第三章汽车构造12

第三章汽车构造12第一节发起机基本知识一、发起机的分类汽车运用的发起机种类单一，大少数汽车采用水冷式四缸发起机。汽车发起机的主要类型如下：1．汽油机和柴油机发起机按所运用的燃料停止分类，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失掉的产品，化学成份十分相似。汽油沸点低、容易气化和扑灭、扑灭温度比柴油低。〔a〕汽油机〔b〕柴油机图3-1汽油机与柴油机汽油机是应用电火花点火，使空气和汽油蒸气所组成的混合气熄灭〔图3-2a〕。而柴油的扑灭温度高，且需求较强的点火能量，否那么很难扑灭。大家都知道，空气被紧缩之后温度将降低，运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。出于异样道理，柴油机采用紧缩空气的方法提空中气温度，使空气温度超越柴油的自然温度，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火熄灭〔图3-2b〕。〔a〕汽油机〔b〕柴油机图3-2汽油机与柴油机的点火方式德国人狄塞尔想出了这个方法并取得了专利权，所以柴油机又叫狄塞尔发起机。和汽油机相比，柴油机的优点是柴油经济性好，但柴油机缺陷也较多。例如由于任务压力过大。所以要求各有关零件有较高的结构强度和刚度。使柴油机和同等水平的汽油机相比重量重、尺寸大。为了把燃料强力地喷入到高压空气中去，需求装用高精细的高压放射油泵，这将添加柴油机的制形本钱。此外柴油机任务粗犷、振动和品噪声大。由于上述缘由，目前小轿车主要装用汽油机。此外也有人按点火方式把发起机分为二大类，即把汽油机叫火花点火式发起机，把柴油机叫做压燃点火发起机。2．转子发起机汽油机是一种往复运动式发起机。任务时活塞在气缸里做往复直线运动，为了使活塞的直线运动转化为旋转运动，必需运用曲轴。转子发起机那么不同，它不运用曲轴，直接将可燃气的熄灭收缩力转化为驱动扭矩〔图3-3〕。图3-3转子发起机和往复式发起机相比，转子发起机取消了无用的直线往复运动，因此异样功率的转子发起机尺寸较小，重量轻，而且振动和噪声低，具有较大的优势。但是转子发起机在技术上有其共同的困难。转子发起机任务时其转子前端沿壳体壁面滑动，受熄灭气体冲刷使润滑油的消耗量较大，此外尚有其他一些技术效果尚待处置。3．二冲程发起机往复式发起机按其任务循环分类可分可二冲程发起机和四冲程发起机〔图3-4〕。当曲轴每转一圈时，发起机能同时完成进气、紧缩、熄灭和排气任务进程的为二冲程发起机。四冲程发起机在曲轴转一圈时只完成进气和紧缩任务行程，在曲轴转第二圈时才完成熄灭和排气任务行程。和四冲程发起机相比，二冲程发起机机构复杂、重量轻、本钱低，同时单位重量功率〔通常比功率〕大。二冲程汽油机排气的时分也正是新颖混合气吸入的时分，这使废气和可燃气相互混杂，结果招致一局部新颖混合气白白地排出了发起机之外。由于上述缺陷，二冲程汽油机排量都不大，普通多用于摩托车或小型机动船上。在中大型船舶上运用的都是二冲程柴油机。〔a〕四冲程发起机〔b〕二冲程发起机图3-4四冲程发起机与二冲程发起机二、发起机的基本组成发起机由曲轴连杆机构、配气机构、燃料供应系、点火系、冷却系、润滑系及起动系等主要局部组成〔图3-5和图3-6〕。图3-5汽油发起机的组成图3-6发起机的外形三、基本术语在图3-7中，活塞置于气缸中，活塞可在气缸内作往复直线运动，活塞经过连杆和曲轴相连，曲轴可绕其轴线旋转。图3-7发起机基本术语1．上止点活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞下行到最洼位置。2．下止点活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。3．活塞行程上、下两止点间的距离。4．曲柄半径与连杆下端〔即连杆大头〕相连的曲柄销中心到曲轴回转中心距离。显然，曲轴每转一转，活塞移动两个行程。5．气缸任务容积活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。6．发起机排量发起机一切气缸任务容积之和。7．熄灭室容积活塞在上止点时，活塞上方的空间叫熄灭室，它的容积叫熄灭室容积。8．气缸容积活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积。它等于气缸任务容积与熄灭室容积之和。9．紧缩比气缸总容积与熄灭室容积的比值。紧缩比表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被紧缩的水平。紧缩比越大，紧缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。普通车用汽油机的紧缩比为6~10，柴油机的紧缩比为15~22。10．发起机的任务循环在气缸内停止的每一次将燃料熄灭的热能转化为机械能的一系列延续〔进气、紧缩、作功和排气〕称发起机的任务循环。11．二冲程发起机活塞往复两个行程完成一个任务循环的称为二冲程发起机。12．四冲程发起机活塞往复四个行程完成一个任务循环的称为四冲程发起机。四、汽车发起机的任务原理1．四冲程汽油机任务原理四冲程汽油机是由进气、紧缩、作功和排气完成一个任务循环的，图3-8为单缸四冲程汽油机任务原理表示图。〔a〕进气〔b〕紧缩〔c〕作功〔d〕排气图3-8单缸四冲程汽油机的任务原理〔1〕进气行程活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。此时，进气门开启，排气门封锁。由于活塞下移，活塞上腔容积增大，构成一定真空度，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与化油器供应的汽油构成混合气，经进气门被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门封锁，中止进气，进气行程完毕。〔2〕紧缩行程进气行程完毕时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向止点运动。此时，进、排气门均封锁，随着活塞上移、活塞上腔容积不时减小，混合气被紧缩，至活塞抵达上止点时，紧缩行程完毕。〔3〕作功行程紧缩行程末，火花塞发生电火花，扑灭气缸内的可燃混合气，并迅速着火熄灭，气体发生高温、高压，在气体压力的作用下，活塞由上止点向下止点运动，再经过连杆驱动曲轴旋转向外输入作功，至活塞运动到下止点时，作功行程完毕。〔4〕排气行程在作功行程终了时，排气门被翻开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱逐作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到期上止点时，排气门封锁，排气行程完毕。排气行程完毕后，进气门再次开启，又末尾了下一个任务循环，如此循环往复，发起机就自行运转。2．四冲程柴油机的任务原理四冲程柴油机和四冲程汽油机任务原理一样，每个任务循环也是由进气、紧缩、作功和排气四个行程所组成。但柴油和汽油性质不同，柴油机在可燃混合气的构成、着火方式等到与汽油机有较大区别。图3-9为单缸四冲程柴油机任务原理表示图。〔a〕进气行程〔b〕紧缩行程〔c〕作功行程〔d〕排气行程图3-9单缸四冲程柴油机的任务原理〔1〕进气行程不同于汽油机的是进入气缸的不是混合气，而是纯空气。〔2〕紧缩行程不同于汽油机的是紧缩的是纯空气，且由于柴油机紧缩比大，紧缩终了的温度和压力都比汽油机高。〔3〕作功行程此行程与汽油机有很大不同，紧缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气构成可燃混合气。由于此时气缸的温度远高于柴油的自燃温度〔约500Ｋ左右〕，柴油自行着火熄灭，且以后的一段时间内边喷边熄灭，气缸内的温度、压力急剧降低，推进活塞下行作功。〔4〕排气行程与汽油机排气行程基本相反。3．四冲程汽油机与四冲程柴油机的区别由上述四冲程汽油机和柴油机的任务原理可知：〔1〕两种发起机任务循环的基本内容相似，其共同特点是：每个任务循环曲轴转两转〔720度〕每一行程曲轴转半转〔180度〕，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其他两个行程进、排气门均封锁。四个行程中，只要作功行程发生动力，其它三个行程是为作功行程做预备任务的辅佐行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。发起机运转的第一个循环，必需有外力使曲轴旋转完成进气、紧缩行程，着火后，完成作功行程，依托曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的任务循环发起机无需外力就可自行完成。〔2〕两种发起机任务循环的主要不同之处是：汽油机的汽油和空气在气缸外混合，进气行程进入气缸的是可燃混合气。而柴油机进气行程进入气缸的是纯空气，柴油是在作功行程末尾阶段喷入气缸，在气缸内与空气混合，即混合构成方式不同。汽油机用电火花扑灭混合气，而柴油机是用高压将柴油喷入气缸内，靠高温气体加热自行着火熄灭，即着火方式不同。所以汽油机有点火系，而柴油机那么无点火系。4．二冲程发起机的任务原理二冲程发起机是在曲轴旋转一周〔360º〕活塞上下两个行程内完成任务循环的。发起机气缸上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，如图3-10所示。这三个孔区分在一定时辰由活塞封锁。进气孔与化油器相通，可燃混合气经过进气孔流入曲轴箱，继而从换气孔进入气缸；而废气那么从排气孔排出。图3-10二冲程发起机的任务原理〔1〕第一行程活塞自下止点向上移动，三个气孔被封锁后，已进入气缸的混合气被紧缩；活塞下方的曲轴箱因容积增大，构成一定的真空度，在进气孔显露时，可燃混合气自化油器经进气孔流入曲轴箱内〔2〕第二行程活塞行到上止点时，火花塞跳火扑灭可燃混合气，高温高压的燃气收缩，推进活塞下移而作功。活塞下移作功时进气封锁，密封的曲轴箱内可燃混合气被紧缩，当活塞接近下止点时，排气孔开启，废气冲出，随后换气孔开启，受予压的可烯燃混合气冲入气缸，驱除废气。停止换气进程。此进程不时停止到下一行程活塞上移，三个气孔封锁为止。简而言之，活塞下行时停止换气、紧缩、曲轴箱进气；活塞下行时停止作功、紧缩，曲轴箱混合气、换气。5．二行程发起机的特点与四冲程发起机相比有如下优点：〔1〕曲轴每旋转一周〔360º〕就有一个作功行程，实际上讲二行程发起机功率等于四行程发起机的两倍。〔2〕作功频率大，发起机运转平均颠簸。〔3〕结构复杂，维修方便。缺陷是熄灭不完全，经济性差，故普通被用在摩托车及微型汽车上。第二节曲柄连杆机构与配气机构一、曲柄连杆机构1．功用曲柄连杆机构的功用是将燃料熄灭时发生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再经过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输入动力。2．组成曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组等三局部组成。〔1〕机体组机体组主要包括气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等不动件〔图3-11〕。图3-11机体组气缸体是气缸的壳体，曲轴箱是支承曲轴作旋转运动的壳体，二者组成了发起机的机体。其结构型式有全体式和分体式两种。〔2〕活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成〔图3-12〕。图3-12活塞连杆组活塞的功用是与气缸壁等共同组成熄灭室，接受气体压力，并将此力经过活塞销传给连杆，以推进曲轴旋转。活塞环可分为气环和油环两大类〔图3-13〕。图3-13活塞环气环也叫紧缩环，用来密封活塞与气缸壁的间隙，防止气缸内的气体窜入油底壳，以及将活塞头部的热量传给气缸壁，再由冷却水或空气带走。另外还起到刮油、布油的辅佐作用。普通发起机的每个活塞装有2~3道气环。油环用来刮气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层平均的机油膜，这样可以防止机油窜入熄灭室熄灭，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和磨擦阻力。此外，油环也起到密封的辅佐作用。通常发起机有1~2道油环。连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成〔图3-14〕。习气上常把整个连杆组〔或除去连杆轴瓦〕称作连杆，也有的将连杆体称作连杆。Ｖ型发起机连杆的结构如图3-15所示。连杆的功用是将活塞接受的力传给曲轴，把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。图3-14连杆组〔a〕并列式〔b〕主副式〔c〕叉式图3-15Ｖ型发起机连杆表示图连杆可分为大头、小头和杆身三局部连杆小头用来装置活塞销，以衔接活塞。杆身通常做成〝工〞字形断面，以求在强度和刚度足够的前提下减小质量。连杆大头是与曲轴的连杆轴颈相联的。为了便于装置，大头普通做成分开式的，一半为连杆体大头，一半为连杆盖，二者普通用螺栓装合。〔3〕曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、改动减振器、皮带轮、正时齿轮〔或链轮〕等组成〔图3-16〕。图3-16曲轴飞轮组曲轴是发起机中最重要的机件之一。其功用主要是把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输入；另外，还用来驱动发起机的配气机构及其他各种辅佐装置〔如发电机、风扇、水泵、转向油泵、平衡轴机构等〕。减振器的功用就是吸收曲轴改动振动的能量，消减改动振动。飞轮的主要功用是贮存作功行程的能量，用以在其它行程中克制阻力完成发起机的任务循环，使曲轴的转动角速度和输入转矩尽能够平均，并改善发起机克制持久超负荷的才干。同时将发起机的动力传给离合器。二、配气机构1．功用配气机构的功用是依照发起机各缸任务进程的需求，定时地开启和封锁进、排气门，使新颖可燃混合气〔汽油机〕或空气〔柴油机〕得以及时进入气缸，废气得以及时排出气缸。2．类型依据凸轮轴的位置不同，分为下置式、中置式和上置式。配气机构多采用顶置式气门。配气系主要包括以下几局部，即凸轮轴及其传动系统，气门及与气门有关的零件。图3-17为一台顶置凸轮轴直列4缸发起机的配气系布置状况。该发起机运用正时齿轮形带驱动轮轴凸，凸轮轴直接驱动8个气门，在凸轮轴和气门之间布置了液压挺杆。图3-17顶置凸轮轴4缸发起机的配气机构〔桑塔纳〕3．组成以顶置式为例，配气机构包手帕以下三局部组成：〔1〕气门驱动组：由正时齿轮及凸轮轴组成。〔2〕气门传动组：由挺杆、推杆、摇臂轴及支座、摇臂及调整螺钉等组成。〔3〕气门组：由气门、气门导管、气门弹簧、气门锁片及弹簧等组成。凸轮轴由曲轴经过前端的正时齿轮带动旋转。当凸轮突出分顶起挺杆时气门开启〔图3-18a〕；当突出局部分开挺杆时气门封锁〔图3-18b〕〔a〕气门开启〔b〕气门封锁图3-18顶置式配气机构4．凸轮轴传动方式〔1〕链传动〔图3-19〕在曲轴和凸轮轴上装有链轮，曲轴经过链条驱动凸轮轴。在链条正面有张紧机构和链条导板，应用张紧机构可以调整链条的张力。图3-19链传动〔2〕齿轮带传动〔图3-20〕齿轮带和链条的功用是相反的，为了确保齿轮形带传动的牢靠性，齿轮带和齿形带轮的接触接触周长必需比链传动要长一些。这使齿形带周围零件的布置都遭到制约。关于Ｖ型发起机来说，由于齿形带较长，必需确实地控制齿形带的张力。齿形带的优点是无需润滑，任务噪声小。和链条比拟起来，寿命略差一些，普通要求每10000km改换一次。图3-20图3-20齿轮皮带传动图3-21齿轮传动〔3〕齿轮传动〔图3-21〕下置凸轮轴的汽油机通常用一对正时齿轮传动。在柴油机上凸轮轴中心距普通较大，且需求同时驱动喷油泵，需参与中间惰轮传动。为了使齿轮啮合平顺，减小噪声和磨擦，正时齿轮都用斜齿轮并用不同资料制成。通常小齿轮用中碳钢，大齿轮除柴油机多用钢制外，常用夹布胶木或塑料等。为了保证装配时的配气正时，齿轮上都有正时记号，装配时必需使记号对正。4．气门组〔1〕组成气门组的主要机件有气门、气门弹簧、气门导管等〔图3-22〕。图3-22气门组〔2〕气门间隙气门机构应用凸轮顶压气门使气门开启，然后在弹簧的压力下使气门落座封锁。为了使气门机构能正常任务，必需在气门机构中间保管一定量的间隙，该间隙叫气门间隙〔图3-23〕。图3-23气门间隙在发起机运转时，进气门从熄灭室取得热量发生热变形，使其尺寸变长。思索到热收缩所惹起的尺寸变化，气门机构中必需留的一定的间隙。普通轿车的气门间隙大约在0.2~0.5mm左右〔图3-24〕。图3-24气门间隙的测量在发起机临时任务后，由于气杆端部和气门锥面的磨损，将使气门间隙渐渐地变大，所以必需适外地调