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。构造：活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。2023/11/547活塞销的连接方式连杆活塞销全浮式半浮式全浮连接的特点：活塞销能在连杆小头、销座孔中自由转动，三者间可相对运动，减少了磨损并使磨损均匀2023/11/548活塞销的偏置使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一边过渡到另一边，减少敲缸的声音。2023/11/549（四）连杆作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。连杆组件分解图2023/11/550连杆的结构小头：内有青铜衬套杆身：一般为“工”字形断面，抗弯强度好，重量轻大头：与曲轴相连，做成“分开式”。平切口与杆身轴线垂直，斜切口与杆身轴线成30-60度夹角。切口的定位方式：平切口：螺栓定位斜切口：四种定位方式2023/11/551V型发动机连杆的布置形式并列式主副式叉式2023/11/552连杆轴瓦连杆螺栓定位凸键油槽润滑减磨合金层2023/11/553§2.4曲轴飞轮组一、曲轴飞轮组的组成起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮飞轮螺栓曲轴2023/11/554二、曲轴1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。2023/11/5553、结构：前端轴连杆轴颈曲轴轴颈后端轴平衡重曲拐曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。曲柄2023/11/556曲轴的结构曲拐：由主轴颈、连杆轴颈、曲柄组成2023/11/557曲轴的主轴颈主轴颈：用于支撑曲轴的部位。主轴颈数：主轴颈数＝气缸数+1：全支承曲轴主轴颈＝气缸数÷2＋1：非全支承曲轴2023/11/5584、曲轴的支承方式概念：在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。优点缺点应用全支承曲轴提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主轴承的载荷曲轴的加工表面增多，主轴承数增多，使机体加长应用较广泛，柴油机一般多采用此种支撑方式非全支承曲轴缩短了曲轴的长度，使发动机总体长度有所减小主轴承载荷较大承受载荷较小的汽油机可以采用此种方式2023/11/5595、曲轴的类型整体式：应用广泛组合式：一般用于隧道式气缸体，分段加工，整体加长。2023/11/5606、曲轴的润滑润滑方式：压力润滑相应结构：曲柄销和主轴颈的空心结构主轴颈、曲柄销和轴瓦上的油道2023/11/5617、平衡重平衡重的作用：平衡离心惯性力和力矩，使发动机运转平稳，减小轴承载荷。平衡重的位置：曲柄的反方向上（或其背面）平衡重的类型：整体式、装配式2023/11/5628、曲轴的前端和后端曲轴前端：正时齿轮或正时齿形带轮、皮带轮、甩油盘曲轴后端：安装飞轮用凸缘、回油螺纹等2023/11/5639、曲轴的轴向定位防止曲轴的轴向窜动，采用止推装置进行轴向定位。类型：翻边轴瓦：轴瓦两侧各翻出一侧面立边，来挡住曲轴的轴向移动。但工艺复杂，成本高，很少采用。止推片：半环状钢片，装在主轴承盖槽内。止推钢环：用于曲轴第一道主轴颈（自由端）2023/11/564发动机曲轴飞轮组图中曲轴连杆组有哪些错误?2023/11/565三、曲拐的布置（1）一般规律

1）各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转平稳。2）连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。3）V型发动机左右气缸尽量交替作功。4）曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。2023/11/566（2）常见曲轴曲拐的布置1）四冲程四缸发动机曲拐布置四个曲拐在同一平面内，点火间隔：180°2023/11/5672）四冲程四缸发动机点火顺序点火顺序：各缸完成同名行程的次序。另一发火次序：1-2-4-32023/11/5683）直列四冲程六缸发动机曲轴曲拐布置2023/11/5694）四冲程六缸发动机点火顺序2023/11/570四、飞轮（一）功用：

将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。2023/11/571（二）构造飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量；中间较薄，为减小质量齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。一缸上止点记号作用是：调整点火正时飞轮一般中间尺寸较薄，边缘较厚。为什么？2023/11/572第3章配气机构概述配气机构的构造气门间隙配气相位配气机构的组成和零件2023/11/573§3.1 概述一、功用：

按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。二、充气效率：

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口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。

ηv=M/M0M——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。充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。充气效率一般为何值?（取值范围）2023/11/574三、气门式配气机构气门组传动组驱动组2023/11/575§4.2 配气机构的构造一、气门的布置型式

1、气门顶置式

组成：2、气门侧置式已很少使用。2023/11/5762023/11/5773、气门顶置式配气机构工作过程A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。

B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。2023/11/578二、凸轮轴的布置型式1、凸轮轴下置

有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置。

不利因素是什么？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。2023/11/5792、凸轮轴中置式传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。

应用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉2023/11/5803、凸轮轴上置式应用：高速发动机如：桑塔纳轿车发动机凸轮轴凸轮轴活塞特点：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。双凸轮轴上置式发动机2023/11/581

2023/11/582三、凸轮轴的传动方式传动方式传动路线特点应用齿轮传动曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）工作可靠，啮合平稳、噪声小凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮可靠性、耐久性略差，噪声大，造价高凸轮轴上置式配气机构齿形带传动曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮成本低，但工作性能好凸轮轴上置式配气机构2023/11/583传动方式图例2023/11/584齿带传动图例一汽audi轿车的齿形带传动装置凸轮轴曲轴2023/11/585四、各缸气门数及其排列方式每缸气门数每缸2气门每缸4气门每缸5气门结构特点一进一排，进气门直径大于排气门两进两排，排气门直径可减小一般为3进2排排列方式所有气门排成一列，进、排气门交替布置同名气门排成2列，同名气门排成1列同名气门排成一列驱动方式一根凸轮轴驱动前者：1根凸轮轴和T型杆驱动；后者：两根凸轮轴分别用2根凸轮轴驱动同名气门优缺点气道结构简单，利于缸盖冷却充气效率高，有利于改善排放充气效率更高，排放性能好，降低油耗代表车型货车发动机多数新款轿车宝来1.8T2023/11/586相邻气门共用一个气道进排气门交替排列2023/11/587每缸4气门排列方式每缸4气门驱动方式2023/11/588常用气门顶置配气机构的类型气门顶置，下置凸轮轴（OHV）气门顶置，上置凸轮轴（OHC）气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC）气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）2023/11/589五、配气相位1、用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间，称为配气相位。

10°~30°

40°~80°

40°~80°

10°~30°上止点下止点2023/11/5902、配气相位演示2023/11/591气门叠开的后果？3、气门叠开气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角：气门同时开启的角度（

+

）。排气过程进气过程2023/11/592六、气门间隙1、概念：

气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆摇臂气门间隙气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mm为何排气门间隙大于进气门间隙？2023/11/593气门间隙气门间隙气门间隙2023/11/594七、配气机构的零件和组件1、气门组气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等零件组成。要求：保证气缸的密封。2023/11/595气门组实物图2023/11/5961）气门功用： 燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。

工作条件：

A、进气门600K~700K，排气门800K~1100K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力、传动惯性力等，C、冷却和润滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：

强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢）排气门1050K~1200K（硅铬钢）头部杆部2023/11/597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，故适用于进气门，而不宜用于排气门。

2023/11/598气门与气门座实物图进气门排气门2023/11/599气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。锥角作用：A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度，1~3mm。2023/11/5100气门锥角的大小进气门：一般为30°，原因是在相同气门升程情况下，锥角小时进气阻力小；但由于头部边缘较薄，刚度差，密封性及导热性均差。排气门：一般为45°。因其热负荷较大2023/11/5101气门杆圆柱形，不断做往复运动。较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部：其形状决定于弹簧座固定方式凹槽易断裂处2023/11/5102气门杆弹簧座的固定形式凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。锁销孔：用锁销固定。2023/11/51032）气门座气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。

气门座合金铸铁、奥氏体钢2023/11/5104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：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。

汽油机：排气门采用镶嵌式气门座，进气门直接在缸盖镗 柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座2023/11/51053）气门导管作用：

为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：

工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。材料：

用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金材料，能提高自润滑作用。加工方法：

外表面加工精度较高，内表面精绞装配：

气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。气门导管气缸盖过盈配合卡环：防止气门导管在使用中脱落。倒角伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。2023/11/51064）气门弹簧功用：保证气门的回位，使气门与气门座紧密贴合。材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧座锁片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2023/11/5107气门弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧随着有效圈数的减少，自然频率提高。气门弹簧要避免发生共振（当工作频率和自身频率相等或成某一倍数时），主要措施有：不等距弹簧、双弹簧提高弹簧自身刚度，改变其自振频率2023/11/51085）气门旋转机构通过发动机运转振动力作用，使气门在气门座上自由的做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热变形，防止沉积物形成。锥形套筒锁片锁片强制旋转机构弹簧座气门弹簧支承板碟形弹簧壳体2023/11/51092、气门驱动组1、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。凸轮挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴2023/11/51101）凸轮轴作用：

驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：

承受气门间歇性开启的冲击载荷。耐磨，抗冲击韧性，刚度。材料：

优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113凸轮凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮2023/11/5111凸轮工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度、韧性。凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。2023/11/5112同名凸轮的相对角位置同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—2—4—32023/11/5113凸轮的轮廓凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求气门开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点2023/11/5114凸轮轴的轴向定位：正时齿轮止推板隔圈（调节环）凸轮轴颈凸轮轴的轴向间隙气缸体利用调节环控制轴向窜动窜动量作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。2023/11/5115凸轮轴的轴向定位：止推轴承：第一轴承止推片：正时齿轮与第一轴颈之间止推螺钉：正时齿轮盖上以上各结构中均应留有一定间隙，并可调整。止推片2023/11/5116凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。2023/11/5117B、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。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮2023/11/51182）挺柱（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：菌式气门侧置式筒式气门顶置式，减轻质量滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。2023/11/5119挺柱端面与凸轮的关系锥形凸轮挺住受凸轮侧向推力，产生一定倾斜，长期会造成挺柱与导管间的单面磨损及挺柱与凸轮间的不均匀磨损。因此将凸轮制成锥面，将挺柱底部制成球面，以使磨损均匀。由于存在气门间隙，在高速运动时会产生较大的震动和噪声，不适宜要求行驶平稳和低噪声的发动机凸轮为何要成锥形？2023/11/5120桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩2023/11/51213）气门推杆作用：

将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：

是气门机构中最容易弯曲的零件。强度要求高，尽量短。材料：

硬铝或钢空心推杆实心推杆硬铝推杆钢支承2023/11/51224）摇臂摇臂结构示意图气门间隙调节螺钉调节螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位堆焊耐磨合金功用：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。2023/11/5123摇臂结构示意图摇臂比=1.2-1.8润滑油道油槽润滑油道装调整螺钉和紧固螺母处2023/11/5124摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧2023/11/5125桑塔纳发动机的配气机构2023/11/5126气门间隙调整原则调整原则：1、不可调区域：将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。2、调气门间隙的步骤：1）画出配气相位图2）排出各缸的位置3）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。2023/11/5127利用配气相位调节气门间隙例：α=8ºβ=31ºγ=28ºδ=8º

点火次序：1—5—3—6—2—4一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？2023/11/51281缸5缸3缸6缸2缸4缸αβγδ1缸2缸3缸4缸5缸6缸进气门可调可调不可调可调不可调不可调排气门可调不可调可调不可调可调不可调2023/11/5129三、本田雅阁发动机气门间隙的调整1．只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门间隙调整。(1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。(2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽口应与缸盖表面平齐。2023/11/5130(3)调节1号气缸进、排气门的间隙进气门：0．26mm±0．02mm；排气门：0．30mm±0．02mm。(4)松开锁止螺母，转动调节螺钉，直到厚薄规前后移动时感觉到有一点拖滞为止。(5)拧紧锁止螺母，再检查气门间隙，如有必要，重新进行调整。2023/11/5131B11D和B12D的相关气门间隙值进气门：0．26mm±0．02mm；

排气门：0．30mm±0．02mm2023/11/5132第四章 汽油机燃料供给系汽油机燃料供给系的组成简单化油器及可燃混合气组成可燃混合气成分与汽油机性能的关系化油器各工作系统化油器构造汽油的供给装置2023/11/5133汽油机供给系的功用和组成功用：储存、输送、清洁燃料，根据发动机工况，供给汽缸一定浓度的可燃混合气，并将燃烧后的废气排入大气。组成：汽油供给装置空气供给装置混合气形成装置废气排出装置2023/11/5134汽油的性质物理特性：粘度小、流动性好、自润性差使用性能指标：蒸发性：能被蒸发的性能。热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。标号：标号越高，抗爆性越强。抗爆性：在燃烧中，避免产生爆燃的能力。（辛烷值越高，抗爆性越强）2023/11/5135供给路线图油箱汽油滤清器汽油泵化油器(混合)空气滤清器排气管排气消声器在气缸内燃绕2023/11/5136桑塔纳轿车汽油供给系示意图油箱油管汽油泵汽油滤清器化油器空气滤清器2023/11/51374.1化油器式供给系—简单化油器与可燃混合气的形成简单化油器的结构:浮子室、针阀、喉部、节气门（油门）工作原理：节气门开度影响喉部真空度，开度越大，真空度越大，喷油量越大；当节气门开度一定时，发动机转速越高，喉部真空度越大。喉部（喉管）浮子（室）节气门2023/11/5138混合气浓度的表示方法过量空气系数α—我国使用空燃比—国外常用2023/11/5139燃油供给系的其他装置燃油供给系的组成装置：2023/11/5140空气滤清器作用：过滤空气中的尘土和沙粒，减少气缸内的零件磨损，延长发动机使用寿命。类型：纸质空气滤清器，广泛采用。2023/11/5141汽油供给装置—汽油箱油箱盖：空气—蒸汽阀的作用。油箱内液面减低而产生真空时（98kPa），空气阀起作用；外界温度高，油箱内由于汽油蒸汽而压力过大时（120kPa），蒸汽阀起作用。2023/11/5142汽油供给装置—汽油滤清器作用：过滤汽油中的水分和杂质。类型：纸质滤芯（应用广泛）、尼龙布滤芯、聚合粉末塑料、多孔陶瓷式2023/11/5143汽油直接喷射式2023/11/5144第六章冷却系冷却系功用、类型及工作过程冷却系的构造2023/11/51456.1冷却系的功用和分类功用：把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

2023/11/5146冷却过度：发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低而点燃困难，造成发动机功率下降、油耗上升；润滑油粘度增大，零件磨损加剧。2023/11/5147冷却不足发动机过热，充气效率下降，早燃和爆燃倾向加大，发动机功率下降；零件间间隙变小，导致不能正常运动，甚至卡死、损坏；润滑油粘度减小，使零件磨损加剧。2023/11/5148冷却系类型水冷系

是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。风冷系

是以空气作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。2023/11/51496.2强制循环水冷系水冷系的优点：冷却效果好，布置紧凑，使用方便，噪声小。强制循环水冷系：目前的水冷系一般由水泵强制给水（或冷却液）在冷却系中进行循环流动，故称……2023/11/5150水冷系的组成水冷系大都是由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。（如下图所示）

2023/11/5151水冷系的工作过程水泵强制冷却水循环，冷却水在水套内吸收热量后，流经散热器，将热量散发到空气中，然后再流入水套。如此循环，以保证发动机在最佳温度下工作。根据发动机温度高低，水冷系有两种冷却循环路线，如上图所示。2023/11/5152大循环小循环

大循环当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应全部流经散热器，形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭。小循环当水温低时，水不经过散热器（只流经节温器侧阀门）而进行的循环流动。2023/11/5153膨胀水箱用于闭式冷却系，减少冷却液损失；避免空气进入，在冷却系内造成氧化和穴蚀等不良现象；使冷却系中水气分离；保持系统压力稳定，提高水泵泵水量。（图7－4）通常与补偿水箱做成一体。2023/11/5154散热器（水箱）由上水室、散热器芯和下水室等组成。其功用是增大散热面积，加速水的冷却。

2023/11/5155散热器（水箱）散热器上贮水室顶部有加水口，平时用散热器盖盖住，冷却水即由此注入整个冷却系。在上、下贮水室分别装有进水管和出水管，分别用橡胶软管和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连。由发动机气缸盖上出水管流出的温度较高的热水经过进水软管进入上贮水室，经冷却管得到冷却后流入下贮水室，由出水管流出被吸入水泵。在散热器下贮水室的出水管上还有一个放水阀。2023/11/5156散热器芯2023/11/5157管片式管带式管片式由冷却管和扁形散热片组成。刚度和强度较大。管带式由冷却管和折叠散热带组成，散热能力较强、制造工艺简单、质量小、成本低；但刚度较小。2023/11/5158散热器盖蒸汽—空气阀开盖时注意：缓慢旋开，防止烫伤空气阀蒸汽阀弹簧蒸汽管2023/11/5159补偿水箱（膨胀水箱）减少冷却液损失，工作中自动补偿冷却液。冷却液受热膨胀流入补偿水箱，冷却后，散热器压力降低，冷却水流回。2023/11/5160水泵

对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机多采用离心式水泵。风扇

提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速水的冷却。风扇通常安排在散热器后面，并与水泵同轴。当风扇旋转时，对空气产生吸力，使之沿轴向流动。空气流由前向后通过散热器芯，使流经散热器芯的冷却水加速冷却。2023/11/5161风扇风扇材料：钢板、尼龙、铝合金、工程塑料等风扇叶片的安装倾斜角不均匀，目的是减少振动和噪声风扇皮带调整：过松会打滑，过紧会增加轴承磨损。2023/11/5162水冷却强度调节装置改变流经散热器的空气量改变流经散热器的冷却水量2023/11/5163百叶窗改变空气量。百叶窗、保温帘2023/11/5164风扇离合器改变流经散热器的空气量，控制风扇的起作用时间、扇风量和扇风强度。主要部件：温控开关即达到一定温度时，风扇离合器结合，风扇起作用。试验表明，在发动机工作过程中，只有10％的时间风扇起作用。2023/11/5165风扇离合器的类型硅油风扇离合器：利用一定温度时，硅油体积变化带动离合器结合。机械式风扇离合器：利用记忆弹簧的形状记忆效应及其一定温度时形状变化。电磁风扇离合器：达到一定温度时，水温感应开关的电路接通，离合器结合。2023/11/5166节温器改变通过散热器的冷却水流量。蜡式节温器乙醚折叠式节温器2023/11/5167蜡式节温器蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。当发动机水温升高时（85°以上），石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到105℃以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。

2023/11/5168折叠式节温器膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制成），内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化，故圆筒高度也随温度而变化。水温高于80°时，主阀门完全开启，侧阀门关闭，大循环。水温低于70°时，侧阀门完全开启，主阀门关闭，小循环。水温70～80°时，两阀门均部分开启。2023/11/5169第七章发动机润滑系润滑系的功用、组成和润滑方式典型润滑油路的构造润滑系主要部件曲轴箱通风2023/11/5170润滑系的功用润滑清洁冷却防锈密封（针对气缸）缓冲降噪2023/11/5171润滑方式压力润滑飞溅润滑润滑脂润滑2023/11/5172压力润滑一定压力的机油形成油膜来润滑的方式。适用部位：负荷较大、相对运动速度较高的摩擦面。如曲轴主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等（均为滑动轴承）2023/11/5173飞溅润滑利用零件运动时溅起的油滴或油雾来润滑的方式。适用部位：外露、负荷较小的摩擦表面。如：气缸壁、配气凸轮表面、活塞销等2023/11/5174润滑脂润滑（不属于润滑系范畴）润滑脂俗称“黄油”。适用于发动机各辅助装置的轴承的润滑（一般是球轴承、滚子轴承、滚珠轴承等）2023/11/5175机油主要性能指标：粘度（随温度变化而变化）机油品质的好坏对发动机起动、工作性能的影响非常重要。2023/11/5176润滑系的组成机油供给装置：机油泵、油底壳、限压阀、油道、油管滤清装置：三级滤清、旁通阀散热装置：机油散热器压力指示及报警装置：机油压力表、报警灯2023/11/5177发动机润滑系的组成 集滤器、机油泵、油底壳、机油滤清器、机油散热器、机油压力表、放油螺栓油底壳机油滤清器油路集滤器2023/11/5178润滑系的油路2023/11/5179润滑系工作油路油底壳集滤器机油泵细滤器主油道主轴颈连杆轴颈凸轮轴颈摇臂轴、推杆气门正时齿轮空压机连杆粗滤器旁通阀限压阀限压阀2023/11/5180桑塔纳润滑系油底壳集滤器机油泵滤清器主油道中间轴主轴承连杆轴承凸轮轴限压阀2023/11/5181机油泵功用：提高机油压力，保证机油在润滑系系统内不断循环。 分类：A、齿轮式机油泵 B、转子式机油泵2023/11/5182齿轮式机油泵出油腔进油腔主动齿轮从动齿轮壳体特点：结构简单、加工方便、工作可靠、使用寿命长应用：捷达、桑塔纳、奥迪、切诺基等轿车2023/11/5183转子式机油泵泵壳外转子内转子机油进油腔出油腔特点：结构紧凑、重量轻、外形尺寸小、泵油量大、供油均匀度好、成本低、应用：夏利轿车、红旗轿车2023/11/5184机油滤清器使循环流动的机油在送往运动零件表面之前，滤去机油中的金属屑和大气中的尘埃及燃料燃烧不完全所产生的炭粒。

分类：集滤器、粗滤器、细滤器、复合式滤清器

连接方式：串联——一般为粗滤器 并联——一般为细滤器2023/11/5185集滤器功用：防止较大的机械杂质进入机油泵。分类：浮式集滤器浮于机油表面，能吸入油面上较为清洁的机油，但当油面上的泡沫被吸入时，油道中机油压力降低，润滑欠可靠。固定式集滤器集滤器淹没于机油下面，吸入的机油清洁度较差，但可防止泡沫吸入，润滑可靠，结构简单。2023/11/5186浮式集滤器结构固定管吸油管罩油网浮子2023/11/5187浮式集滤器的工作情况正常工作时滤网被堵塞时油网浮子罩2023/11/5188粗滤器作用： 滤去机油中粒度较大(直径为0.05—0.1mm以上)的杂质。安装：串联在机油泵与主油道之间。拉杆纸滤芯外壳进油口旁通阀2023/11/5189粗滤器2023/11/5190纸质滤芯式折叠型波纹型上端盖下端盖芯筒微孔滤纸2023/11/5191粗滤器的工作方式2023/11/5192细滤器作用：用来清除机油中细小（直径在0.001mm）的杂质。安装：由于对机油的流动阻力较大，采用并联方式。分类：过滤式细滤器、离心式细滤器2023/11/5193细滤器2023/11/5194离心式机油滤清器2023/11/5195发动机润滑系滤清器2023/11/5196机油散热器作用：使机油保持在最有利的温度范围内工作。安装：1、装在冷却水散热器前面。2、装在冷却水路中。2023/11/5197曲轴箱通风原因：汽油蒸汽冷凝 稀释机油废气中二氧化硫 遇水 亚硫酸 遇氧 硫酸废气进入 曲轴箱压力增大 机油泄露

2023/11/5198通风方式自然通风：从曲轴箱内抽出的气体直接导入大气中去。强制通风：将曲轴箱内抽出的气体导入发动机进气管道中。抽气管上端盖2023/11/5199曲轴箱通风装置工作演示2023/11/5200第八章点火系2023/11/5201点火系的组成能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

2023/11/5202点火系的组成分类与组成电源产生高压的方法

蓄电池点火系蓄电池或发电机点火线圈和断电器

半导体点火系蓄电池或发电机点火线圈和半导体元件

磁电机点火系无

2023/11/5203点火系工作原理触点闭合时，初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。

触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。

2023/11/5204蓄电池点火系2023/11/5205分电器(1)断电器(2)配电器(3)电容器(4)各种点火提前调节装置2023/11/5206断电器功用：周期地接通和断开初级电路，使初级电路发生变化以便在点火线圈中感应生成次级电压。2023/11/5207断电器主要部分是一对钨质的触点。凸轮的棱数等到于气数。凸轮的轴由发动机曲轴通过配气机构的凸轮轴上的齿轮驱动，其转速与配气凸轮轴相等，而为曲轴转速的一半。活动触点用导线与点线圈上的初级线圈接线柱和电容器相连。固定触点接地。断电器凸轮在按图中箭头所示方向旋转的过程中，每当一个凸棱顶起顶块使触点分开的瞬间，次级电路中产生的电压最高。配电器即应在此时将次级电路接通，使相应的气缸立即点火。2023/11/5208配电器功用：将点火线圈中产生的高压电，按照发动机工作次序轮流分配到各汽缸的火花塞上。组成：分电器盖，分火头

2023/11/5209点火提前点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很大的。若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。把火花塞点火时，曲轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角。2023/11/5210点火提前角的变化当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗暴性能好的汽油，点火提前角应较大。2023/11/5211点火提前调节方法（原理）2023/11/5212点火提前调节装置调节方法：触点不动使凸轮相对于其轴旋转方向过一个角度θ

当凸轮不动使触点相对于凸轮逆旋转方向转过一个角度θ分类离心式点火提前调节装置真空式点火提前调节装置2023/11/5213离心式点火提前调节装置组成：重块、带孔拨板、销钉工作原理：发动机不工作时，弹簧将两重块的小端向内拉拢到图中虚线所示位置。当曲轴的转速达到来200--400R/MIN后，重块离心力克服弹簧拉力向外甩出。转速达1500r/min时，此时两个重块上的销在长方孔的外缘上，重块便不能继续向外甩，点火提前角也就不再继续增加。2023/11/5214真空式点火提前调节装置小负荷工作时（a图），节气门开度小，其后真空度大，将膜片和拉杆向右吸一段距离。此时，底板和触点在顶杆带动下相对凸轮逆时针旋转一个角度，实现点火提前。全负荷工作时（b图），真空度减小，膜片向左拱曲，提前角自动减小。零负荷工作时（c图），节气门近乎全闭，真空度几乎为零，弹力作用下提前角减小或不提前。此时怠速，不需要提前。2023/11/5215点火线圈（变压器）点火线圈把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。按其铁芯结