汽车发动机构造与维修课件 项目一 发动机性能评价

汽车发动机构造与维修

2项目一发动机性能评价3项目一学习目标知识目标：①掌握发动机的结构组成；②掌握发动机的工作原理；③掌握发动机的相关技术术语。技能目标：①能够正确使用汽缸压力表测量汽缸压力；②学会查询维修手册和计算发动机的相关技术参数；③能够根据测量、查询和计算得出的数据对发动机性能进行正确评价。4项目一学习情境导入

某客户欲购买一辆2014年出厂已行驶15万公里的二手轿车，为了进一步了解发动机的技术状况，于是将车开到4S店，请求维修技师对发动机性能进行评价。5项目一学习任务分析

汽车在长期使用过程中，由于发动机燃烧室积碳或内部机件的过度磨损而引起发动机工作性能下降。在实际维修作业中发现，汽缸密封性能下降是导致发动机工作性能变坏的最根本原因，而判断汽缸密封性能最简单有效的手段是检测发动机压缩终了的汽缸压力是否合格。所以，本项目的学习任务为：检测发动机的汽缸压力和评价发动机的工作性能。6任务1—1检测发动机的汽缸压力7任务1—1检测发动机的汽缸压力相关知识学习4任务目标1工作任务2任务分析3技能学习5任务实施与考核68任务1—1学习目标知识目标：①掌握发动机的基本结构组成；②明确发动机的工作原理。1情感目标：通过课堂的学习培养学生严谨的治学态度和良好的职业素养，打造大国工匠精神。2技能目标：①学会正确使用汽缸压力表；②能够正确使用汽缸压力表检测汽缸压力。39任务1—1任务引入：

在实际工作中发动机汽缸的密封性能，直接关系到发动机工作性能的发挥，所以，对于判断发动机工作性能的作业时，应首先检测发动机压缩终了的汽缸压力。10任务1—1相关知识学习：一、发动机的基本结构1.发动机的组成

发动机是由多个机构和系统组成的结构复杂的机器，它的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是千差万别的，但是为完成发动机工作循环所需要的基本构造则是大体相同的(图1一1所示)。各类发动机都是由曲柄连杆机构、配气机构、润滑系统、冷却系统、燃油系统、进排气系统及排污净化装置和起动系统等组成。此外，汽油机还包括点火系统。1—油底壳；2—曲轴；3—活塞；4—排气歧管；5—排气凸轮；6—排气门；7—火花塞；8—高压点火线圈；9—进气门；10—进气凸轮轴；11—进气歧管；12—飞轮；13—正时链条；14—链条导板；11任务1—1相关知识学习：（1）曲柄连杆机构

由汽缸体、汽缸盖、活塞、连杆总成、曲轴、飞轮和油底壳等组成，是发动机的能量和运动转换机构。

作用：在作功行程，它把燃气推动活塞作功的直线运动转变成曲轴的旋转运动，向外输出转矩；在进气、压缩和排气三个行程，它把曲轴的旋转运动转变成活塞的直线往复运动，以完成作功的准备工作。

（2）配气机构

由进气门、排气门、摇臂机构、推杆、挺柱、凸轮轴及其传动装置等组成。

作用：使新鲜气体适时充入汽缸并及时从汽缸排出废气。（3）润滑系

由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油粗滤器、机油细滤器及机油散热器等组成。

作用：润滑摩擦件。减小摩擦力和机件的磨损，以及冷却摩擦零件和清洗摩擦表面。（4）冷却系

由水泵、风扇、节温器、水套、散热器等组成。

作用：冷却受热机件，保持发动机在正常工作温度下工作。12任务1—1相关知识学习：（5）进、排气系统及排污净化装置1）进气系统

由空气滤清器与进气导流管和进气歧管组成。

作用

在进气行程将可燃混合气或洁净的空气导入汽缸。2）排气系统

由排气歧管、排气管、消声器等组成。

作用

在排气行程将燃烧完的气体导出并消减其噪声。3）排污净化装置

由催化转换器(氧化催化转换器、三元催化转换器)、二次空气喷射装置、柴油机微粒过滤器、排气再循环(EGR)装置、恒温进气系统、强制式曲轴箱通风装置和汽油蒸发控制装置等组成。

作用

减少汽车污染物向大气中的排放量。（6）起动系

起动机、起动继电器、起动开关及蓄电池等组成。

作用

使发动机达到混合气燃烧作功所需要的转速，从而使发动机从静止状态过渡到稳定运转状态（即怠速）。13任务1—1相关知识学习：（7）燃油系统1）电控汽油机燃油系统

由油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器和喷油器等组成。

作用

向汽缸内提供一定浓度的数量的可燃混合气。2）柴油机燃油系统

由油箱、燃油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器、喷油提前器和喷油器等组成。3）电控柴油机共轨燃油喷射系统

由输油泵、高压供油泵、油轨、喷油阀以及燃油压力传感器和限压阀等组成。

作用

向汽缸内定时、定量、定压地喷射雾化良好的柴油。（8）汽油机点火系

由电源、点火线圈、分电器和火花塞等组成。

作用

使火花塞适时、可靠地产生电火花，点燃汽缸内的可燃混合气。14任务1—1相关知识学习：2.汽车发动机的类型

现代汽车所用的发动机，除个别转子式发动机外，绝大多数是往复活塞式内燃机。其分类如下：

（1）按完成一个工作循环活塞的往复次数不同，分为四行程与二行程发动机；

（2）按冷却方式不同，分为水冷式与风冷式发动机；

（3）按汽缸数不同．分为单缸与多缸发动机(其中多缸发动机又可按汽缸的排列形式分为直列、V形和对置式发动机)；

（4）按所用燃料不同，分为汽油机和柴油机(其中又分为电控汽油机和柴油机；

（5）普通汽油机和柴油机)；按进气是否增压又可分为增压式与非增压式发动机。

现代汽车大多采用四行程、多缸(直列或V形)、水冷式汽油机或柴油机。15任务1—1相关知识学习：二、发动机的工作原理1．单缸四行程汽油机的工作原理

四行程汽油机的活塞每运动四个行程。完成一个工作循环。这四个行程依次称为：进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程，如图l一2所示。16任务1—1相关知识学习：（1）进气行程

活塞在曲轴带动下从上向下运动，此时进气门开启，排气门关闭(如图)。活塞上方汽缸容积不断增大，而使气压不断降低形成一定的真空度。这样，空气便经过滤清器与喷油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入汽缸。（2）压缩行程

进气行程结束后，活塞继续在曲轴带动下从下向上运动(如图)，此时进、排气门均关闭，由于活塞上方汽缸容积逐渐减小，进入汽缸的可燃混合气被压缩（最终可燃混合气都被压缩到燃烧室中），使缸内可燃混合器温度和压力不断升高，并使混合气进一步均匀混合。此时气缸内的压力即为需要测量的气缸压力。17任务1—1相关知识学习：（3）作功行程

当活塞运动到接近压缩行程终了时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，并迅速燃烧，由于此时进、排气门均处于关闭状态，使缸内气体的温度、压力急剧升高，气体膨胀。从而推动活塞从上向下运动(如图)，并通过连杆使曲轴旋转并输出机械能。（4）排气行程

作功行程将近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭状态，活塞在曲轴带动下从下向上运动，废气在自身残余压力(高于大气压)和活塞推力的挤压下，从汽缸内经排气门被排出汽缸。排气行程结束后，进气门再次开启，又开始下一个工作循环。如此周而复始，维持了发动机的连续运转。

发动机工作时，需要连续不断地进行循环，在每个循环中都是依次完成进气、压缩、做功、排气4个行程。如图l一2的弧形箭头所示，从汽车发动机曲轴的前端看，活塞在上、下止点间每移动一个行程，曲轴转过180°。四行程发动机每完成一个工作循环，活塞移动四个行程，曲轴转过两周(720°)。其中进气和作功行程活塞都是从上向下运动；压缩和排气行程活塞都是从下向上运动。18任务1—1相关知识学习：2．单缸四行程柴油机的工作原理

如图l一3所示，同汽油机一样，四行程柴油机的每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程组成的。但由于柴油和汽油使用性能的不同，柴油机在可燃混合气的形成方式、着火方式等方面与汽油机有着较大的区别。19任务1—1相关知识学习：不同之处如下：(1)进气行程

柴油机进入汽缸的是纯空气，而不是可燃混合气。(2)压缩行程

柴油机压缩的是进气行程进入汽缸内的纯空气。由于柴油机压缩比高，压缩终了时缸内气体的温度和压力均高于汽油机。(3)做功行程

柴油机做功行程与汽油机有很大区别。在压缩行程接近终了时，喷油泵泵出的高压柴油(10MPa以上)经喷油器呈雾状喷入汽缸内的高温空气中，柴油迅速吸热、蒸发、扩散并与空气混合形成可燃混合气。由于此时汽缸内的温度远高于柴油的自燃温度(220℃左右)，使可燃混合气边形成边白行着火燃烧，在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功。(4)排气行程

与汽油机的排气行程基本相同。柴油机与汽油机相比，压缩比高，燃油消耗率低，故燃油经济性较好，环保性也较好，且柴油机没有电气和点火系统的故障。但柴油机转速低、质量大、制造和维修费用高。柴油机的这些缺点逐渐得到克服，其应用越来越广，目前部分轿车也采用柴油机。20任务1—1相关知识学习：3．多缸四行程发动机的工作原理

四行程发动机，在其一个工作循环的四个行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是作功的准备行程。因此，单缸发动机的曲轴每转两周，只有半周是由膨胀的燃气作功使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，曲轴的转速在作功行程时，比其他三个行程时要大，因此，曲轴转速时快时慢，发动机运转很不平稳。为此，通常采用多缸发动机来解决这个问题。例如，四缸发动机。曲轴每转两周，各缸都完成了一个工作循环。它在曲轴转动过程中总有一个汽缸在作功推动曲轴转动，从而使曲轴转速变得比较均匀。汽缸数越多，发动机工作越平稳。因此现代汽车基本不用单缸机。用得最多的是四缸、六缸和八缸发动机。21技能1—1—1学习：

汽缸压力是指四行程发动机压缩终了时的汽缸压力。汽缸压力通常与机油粘度、汽缸活塞组配合情况、配气机构调整的正确性、气门的密封性和汽缸垫的密封性等因素有关。所以，通过测量发动机的汽缸压力，可以判断发动机性能的好坏。1.汽缸压力检测设备（1）普通汽缸压力表

汽缸压力表是一种气体压力表（如图1一4中a、b所示），由表头、导管、单向阀和接头等组成。（2）压力传感器式汽缸压力检测仪

如图1一3中c所示，它是利用压力传感器拾取汽缸内的压力信号，经A/D转换器进行模拟型号与数字信号转换，在显示装置上显示出汽缸压力。22技能1—1—1学习：2．汽缸压力检测步骤：（1）运转发动机至正常的工作温度（水温80～90℃，油温70～90℃）；（2）停机后，拆下空气滤清器，用压缩空气吹净火花塞（指汽油发动机）或喷油器（指柴油发动机）周围的灰尘和脏物，然后卸下全部火花塞或喷油器，并按汽缸次序摆放；（3）把汽缸压力表的橡胶接头插在被测汽缸的火花塞孔内，扶正压紧（图1一5所示）；（4）节气门和阻风门置于全开位置，用起动机转动曲轴3～5s，待压力表头指针指示并保持最大压力后停止转动；（5）取下汽缸压力表，记下读数，按下单向阀使压力表指针回零；（6）按上述方法依次测量各缸汽缸压力，每缸测量次数不少于两次，取算数平均值为该缸的汽缸压力值。23技能1—1—1学习：3．汽缸压力检测注意事项（1）不能在凉车时测缸压。由于温度和大气压等因素的影响，只有在发动机达到正常的工作温度时测得的缸压才具有实质性的参考价值；（2）电喷车在测试中必须拆下燃油泵保险或继电器，否则易导致“淹缸”以及缸压偏低的情况；（3）对于汽油机应把点火系次级高压线拔下并可靠搭铁，以防止电击或着火；（4）测试过程中，必须将节气门、阻风门全部打开。否则会由于燃烧室内进气量不足，从而导致缸压偏低；（5）由于缸压测量具有一定的偶然性，只测一次往往不准确，只有经过2～3次测试然后取其平均值，测试结果才有效；（6）测试中起动机运转时间为3～5s，不能过长或过短，时间过长会过多消耗电能和损害起动机，过短则会达不到测试标准。24技能1—1—1任务实施与考核：

学生自由组合每6人为一个小组，每组选出一名负责人，负责人对小组任务进行分配，并带领全组成员在充分掌握上述知识与技能的前提下，完成技能学习任务工单1—1—1。25任务1—2评价发动机的工作性能26任务1—2评价发动机的工作性能相关知识学习4任务目标1工作任务2任务分析3技能学习5任务实施与考核627任务1—2学习目标知识目标：①掌握发动机的相关技术术语；②理解记忆发动机的主要性能指标；③会解释国产发动机的编号。1情感目标：通过课堂的学习培养学生严谨的治学态度和良好的职业素养，打造大国工匠精神。2技能目标：①学会查询维修手册读取发动机气缸压力的标准值；②能够通过对比发动机气缸压力检测值与标准值，对发动机工作性能进行评价并给出维修方案。328任务1—2任务引入：

在实际维修作业中，对发动机气缸压力检测的目的是：通过与维修手册的数据对比评价发动机的工作性能，并对性能变坏的发动机给出维修方案。29任务1—2相关知识学习：一、发动机的技术术语1.发动机的工作循环

发动机的工作过程是一个周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。发动机每一次将热能转变为机械能都必须经过进气、压缩、作功、排气四个连续的过程，每进行一次这样的工作过程就称为一个工作循环(周期)。2.四行程发动机与二行程发动机

曲轴旋转两周，活塞往复四个行程才能完成一个工作循环的，称为四行程发动机。曲轴旋转一周，活塞往复两个行程即完成一个工作循环的，称为二行程发动机。1—曲轴；2—连杆；3—活塞；a—上至点；b—下止点；s—排气门；Va

—汽缸总容积；Vc

—燃烧室容积；Vh—汽缸工作容积；30任务1—2相关知识学习：3.上止点

活塞离曲轴回转中心最远处称为上止点，用a表示(图l一6中a所示)。4.下止点

活塞离曲轴回转中心最近处称为下止点，用b表示(图l一6中b所示)。5.活塞行程

上、下止点间的距离称为活塞行程，用S表示(图l一6中s所示)，单位mm。6.曲柄半径

曲轴连杆轴颈的中心至曲轴主轴颈中心的距离称为曲柄半径，用R表示，显然S=2R。7.汽缸工作容积

上、下止点间汽缸的容积称为汽缸工作容积或汽缸排量，用Vh表示(图l一6中Vh所示)。

式中D——汽缸直径（mm）；S——活塞行程（mm）；Vh——汽缸工作容积（L）。31任务1—2相关知识学习：8.发动机排量

多缸发动机各缸工作容积的之和称为发动机排量或发动机工作容积，用VL表示。若发动机的汽缸数为i，则

9.燃烧窒容积

当活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间容积成为燃烧窒容积，用Vc表示(图l一6中Vc所示)。10.汽缸总容积

当活塞位于下止点时，活塞顶上方的空间容积称为汽缸总容积，用Va表示(图l一6中Va所示)。11.压缩比

汽缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。压缩比表示活塞由下止点运动到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度，用ε表示。

压缩比ε越大．则压缩终了时汽缸内气体的压力和温度就越高。汽油机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)，柴油机压缩比一般为16～22。32任务1—2相关知识学习：二、发动机的主要性能指标

发动机的主要性能指标包括动力性指标(有效转矩、有效功率及发动机转速)、经济性指标(有效燃油消耗率)以及用来评价发动机排气品质和噪声水平的环境指标等。1.有效转矩

发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩，用Me表示，单位为N•m。2.有效功率

发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率，用

表示，单位为kW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。有效转矩

和曲轴转速

可用测功器和转速计测定，然后用以下的公式计算出发动机有效功率：

式中Me——有效转矩，N•m；n——曲轴转速，r／min。33任务1—2相关知识学习：3.发动机转速

发动机曲轴每分钟的转数称为发动机转速，用n表示，单位为r／min。4.有效燃油消耗率

发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率或耗油率（有效燃油消耗率越低，经济性越好），用

表示，单位是g／(kW·h)。

式中GT——发动机每小时耗油量，kg／h；Pe——发动机的有效功率，kW。34任务1—2相关知识学习：三、国产发动机型号编制规则1991年我国重新审定颁布了《内燃机产品名称和型号编制规则》(GB725一1991)。该标准规定内燃机型号由首部、中部、后部和尾部四部分组成(图l一7所示)。35技能1—2—1学习：1．查询维修手册，记录发动机汽缸压力相关信息

在用汽车发动机各汽缸压力应不小于原设计值的85％，每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机应不大于8％，柴油机应不大于10％。大修竣工发动机的汽缸压力应符合原设计规定，每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机不超过8％，柴油机不超过10％。通常各汽车商对生产的车型均有合格标准（见表1－1）。注：桑塔纳AJR发动机，在满足表1—2要求外，同时要求各缸压力最低不得低于750kPa。表1－1部分车型发动机汽缸压力合格标准

36技能1—2—1学习：2．检测结果的分析

如果测得的结果高于原厂标准值，通常是由于汽缸压缩比（压缩比变大）被改