上海工程技术大学汽车发动机实习报告

汽车发动机构造实习报告 一实习目的： 1.加深对汽车构造，特别是发动机构造的认识和理解，提高理性认识，为 后续课程打下良好的基础； 2.使动手能力和对常用工具的适用得到初步锻炼，培养在实际工作中主动 发现问题并解决问题的思维方式； 3.提高对专业的兴趣，能使在今后的学习和工作中进行自发地，持续地， 深入地研究； 4.认识发动机各个组成部件名称； 5.掌握两大机构五大系统的基本组成和工作原理； 6.记录详细的拆装步骤； 7.把握汽车发动机的基本构造与基本工作原理 8. 理解汽车发动机各组成系统的结构与工作原理 二实习内容： 2.1 汽车发动机总体构造认识和拆装 2.1.1 发动机拆装和结构认识 老师带领我们参观了实验室陈列的典型直列式发动机，典型 V 型发动机 ，典型水平对置式发动机，及转子发动机和相关零部件并为我们讲述各种 类型发动机的具体知识，加深我们对发动机的理解和了解。 1 跟拆装汽车底盘一样，我们也是以小组为单位，对一台直列四缸水冷式 发动机进行拆装。拆装的原理是由外到内，由上到下。具体的拆装顺序见 附录一。对于拆下的螺丝和螺帽，为了方便分辨他们，我们用粉笔划分了 专门的区域分类安放，确保做到能对的上号。 发动机总体结构 首先我们先拆发动机外部的部件，EGR 阀的管道，进气歧管，排气歧管 。这时我们发现进气歧管和排气歧管的材料是不一样，排气歧管的材料是 铸钢，而进气歧管的材料是塑料。主要是因为进气时气体的温度较低，而 排气时气体的温度较高，为了方便排热，所以排气歧管用铸钢，进气歧管 用塑料。 当我们拆下 EGR 阀，点火线圈，发动机的顶盖和皮带，发动机的内部就 能清晰的看见了。我们拆的这台发动机是双顶置式凸轮轴，凸轮轴位于缸 盖上。好处在于凸轮轴直接驱动摇臂，省去了挺柱和推杆，使往复运动质 量大大减小。因此适用于高速发动机。但正时传动机构复杂，且为拆装缸 盖造成一定困难。 气门正时是指气门开启和关闭时机，由于气流惯性，为了最大限度发挥 发动机效率，气门开启时机通常不在活塞行程的止动点，进气门开启早于 排气行程上止点，关闭晚于进气行程下止点；排气门开启早于做功行程下 止点，关闭晚于排气行程上止点。 进气门早于排气行程上止点开启，是为了在进气行程开始时进气门能有 较大的开度或较大的进气通过断面，以减小进气阻力，使进气通畅。进气 门晚于进气行程上止点关闭，是为了充分利用进气气流的惯性，在进气迟 3 后角内继续进气，以增加进气量。 排气门早于做功行程下止点开启，是为了在排气门开启时气缸内有较高 的压力，使废气能以很高的速度自由排出，以在极短时间内排出大量废气 。排气门晚于排气行程上止点关闭，是为了利用废气流动的惯性，在排气 迟后角内继续排气，以减少气缸内的残余废气。 接下来我们对活塞进行了拆卸。首先我们将发动机倒置过来，拆解时要 使用橡皮锤轻轻敲打，将活塞敲出来。活塞同样有它的数字标记和方向区 分，所以在拆解之前小组内的场记人员就拍下了活塞的分布图，方便后面 的正确快速安装。 整个活塞主要可以分为活塞顶、活塞头和活塞裙 3 个部分。 活塞的主要作用是承受汽缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆 传给曲轴。此外，活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。 活塞顶是燃烧室的组成部分，因而常制成不同的形状，汽油机活塞顶多采 用平顶或凹顶，以便使燃烧室结构紧凑，散热面积小，制造工艺简单。凸 顶活塞常用于二行程汽油机。柴油机的活塞顶常制成各种凹坑。 活塞头部是活塞销座以上的部分，活塞头部安装活塞环，以防止高温、 高压燃气窜入曲轴箱，同时阻止机油窜入燃烧室；活塞顶部所吸收的热量 大部分也要通过活塞头部传给汽缸，进而通过冷却介质传走。 活塞头部加工有数道安装活塞环的环槽，活塞环数取决于密封的要求，它 与发动机的转速和汽缸压力有关。高速发动机的环数比低速发动机的少， 汽油机的环数比柴油机的少。一般汽油机采用 2 道气环、1 道油环；柴油 机为 3 道气环、1 道油环；低速柴油机采用 34 道气环。为减少摩擦损失 ，应尽量降低环带部分高度，在保证密封的条件下应力争减少环数。 活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙。其作用是引导活塞在汽缸中作往 复运动并承受侧压力。发动机工作时，因缸内气体压力的作用，活塞会产 生弯曲变形，活塞受热后，由于活塞销处的金属多，因此其膨胀量大于其 他各处。此外，活塞在侧压力作用下还会产生挤压变形。上述变形的综合 结果，使得活塞裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。此外，由于活 塞沿轴线方向温度和质量的分布都不均匀，导致了各断面的热膨胀是上大 下小。 在 拆 完 机 油 底 壳 后 ， 就 剩 下 汽 缸 体 了 。 然 后 老 师 让 我 们 研 究 这 台 发 动 机 的 润 滑 系 统 和 冷 却 系 统 ， 并 将 润 滑 循 环 图 （ 附 录 二 ） 和 冷 却 循 环 图 （ 附 录 三 ） 画 出 来 。 对 于 润 滑 系 统 ， 只 要 找 到 它 的 机 油 泵 ， 以 及 机 油 滤 清 器 连 接 的 管 道 ， 就 可 以 画 出 它 的 循 环 图 。 对 于 冷 却 系 统 ， 只 要 找 到 水 泵 ， 以 及 它 所 连 接 的 管 道 ， 就 可 以 画 出 冷 却 循 环 图 。 最 后 一 步 就 是 将 发 动 机 重 新 组 装 回 去 。 这 一 步 是 整 个 实 习 过 程 中 最 考 验 人 的 ， 只 要 有 一 步 的 错 误 就 可 能 导 致 整 个 安 装 过 程 的 停 滞 。 其 中 我 感 觉 最 困 难 的 是 回 装 皮 带 ， 在 这 一 步 过 程 中 需 要 整 个 团 队 的 协 同 合 作 。 分 工 要 严 密 ， 观 察 要 细 致 。 经 过 长 时 间 的 尝 试 和 调 节 后 ， 我 们 组 才 将 皮 带 安 装 上 去 。 在 安 装 过 程 中 ， 还 有 许 多 要 注 意 到 的 地 方 ， 比 如 因 为 我 们 拆 完 的 发 动 机 放 置 了 几 天 ， 发 动 机 内 部 可 能 有 灰 尘 ， 因 此 在 安 装 各 部 件 之 前 都 要 进 行 清 理 以 及 加 涂 加 油 ， 还 得 根 据 汽 车 构 造 实 习 指 导 书 后 各 个 螺 栓 的 力 矩 ， 用 扭 力 扳 手 调 好 相 应 的 数 值 再 安 装 。 5 2.1.2 思 考 题 1、 简 单 描 述 在 实 习 中 的 不 同 类 型 的 发 动 机 特 点 直列发动机： 直列发动机，一般缩写为 L，比如 L4 就代表着直列 4 缸的意思。 直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式，这种布局的发动机的所 有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个气缸盖，同时 其缸体和曲轴的结构也要相对简单，好比气缸们站成了一列纵队。 这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好并且 燃料消耗也较少，当然也意味着制造成本更低。同时，采用直列式气缸布 局的发动机体积也比较紧凑，可以适应更灵活的布局。也方便于布置增压 器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低，并不适合配备 6 缸以上的车型。 V 型发动机： 所谓 V 型发动机，简单的说就是将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一 定夹角布置一起（左右两列气缸中心线的夹角 1 的稀混合气,这样,功率损失不多,节油效果却很显著. （3）全负荷工况-要求发出最大功率 Pemax,=0.850.95 量多 汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时,驾驶员往往需 要将加速踏板踩到底,使节气门全开,发动机在全负荷下工作,显然要求发 动机能发出尽可能大的功率,即尽量发挥其动力性,而经济性要求居次要地 位.故要求化油器供给 Pemax 时的 值. （4）起动工况-要求供给极浓的混合气 =0.0.6 量少. 因为发动机起动时,由于发动机处于冷车状态,混合气得不到足够地预热, 汽油蒸发困难.同时,由于发动机曲轴被带动的转速低,因而被吸入化油器 喉管内的空气流速较低.难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出.既使 是从喉管流出汽油,也不能受到强烈气流的冲击而雾化,绝大部分呈油粒状 态.混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上,不能随气流 进入气缸.因而使气缸内的混合气过稀,无法引燃,因此,要求化油器供给极 浓的混合气进行补偿,从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽,以保证 发动机得以起动. （5）怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转,此时 混合气燃烧后所作的功,只用以克服发动机的内部阻力,使发动机保持最低 转速稳定运转.汽油机怠速运转一般为 300700r/min,转速很低,化油器内 空气流速也低,使得汽油雾化不良,与空气的混合也很不均匀.另一方面,节 气门开度很小,吸入气缸内的可燃混合气量很少,同时又受到气缸内残余废 气的冲淡作用,使混合气的燃烧速度,因而发动机动力不足.因此要求 提供较浓的混合气 =0.0.8 . （6）加速工况 发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程.要求混合气量要突增,并保 证浓度不下降.当驾驶员猛踩踏板时,节气门开度突然加大,以期发动机功 率迅速增大.在这种情况下,空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大. 汽油供油量,也有所增大.但由于汽油的惯性空气的惯性,汽油来不及足够 地以喷口喷出,所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多,致使混合 气过稀.另外,在节气门急开时,进气管内压力骤然升高,同时由于冷空气来 不及预热,使进气管内温度降低.不利于汽油的蒸发,致使汽油的蒸发量减 少,造成混合气过稀.结果就会导致发动机不能实现立即加速,甚至有时还 会发生熄火现象. 为了改善这种情况,就应该采取强制方法.在化油器节气门突然开大时, 强制多供油,额外增加供油量,及时使混合气加浓到足够的程度. 2. 化油器共有哪些系统组成？并说明各个系统的工作原理。 主供油系统：加设空气量孔，引入少量空气，适当降低吸油真空度，借 以适当地抑制汽油流量的增长率，使混合气的规律变为由浓到稀，以符合 9 理想化油器特性的要求 怠速系统：通过节气门开度来达到相应要求 加浓系统：当节气门开启时，摇臂转动，带动拉杆和推杆一同向下移动 ，只有在节气门开度达到 8085时，推杆才开始顶开加浓阀。于是汽 油便从浮子室经加浓阀和加浓量孔 1 流入主喷管，与从主量孔来的汽油汇 合，一起由主喷管喷出。这样便增加了汽油的供给量。使混合气加浓。正 确地选择加浓量孔的尺寸，便可保证在大负荷范围内混合气由稀转浓，直 到全负荷所需的最大浓度。 当节气门开度减小时，拉杆与推杆上移，加浓阀在弹簧作用下关闭加浓进 油口。 真空式加浓系统：在中等负荷时，如果发动机转速不是很低，喉管前面 的压力几乎等于大气压力 P0；而气门后的压力入则比大气压力小很多，因 此在真空度的作用下，活塞压缩了弹簧以后，处于最上面的位置。此时加 浓阀被弹簧压紧在进油口上，即真空式加浓系统不起作用。 当转变到大负荷时，节气门后的压力增加，则真空度减小到不能克服弹簧 的作用力，于是弹簧伸张而使推杆和活塞下落，推开加浓阀，额外的燃油 便经加浓量孔流入主喷管中，以补偿主量孔出油的不足，使混合气加浓。 加速系统：当节气门开度减小时，摇臂逆时针回转，带动拉杆、连接板 、活塞杆及活塞向上移动，泵腔内产生真空度，汽油便自浮子室经进油阀 充入泵腔。 当一般地增加负荷时，即节气门缓慢地开大时，活塞便缓慢地下降，泵腔 内形成的油压不大，进油阀关闭不严密，于是燃油又通过进油口流回浮子 室，加速系统并不起作用。 但是当节气门迅速地开大时，由于活塞下移很快，泵腔油压迅速增大，使 进油阀紧闭，同时顶开出油阀 5、，泵腔内所贮存的汽油便从加速量孔?喷 入喉管内，加浓混合气。这种加浓作用只是一时的，当节气门停止运动后 ，即使保持的开度很大，加速泵也不再供油。 起动系统：通过风阻大小达到相应要求 2.3 典型汽油机冷却及润滑系统 2.3.1 典型汽油机冷却及润滑系统 发动机冷却系统是将汽车发动机工作时高温零件所吸收的热量及时带走 ，使它们保持在正常的温度范围内工作的装置。 水冷发动机的汽缸盖和汽缸体上都铸有冷却水套，水泵将冷却液自散热 器中吸出并加压输送到汽缸体水套，冷却液吸收汽缸体的热量温度升高， 继而流到汽缸盖水套，冷却缸盖后从汽缸盖顶部的节温器流到散热器中， 由于电动风扇的强力抽吸，空气由前向后高速通过散热器，因而受热后的 冷却液在流经散热器的过程中，热量不断散发到大气中去，使冷却液得到 冷却，被冷却的冷却液流到散热器的下水室后，在水泵的作用下重又流回 到发动机中，由此不断循环，使在高温条件下工作的零部件不断得到冷却 。 11 发动机润滑系统：发动机工作时，摩擦表面（如曲轴轴颈与轴承，凸轮 轴轴颈与轴承，活塞环与气缸壁，正时齿轮副等）之间以很高的速度作相 对运动，金属表面之间的摩擦不仅增大发动机内部的功率消耗，使零部件 工作表面迅速磨损；摩擦所产生的热量还可能使某些工作零件表面熔化， 导致发动机无法正常运转。因此为保证发动机的正常工作，必须对发动机 内相对运动部件表面进行润滑，也就是在摩擦表面覆盖一层润滑剂（机油 或油脂），使金属表面之间间隔一层薄的油膜，以减小摩擦阻力、降低功 率损耗、减轻磨损，延长发动机使用寿命。 2.3.2 思 考 题 1.汽 车 发 动 机 的 冷 却 系 统 由 那 些 部 件 组 成 ？ 如 何 控 制 其 大 小 循 环 ？ 主 要 由 水 泵 、 散 热 器 、 节 温 器 、 风 扇 、 风 扇 控 制 机 构 、 百 叶 窗 、 水 套 、 补 偿 水 箱 （ 即 膨 胀 水 箱 ） 、 冷 却 液 温 度 表 及 冷 却 液 温 度 警 报 装 置 等 组 成 。 循 环 图 见 附 录 三 2. 润 滑 的 方 式 有 几 种 类 型 ？ 汽 车 发 动 机 润 滑 系 统 中 的 各 部 件 分 别 用 哪 些 润 滑 方 式 ？ 压 力 润 滑 :利 用 机 油 泵 ,将 具 有 一 定 压 力 的 润 滑 油 源 源 不 断 地 送 往 摩 擦 表 面 。 例 如 ， 曲 轴 主 轴 承 、 连 杆 轴 承 及 凸 轮 轴 轴 承 等 处 承 受 的 载 荷 及 相 对 运 动 速 度 较 大 ， 需 要 以 一 定 压 力 将 机 油 输 送 到 摩 擦 面 的 间 隙 中 ， 方 能 形 成 油 膜 以 保 证 润 滑 。 飞 溅 润 滑 :利 用 发 动 机 工 作 时 运 动 零 件 飞 溅 起 来 的 油 滴 或 油 雾 来 润 滑 摩 擦 表 面 的 润 滑 方 式 称 为 飞 溅 润 滑 。 这 种 润 滑 方 式 可 使 裸 露 在 外 面 承 受 载 荷 较 轻 的 气 缸 壁 ， 相 对 滑 动 速 度 较 小 的 活 塞 销 ， 以 及 配 气 机 构 的 凸 轮 表 面 、 挺 柱 等 得 到 润 滑 。 定 期 润 滑 ： 发 动 机 辅 助 系 统 中 有 些 零 件 则 只 需 定 期 加 注 润 滑 脂 （ 黄 油 ） 进 行 润 滑 ， 例 如 水 泵 及 发 电 机 轴 承 就 是 采 用 这 种 方 式 定 期 润 滑 。 近 年 来 在 发 动 机 上 采 用 含 有 耐 磨 润 滑 材 料 （ 如 尼 龙 、 二 硫 化 钼 等 ） 的 轴 承 来 代 替 加 注 润 滑 脂 的 轴 承 。 3. 润 滑 系 统 由 那 些 部 件 组 成 ？ 安 全 阀 ， 旁 通 阀 ， 止 回 阀 各 有 何 作 用 ？ 组 成 部 件 ： 润 滑 泵 ， 控 制 模 块 ， 分 配 阀 ， 安 全 阀 ， 管 路 等 组 成 。 安 全 阀 起 报 警 指 示 作 用 ， 如 管 路 堵 塞 。 旁 通 阀 负 责 输