构造幻灯(上)(2004)

汽车构造 总论第一篇汽车发动机第二篇汽车传动系第三篇汽车行驶系第四篇汽车转向系与制动系第五篇汽车车身及附属设备 编制 罗虹1999 8 学习 汽车构造 的基本要求 1 组成汽车由哪些基本部分构成 各构成部分又包括哪些总成 各总成又包括哪些零件 学习 汽车构造 后 应能将汽车的结构层层分解 心中有数 2 功能及工作原理汽车各组成部分 包括总成 零件 的作用是什么 它是怎样实现 完成 它的功能 在此基础上 理解汽车零件的结构形式 理解汽车的装配 调整 维护的相关基本知识 3 类型汽车的型式多种多样 各总成的型式也是多种多样 它们有哪些基本类型 各基本类型的特点是什么 这是全面掌握汽车构造必须注意的 以此为基础 有助于进一步学习和理解本课中未提及的一些汽车构造 4 认识通过阅读课本上的图和观察实物及实物模型 认识汽车的总成及主要零件 这个 认识 包括认识实物及名称 总论 一 国内外汽车工业概况二 汽车类型三 国产汽车产品型号编制规则四 汽车总体构造五 汽车行驶基本原理复习思考题 二 汽车类型 1 按用途分为轿车 按发动机排量分 微型 普通级 中级 中高级 高级轿车运输汽车客车 按总长度分 微型 轻型 中型 大型 特大型客车货车 按总质量分 微型 轻型 中型 重型货车竞赛汽车特种用途汽车娱乐汽车特种作业汽车消防车 救护车 工程车 2 按动力装置分为活塞式内燃机汽车电动汽车复合动力汽车燃气轮机汽车3 按行驶道路条件分为公路用车非公路用车 越野汽车 4 按行驶机构特征分为轮式汽车驱动型式符号 n m 车轮总数 驱动轮数 其它型式的车辆 履带式 雪撬式 气垫式 步行机构式车辆 三 国产汽车产品型号编制规则 GB 企业自订代号用途特征代号结构特征代号产品序号主参数代号车辆类别企业代号 三大总成 发动机 Engine 底盘 chassis 车身 body 四大总成 发动机 底盘 车身 电气设备 五 汽车行驶的基本原理汽车在前进方向上受到的外力滚动阻力 RollingResistance 产生原因 车轮及路面的变形 车轮与路面间的磨擦 阻力 F空气阻力 AerodynamicResistance 产生原因 空气与汽车的相互运动 上坡阻力 GradeResistance 产生原因 汽车重力的分力 驱动力 牵引力 Ft TractiveEffort 路面作用于驱动轮上的圆周力 四 汽车的总体构造 图0 4 V Mt Ft F时 汽车加速运动 Ft F时 汽车匀速运动 Ft F时 汽车减速运动 限制驱动力的因素 1 驱动轮 DrivingWheel 上的转矩Mt发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩Mt驱动轮对路面作用一个力Fo 路面对车轮的反作用力即为驱动力Ft Ft Fo Mt rrrr 轮胎滚动半径2 附着力F 附着作用轮胎与路面的摩擦作用 路面凸起部对轮胎的抗滑作用 附着力F 附着力是由于附着作用 轮胎与路面间可能提供的最大作用力 附着力取决于附着系数 车轮的正压力G 即F G 附着系数 反映了路面 轮胎的一个重要特性 驱动力与附着力的关系Ft F G 复习思考题 一 国产汽车型号怎样编制 二 汽车有哪几大总成 三 汽车行驶时受到哪些力的作用 四 哪些因素影响 限制汽车的驱动力 五 附着力与驱动力有何不同 它们有什么关系 第一篇汽车发动机 第一章汽车发动机的工作原理和总体构造第二章曲柄连杆机构第三章配气机构第四章汽油机供给系第五章柴油机供给系第六章发动机排气的净化第七章发动机冷却系第八章发动机润滑系第九章发动机点火系第十章发动机起动系 2个机构 5个系统 第一章汽车发动机的工作原理和总体构造 第一节发动机分类第二节四冲程发动机工作原理第三节二冲程发动机工作原理第四节发动机的总体构造第五节发动机主要性能指标与特性第六节内燃机产品名称和型号编制规则 第一节发动机分类 热力发动机内燃机 Internal combustionEngine 活塞式内燃机 燃气轮机外燃机 蒸汽机活塞式内燃机分类按活塞运动方式分为按工作循环分为按所用燃料分为按冷却方式分为 第二节四冲程 Four Stroke 发动机工作原理 一 汽油机 GasolineEngine 1 基本参数及术语 图 图1 2 活塞行程S气缸工作容积 气缸排量 Vh发动机工作容积 发动机排量 VL燃烧室容积Vc气缸总容积VaVa Vh Vc压缩比 Va Vc 2 汽油机的工作循环 图 3 压缩比 CompressionRatio 定义 Va Vc 越大 压缩终了时的压力越大 温度越高 燃烧速度越快 因此 发动机功率 Power 越大 油耗率 SpecificFuelConsumption 越低 过大 易产生爆燃 Deflagrate 易产生表面点火 爆燃 爆震 离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧 表面点火 由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种不正常燃烧 化油器式发动机的压缩比 一般为6 9 柴油发动机的压缩比 一般为16 22 二 柴油机 DieselEngine 1 柴油的主要特点粘度大 不易蒸发 自燃温度低 2 柴油机工作循环与汽油机相同3 柴油机与汽油机主要不同点 图1 4 混合气形成 柴油机不用化油器 燃油直接喷射入气缸内 点火方式 压燃 无点火系统 4 柴油机的特点压缩比高柴油机16 22 汽油机为6 9 最高转速较低柴油机2500 3000rpm 汽油机4000 7000rpm 热效率较高柴油机为30 42 汽油机为20 38 油耗较低比汽油机低约30 质量较大制造 维修费用高喷油泵 喷油器的制造难度大振动 噪声较大工作粗暴排气污染小过量空气系数大 燃烧比较完全 CO HC NOx的排放量较少 三 发动机运转平稳问题曲轴每转两周 1个气缸作功1次 曲轴转速是不均匀的 发动机运转是不平稳的 飞轮转动惯量越大 越平稳缸数越多 越平稳 第三节二冲程 Two Stroke 发动机工作原理 一 二冲程汽油机 Two StrokeGasolineEngine 工作原理1 工作循环 图 图1 5 第一行程 活塞向上 压缩 进气 进入曲轴箱 第二行程 活塞向下 燃烧作功 换气 缸内进气 排气 2 结构无进 排气阀 进气孔 排气孔 扫气孔均由活塞开 闭 活塞顶部为一特殊形状 以利换气 3 特点功率大理论上为四冲程发动机的2倍 实际为1 5 1 6倍 运转平稳每两次行程就有一次作功 结构简单 质量小无配气机构使用 维修方便燃油经济性差换气时有部分新鲜可燃混合气随废气被排出排气污染大 二 二冲程柴油机工作原理 图1 7 与二冲程汽油机的主要不同之处进入缸内的是空气而不是可燃混合气 因此可方便地增大进气量 如用扫气泵 进气充分 燃油经济性好 进气不经过曲轴箱 无火花塞 有喷油系统 结构较复杂 第四节发动机的总体构造 2个机构 曲柄连杆机构配气机构5个系统 供给系点火系冷却系润滑系起动系 第五节发动机主要性能指标与特性 一 主要性能指标有效转矩 EffectiveTorque Te发动机通过飞轮对外输出的转矩 有效功率 EffectivePower Pe发动机通过飞轮对外输出的功率 燃油消耗率 SpecificFuelConsumption ge发出1Kw有效功率 1h内所消耗的燃油量 g kw h 二 主要特性转速特性 主要性能指标随发动机转速变化的规律 发动机外特性节气门全开时的转速特性 图1 18 发动机部分特性节气门部分开启时的转速特性 三 发动机工况 工作状况 发动机工况通常用负荷与转速表示负荷发动机发出的功率与同一转速下可能发出的最大功率之比 用百分数表示 同一转速下 节气门开度越大 负荷越大 但二者不成比例 注意 负荷与功率的概念不可混淆 负荷与载荷的概念不可混淆 第六节内燃机产品名称和型号编制规则 GB725 91 内燃机产品名称均按所采用的燃料命名 如 汽油机 柴油机 双燃料发动机 内燃机型号 例 165F R175A JL472Q 1E65F 4100Q 第一章复习思考题 一 四冲程依次是哪四个行程 二 活塞行程 工作容积 排量 燃烧室容积 气缸总容积 压缩比 分别指什么 三 压缩比的大小对发动机的性能有什么影响 四 什么是爆燃 五 汽油机和柴油机有哪些主要不同之处 六 二冲程发动机的工作循环是怎么的 与四冲程发动机比较 它有什么特点 七 什么叫发动机的速度特性 外特性 部分特性 八 四冲程汽油机有哪 个机构 个系统 九 什么叫发动机负荷 十 内燃机如何编制型号 第二章曲柄连杆机构 第一节概述第二节机体组第三节活塞连杆组第四节曲轴飞轮组 第一节概述 一 功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩 以向工作机械输出机械能 力 转矩 直线运动 转动 二 组成 图2 1 图 机体组 图2 7 活塞连杆组 图2 19 曲轴飞轮组 图2 47 三 工作条件高温 高压 高速 化学腐蚀 四 受力分析取该机构为研究对象 受到的力主要有 气体作用力Fp 图2 1 作功行程 Fp 侧压力Fp2 周向力S 径向力R压缩行程 Fp 侧压力Fp2 周向力S 径向力R前半程 加速运动 后半程 减速运动 往复惯性力与离心力 图2 2 由于惯性力方向与加速度方向相反 所以 上半程 往复惯性力方向向上 下半程 往复惯性力方向向下 离心力在垂直方向上的分力与往复惯性力方向一致 影响往复惯性力的因素 活塞 活塞销连杆小头的质量 曲轴转速 影响离心力的因素 曲柄半径 旋转质量 曲轴转速 摩擦力 第二节机体组 图 一 气缸体 EngineBlock 缸体实际上常包括气缸体和曲轴箱 Crankcase 两个部分 三种结枸型式 图2 3 一般式 刚性及强度差 工艺性好龙门式 刚性及强度较好 工艺较差隧道式 刚性及强度好 曲轴主轴承用滚动轴承 主要结构 图2 7 各种孔 气缸孔 主轴孔 凸轮轴孔 润滑油道 附件孔等 冷却系统的结构 水冷发动机缸体有冷却水道 水套 风冷发动机缸体有散热片气缸排列型式 图2 6 图2 8 不同的排列型式 L型 V型 P型 使缸体的结构形状各异 材料及毛坯成形工艺材料 合金铸铁 铝合金 成形工艺 铸造缸套 图2 10 采用气缸套可节省优质耐磨材料 并且方便维修 干缸套 缸套不与冷却水直接接触 图 湿缸套 缸套与冷却水直接接触 二 气缸盖 CylinderHead 气缸衬垫 CylinderHeadGasket 功用与缸体一起形成燃烧室主要结构 图2 11 图2 12 图2 13 燃烧室 冷却水套 润滑油道 火花塞孔 气门座 类型单体缸盖 变形小 密封好 易更换 发动机总尺寸大 块状缸盖 整体缸盖 材料合金铸铁 铝合金燃烧室形状 图2 13 楔形燃烧室 盆形燃烧室 半球形燃烧室 气缸衬垫 图2 14 密封气缸上部三 油底壳 机油盘 OilPan 图2 15 功用贮存润滑油 封闭曲轴箱 材料与加工工艺钢板 冲压结构后部深 使机油泵能吸到油 挡油板 防止油的波动过大 放油塞 换油时排放润滑油 四 发动机支承 图2 16 支承形式三点支承 四点支承 支承材料橡胶等弹性材料支承的作用减小发动机振动对汽车及乘员的影响 消除车架振动变形对发动机的影响 第三节活塞连杆组 Pisten and connecting rodAssembly 组成 图2 19 活塞 活塞环 活塞销 连杆 一 活塞 Piston 作用承受并传递气体作用力 其顶部参与组成燃烧室 工作条件高温 使材料强度下降 热膨胀影响配合 高压 使侧压力大 磨损加剧 变形 交变载荷 要求质量小 热膨胀小 导热性好 耐磨 材料铝合金 质量小 但热膨胀严重 构造 图2 20 顶部 头部 裙部 头部与裙部以最下一道环槽为界 顶部 形状与燃烧室型式相关 图2 21 头部 作用 a 承受 传递气体压力 b 与活塞环一起起密封作用 c 传递热量 结构 气环槽 油环槽 有的有隔热槽 有的有环槽护圈 图2 22 裙部 作用 a 导向 b 承向侧压力 活塞有变成椭圆 长轴在活塞销轴线方向 的趋势 图2 23 原因 a 在气体压力与活塞销支承反力作用下的变形 b 在气缸壁侧压力作用下的变形 c 活塞销座材料堆积 该部位热膨胀量较大 控制 补偿活塞热膨胀的措施a 裙部加工成 长轴垂直于销孔轴线的 椭圆形 b 部分外表面下陷0 5 1mm 图2 24c c 制作为上小下大的形状 d 开 T 或 形槽 以减小传至裙部的热量 图2 24 e 加恒范钢片 SteelStrut 或筒式钢片 图2 25 图2 26 图2 27 f 油冷活塞 图2 28 活塞销孔销孔座 作用是将活塞顶部的气体作用力传给活塞销 卡环槽 放置弹性卡环 对活塞销轴向定位 孔轴线位置 对中布置 偏离活塞中心布置 图2 29 活塞间隙 Clearance 指活塞与缸壁之间的间隙 间隙过大 易发生 敲缸 过小 易 拉缸 间隙受活塞的变形影响 上述各控制膨胀的措施都是控制间隙的措施 拖板式活塞 图2 30 作用 减小质量 增大裙部弹性 为配重块或主轴承座让开空间 二 活塞环 PistonRing 作用 图 气环 CompressionRing 密封 图2 31 传热油环 OilRing OilContronRing 刮油 涂油气环 CompressionRing 常用2道环 第一道环 UpperCompressionRing 第二道环 LowerCompressionRing 材料 合金铸铁切口形状 图2 32 各种形状有不同的工艺性 密封性 断面形状 图2 33 图2 35 图2 36 各种形状有不同的工艺性 导热性 泵油作用 图2 34 密封性 刮油作用 油楔形成等 扭曲环 可防止泵油作用 增加密封性 且有刮油作用 油环 OilRing OilContronRing 图2 37 图2 38 图2 39 普通环组合环 刮油作用强 对气缸形状适应性好 质量小 回油通道大 成本高 三 活塞销 PistonPin 图2 40 图2 41 全浮式 配合 图 活塞销在活塞销孔和连杆小头孔中均可转动 四 连杆 ConnectingRod 图 小头衬套 集油孔 槽 杆身 工 字型断面大头 图 连杆盖 ConnectingRodBearingCap 连杆螺栓平切口 图2 43 斜切口 大头尺寸大于缸径时用 连杆盖的定位 图2 44 V型发动机的连杆 图2 46 并列连杆主副连杆叉形连杆 第四节曲轴飞轮组 组成 图2 47 曲轴 飞轮 正时齿轮 起动爪 皮带轮 一 曲轴 Crankshaft 图2 48 主要结构主轴颈 曲柄 连杆轴颈 曲柄销 前端轴 后凸缘支承形式全支承 每个曲拐两端都有主轴颈 非全支承 材料合金钢 模锻 球墨铸铁 铸造 润滑油道 缸体 主轴颈 连杆轴颈平衡块平衡因质量不对称而引起的离心力及由离心力产生的力矩 图2 51 前端主要部件正时齿轮 CrankshaftGear 皮带轮 起动爪 图2 53 后端凸缘 装飞轮 Flywheel 图2 47 回油螺纹 图2 54 轴向定位考虑到热膨胀 限制曲轴轴向窜动的两个定位面应尽量接近 曲拐位置布置 要求 连续作功的两缸相距尽量远 以减轻主轴承载荷 避免进气重叠 作功间隔均匀 以保证发动机运转平稳 发火间隔角 720 i 缸数 i 发火间隔角720 4 180 个曲拐在同一平面上 图2 55 i 发火间隔角720 6 120 个曲拐在三个平面上 图2 56 发火次序 FiringOrder 四缸1 2 4 31 3 4 2六缸1 5 3 6 2 4 常用 1 4 2 6 3 5二 曲轴扭转减振器 Damper 减振原理型式橡胶摩擦式 图2 58 干摩擦式 图2 59 粘液摩擦式 硅油减振器 图2 60 三 飞轮 Flywheel 图2 47 作用贮存能量以带动机构越过上 下止点 克服短时超载 离合器的驱动件要求转动惯量大 质量小 发火正时记号标示1缸在上止点时的曲轴位置 图2 61 动平衡 第二章复习思考题 一 曲柄连杆机构有什么功用 它由哪些主要零件组成 二 曲柄连杆机构主要受到哪些力的作用 力的方向和作用结果是怎样的 三 用缸套有何作用 什么是干缸套 湿缸套 四 活塞为什么加工成椭圆形 其椭圆长轴在什么方向 五 铝活塞中的钢片或钢筒有何作用 六 气环 油环的作用分别是什么 你能识别它们吗 七 扭曲环有何优点 怎样确定其装配方向 八 什么是活塞销的 全浮式 配合 它有什么优点 九 曲轴在轴向是怎样定位的 十 什么是全支承式 非全支承式曲轴 十一 曲轴的前 后端通常有些什么主要零件 十二 发动机的发火次序应满足什么要求 十三 曲轴扭转减振器的作用和基本原理是什么 第三章配气机构 作用根据工作循环的要求 定时开启 关闭进 排气门 充气效率 充气系数 M 实际充入质量 v M 在进口状态的充满质量 v v越大 功率越大 提高充气效率 v是发动机设计制造所追求的目标之一 很多结构装置都是为了提高充气效率 v 第一节配气机构的布置及传动 图 一 气门 Valve 的布置型式顶置式 图3 1 侧置式 图3 2 二 凸轮轴 Camshaft 的布置型式 图 下置式 OHV OverheadValve 凸轮轴位于曲轴箱中部 气缸以下 图3 1 中置式凸轮轴位于缸体上部 图3 4 上置式 OHC OverheadCamshaft 凸轮轴位于气缸盖上面 图3 5 图3 6 三 凸轮轴传动方式 图 齿轮 TimingGears 传动用于下置式链 SprocketsandTimingChain 传动 图3 7 用于中置式 上置式 噪声较大齿形皮带 SprocketsToothedBelt 传动 图3 8 用于中置式 上置式四 每缸气门数及排列方式 门 门 图3 9 五 气门间隙 图3 1 考虑热变形 气门与其传动机构之间留有间隙 气门间隙过小 发动机热态时漏气 气门间隙过大 产生撞击 开启量小 开启时间短 第二节配气相位 ValveTiming 配气相位进排气门的实际开 闭时刻及开启持续时间 配气相位图 ValveTimingDiagram 图3 10 用相对于上 下止点曲拐位置的曲轴转角来表示配气相位的环形图进气门提前开启 保证进气行程开始时进气门已开大 进气门延迟关闭 利用气流惯性和压力差继续进气 排气门提前开启 利用缸内压力排气 使排气行程开始时排气门已开大 排气门延迟关闭 利用缸内压力继续排气 利用气流惯性继续排气 气门重叠角进 排气门同时开启的曲轴转角 第三节配气机构的零件和组件 组成 气门组 气门传动组一 气门组组成 图3 11 图 气门 气门导管 气门座 气门弹簧 气门 Valve 图3 12 图3 13 头部形状 头部与杆部的过渡圆角 气门锥角等结构对进 排气阻力均有影响 气门导管 ValveGuideBush 图3 15 起导向作用气门座 ValveBase ValveSeat 图3 15 气门弹簧 ValveSpring 图3 16 每个气门同心安装内外两个不同旋向的螺旋弹簧 固定方式 图3 14 使气门缓慢旋转的机构 PositiveValveRotator 图3 17 可使气门相对气门座缓慢旋转 有阻止沉积物形成的自洁作用 二 气门传动组 组成 齿轮传动方式 正时齿轮 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂凸轮轴 Camshaft 图3 18 主要结构轴颈支承在缸体凸轮控制气门偏心轮驱动汽油泵螺旋齿轮驱动分电器 机油泵支承型式每两个轴颈之间有 个凸轮 1个缸 图3 18 或每两个轴颈之间有 个凸轮 2个缸 图3 19 轴颈尺寸为装配方便 径向尺寸大于凸轮 且由前至后顺次减小 凸轮相对角位置按发火次序排列 图3 18 图3 19 轴向定位两定位面相距很近 以免热膨胀的影响 图3 22 正时齿轮及其正确装配位置齿轮上有正时记号 图3 21 挺柱 挺杆 ValveLifter 图3 23 挺柱在缸体的导向孔中上 下移动 挺柱底部的微凸和凸轮工作面的微小锥度 使挺柱上下移动时也不时转动 液压挺柱 图3 25 图3 26 消除热膨胀对气门开 闭的影响 取消气门间隙 减小噪声 推杆 Pushrod 图3 27 摇臂 RockerArm 图3 29 图3 28 第三章复习思考题 一 什么是充气效率 二 配气机构中有哪些主要零件 配气机构有哪些类型 三 进 排气门通常哪个头部直径大 为什么 四 什么叫配气相位 什么叫配气相位图 五 为什么进 排气门要提前开启 延迟关闭 六 点火次序与凸轮的结构有什么关系 七 正时齿轮上为什么要有正时记号 八 凸轮轴上有哪些主要结构 各有什么用途 九 液压挺柱的工作原理和工作特点是怎样的 第四章汽油机燃油供给系第一节供给系的组成及燃料一 作用组成1 燃油供给装置 油箱 汽油泵 汽油滤清器 油管 2 空气供给装置 空气滤清器 3 可燃混合气形成装置 化油器 4 可燃混合气供给及废气排出装置 进气管 排气管 消声器 第四章汽油机燃油供给系 FuelSystem 第一节供给系的组成及燃料一 作用组成 图4 1 1 燃油供给装置 油箱 FuelTank 汽油泵 FuelPump 汽油滤清器 FuelFilter 油管 Fuelpipe 2 空气供给装置 空气滤清器 AirCleaner 3 可燃混合气形成装置 化油器 Carburetor 4 可燃混合气供给及废气排出装置 进气管 IntakeManifold 排气管 ExhaustManifold 消声器 Muffler 二 汽油 Gasoline Gas 1 主要性能指标蒸发性 Volatility 10 馏出温度 影响发动机冷起动性 50 馏出温度 影响发动机加速性能 工作稳定性 90 馏出温度 影响燃烧完全 油耗 对润滑油的损坏 热值每 kg燃料燃烧产生的热量 抗爆性 AntiknockQuality 避免产生爆燃的能力 亦抗自燃的能力 2 辛烷值 OctaneRating 辛烷值是评价抗爆性的指标参数 标准燃料由异辛烷 抗爆性好 辛烷值为100 和正庚烷 抗爆性差 辛烷值为0 组成 汽油的辛烷值与汽油的抗爆性相同的标准燃料中的异辛烷值含量的百分比例 如70 85 90 93 97 汽油代号66号70号85号90号93号97号马达法辛烷值 MON 不小于667085研究法辛烷值 RON 不小于909397马达法辛烷值发动机在油门全开和高速运转时的抗爆性 研究法辛烷值发动机在低速至中速运行时的抗爆性 含铅汽油中添加有四乙铅 可提高其抗爆性 第二节简单化油器与可燃混合气的形成 作用化油器是将汽油雾化的装置 为加速汽油的蒸发 先将其雾化 简单化油器的工作原理和工作过程 图4 2 第三节可燃混合气成分与发动机性能的关系 可燃混合气 CombustibleMixture ExplosiveMixture 成分的表示空燃比 Air fuelRatio A F 理论空燃比14 7空燃比 14 7为 理论混合气 TheoreticallyCorrectMixture StoichiometricMiture 空燃比 14 7为 稀混合气 LeanMixture 空燃比 14 7为 浓混合气 RichMixture 过量空气系数 Air excessFactor 1为理论混合气 1为稀混合气 1为浓混合气 一 混合气成分对发动机性能的影响 图4 4 1 混合气偏稀时 油耗率最低 原因 混合不是绝对均匀的 偏稀可使氧气足够 2 混合气偏浓时 功率最大 原因 燃烧速度高 散失热量小 3 混合气过稀或过浓 油耗率都将增大 功率都会减小 甚至不能燃烧 混合气成分 应控制在对应 油耗最低 和 功率最大 之间的范围 理论混合气 不是 理想的混合气 4 不同的发动机 或同一发动机在不同的节气门开度 其油耗最低的 及功率最大的 是不同的 简单化油器特性与理想化油器特性 图4 5 图4 3 二 汽车发动机工况对可燃混合气成分的要求 车用发动机的工作特点工况变化范围大 负荷0 100 工况变化频繁 变化速度有时很大 大部分为中等负荷工况 各种工况对混合气成分的要求1 稳定工况 发动机热态 无转速或负荷的突然变化 怠速和小负荷 要求 较小 以保证正常燃烧 中等负荷 要求 较大 以使油耗较低 大负荷和全负荷 要求 较小 以满足功率要求 2 过渡工况冷起动 要求 极小 0 2 0 6 以使发动机能起动 暖机 逐渐增至怠速时的 要求 加速 要求额外增加燃油 以使能及时加浓 第四节化油器的各工作系统 化油器 Carburettor 的工作系统 主供油系统 MainMeteringSystem 怠速系统 IdleSystem 加浓系统 PowerSystem 加速系统 Accelerator pumpSystem 起动系统 ChokeSystem 一 主供油系统 MainMeteringSystem 功用 使混合气随节气门开度加大而逐渐变稀 采用 降低主量孔处真空度 的方案结构 加通气管 上设空气量孔 图4 6 原理 大气压P0 通气管压力Pk 喉管处压力Ph l出油量取决于量孔两端的压力差 而简单化油器的压力差 Ph P0 Ph主供油系统的压力差 Pk P0 Pk Pk Ph Pk Ph 即主供油系统的出油量较简单化油器少 l节气门开度增大 空气量 Ph 即 Ph 同时 Pk 即 Pk 由于 Pk的增长比 Ph的增长慢 因此出油量的增加率小于空气量的增长率 随节气门开度的增大而增大 变稀 二 怠速系统 IdleSystem 功用 怠速时 或小负荷时 供给很浓的混合气 0 6 0 8 结构及工作原理 图4 7 怠速时 喉管处的真空度很小 无油喷出 另开一出油喷口在节气门后方 此处真空度很大 怠速的调节 怠速喷口处的调整螺钉 调整节气门最小开度 三 加浓系统 省油器 PowerSystem 功用 大负荷至全负荷时 额外供油 使供给浓混合气 满足功率需要 加浓系统中通常有机械式 真空式两套装置 1 机械式加浓系统 Mechanically operatedPowerSystem 结构及工作原理 图4 9 系统起作用的时刻只与节气门开度有关 与转速无关 功率停滞 加浓系统起作用以前 功率不再随节气门开度增大而增大的现象 图4 10 v转速越低 开始产生 功率停滞 的节气门开度越小 vv转速较低时 若节气门开度未达机械加浓系统起作用的程度 就出现 功率停滞 因此 需将转速作为加浓系统的控制因素 2 真空式加浓系统 Vacuum operatedPowerSystem 型式 膜片式 活塞式结构和工作原理 图4 9 节气门后的真空度 Px较小时 系统起作用 在弹簧的作用下活塞下移 转速一定时 节气门开度增大 Px降低 至一定值时系统起作用 节气门不变时 转速升高 Px则升高 转速降低 Px则降低 至一定值时系统起作用 转速越低 系统起作用时对应的节气门开度越小 图4 11 加浓时刻的调整 包括机械式和真空式 冬季 加浓时刻提前 夏季 加浓时刻延后 调整装置 图4 9 四 加速系统 加速泵 Acceletator pumpSystem 功用 急速加大节气门开度时 供给浓混合气 结构及工作原理 图4 12 供油量的调整冬季多 夏季少 图4 12 五 起动系统 ChokeSystem 功用 冷起动时 形成极浓的混合气 阻风门 Choke 式起动系统 图4 13 第五节化油器 Carburettor 构造 类型按喉管处气流方向分 上吸式 下吸式 平吸式 图4 14 按重叠的喉管数目分 单喉管式 双重喉管式 三重喉管式 图4 15 按空气管腔数目分 单腔 双腔并动式 双腔分动式 几个装置 结构功率量孔 图4 18 主喷管中的泡沫管 图4 18 配剂针 图4 22 浮子室油面高度调节装置 图4 18 浮子室平衡管 孔 平衡式浮子室 图4 18 浮子室放气阀 图4 22 双腔分动式 空气门 图4 25 图4 26 自动阻风门 图4 27 热怠速补偿恒温阀 图4 25 快怠速机构 图4 28 节气门回位缓冲器 图4 29 怠速截止电磁阀 图4 30 了解其作用和基本工作原理 第六节汽油供给装置 组成 图4 37 油箱 FuelTank 滤清器 FuelFilter 汽油泵 FuelPump 油管 Fuelpipe 一 油箱 FuelTank 图4 38 储备里程油箱盖 FuelTankCap 图4 39 空气阀 Vacuum reliefValve 蒸汽阀 Pressure reliefValve 滤网 Filter 隔板 出油开关 放油螺塞 油面指示传感器 材料 钢板 冲压 焊接 塑料二 汽油滤清器 FuelFilter 图4 40 图4 41 纸质滤芯 多孔陶瓷滤芯 金属片缝隙式滤芯 三 汽油泵 FuelPump 1 机械驱动膜片式 MechanicalFuelPump 图4 42 泵油的过程泵油量的自动调整膜片的最低位置由偏心轮升程确定 膜片的最高位置由泵腔内压力 与泵膜弹簧力平衡时 确定 泵油压力取决于泵膜弹簧刚度手动泵油 电动汽油泵 ElectricFuelPump 图4 43 工作原理 图4 44 优点 布置方便 关停方便 四 燃油蒸发污染物控制装置 碳罐 图 图 图 第七节空气滤清器及进 排气装置 图4 45 一 空气滤清器 AirCleaner 类型 惯性式过滤式综合式油浴式 属综合式 图4 46 参见图4 2 干式 属过滤式 图4 47 二 进气管 IntakeManifold 排气管 ExhaustManifold 图4 48 图4 49 混合气的预热装置 图4 50 图4 51 三 排气消声器 Muffler 图4 52 通过逐渐降低排气压力 衰减压力的脉动来消减噪声 从结构上 使气流多次改变方向 断面反复收缩扩大 分割为小支流 沿不平滑表面流动 冷却 第八节汽油直接喷射 直喷的优点 见P172 直喷的类型按喷射位置分 缸内喷射喷油压力3 5MP进气管内喷射 多点喷射 MPI 图4 68 每一进气岐管设一喷油器 喷射压力0 2 0 35MPa 单点喷射 节气门体喷射 SPI 图4 77 进气总管设1个喷油器 喷射压力0 1MPa 按喷射时间分 连续喷射 稳定喷射 间隙喷射 脉冲喷射 同时喷射 各缸同时喷射 顺序喷射 按各缸进气顺序喷射 分组喷射 分组同时喷射 按控制手段分 机械控制电子控制对进气流量的计量控制方式 压力型 D型 通过进气岐管压力测量进气空气量 流量型 L型 用空气流量计直接测量进气空气量 L型电控汽油喷射系统 图4 68 燃油供给 燃油箱 汽油泵 滤清器 分油管 喷油器压力调节器空气供给 空气 滤清器 空气流量计 进气管电路控制 进气流量 空气流量计节气门位置 节气门开关废气中氧含量 氧传感器发动机转速 曲轴转角 转速传感器发动机温度 温度传感器进气温度 温度传感器主要元件及工作原理压力调节器 图4 69 喷油器 图4 70 空气流量计 图4 72 发动机温度传感器 图4 73 节气门开关 图4 74 氧传感器 图4 75 第四章复习思考题 一 什么是汽油的辛烷值 二 什么是空燃比 理论空燃比 过量空气系数 三 理想化油器特性曲线是根据什么确定的 在实际的化油器中是怎能样实现这种特性的 四 化油器中有哪几个基本系统 它们的作用 构造 原理分别是什么 五 汽油泵是怎样实现泵油量的自动调整的 六 什么是惯性式空气滤清器 七 消声器是怎能样降低噪声的 八 汽油直接喷射有哪几种型式 第五章柴油机供给系 第一节供给系的组成及燃料一 组成 图5 1 燃油供给装置 油箱 输油泵 低压油泵 滤清器 喷油泵 高压油泵 喷油器 油嘴 空气供给装置 空气滤清器 进气管混合气形成装置 燃烧室 CombustionChamber 废气排出装置 排气管 消声器 二 柴油 DieselOil 性能指标 发火性 表示自燃能力 用十六烷值表示 蒸发性 50 90 95 馏出温度 粘度 流动性 粘度大 难以滤清 沉淀 流动阻力大 雾化差 粘度小 在喷油器 喷油泵中易漏失 凝点 失去流动性的温度 柴油牌号10号0号 10号 20号 35号凝点 10 C 0 C 10 C 20 C 35 C 与汽油比较蒸发性 汽油干点约205 柴油95 馏出温度350 365 在燃烧室外难以蒸发 粘度 柴油大于汽油 难以靠真空度从喉管处喷出 因此 柴油机采用与汽油机不同的供油系统 第二节可燃混合气的形成与燃烧室 一 可燃混合气的形成与燃烧特点1 混合气形成时间极短 汽油机360 曲轴转角 柴油机15 30 2 混合气的形成与燃烧交错进行3 混合气浓度不均匀 4 燃烧粗暴 要求1 较大的充气效率 燃烧完全2 十六烷 Cetane 值高 自燃能力强 备燃期短 工作柔和3 压缩比大 提高温度 促进蒸发4 喷油压力大 雾化好5 燃烧室内空气流动剧烈 混合均匀 二 燃烧室 CombustionChamber 结构要求 合理组织气缸内的气流运动 促进空气与燃料的混合 并迅速分布到整个缸内 保证燃烧过程完善 结构形式混合气形成同时存在两种方式油膜逐层蒸发 工作柔和 起动困难 雾状空间混合 工作粗暴 起动性好 1 统一式燃烧室 由凹顶活塞与缸盖底面形成 图5 3 型燃烧室 以空间混合为主 球型燃烧室 以油膜蒸发为主 2 分隔式燃烧室 由主燃烧室和副燃烧室组成 图5 4 涡流室燃烧室 在副燃烧室里靠强烈的涡流基本完成混合 预燃室燃烧室 在主燃烧室里靠小孔节流作用产生涡流完成混合 分隔式燃烧室对喷油系统要求不高 工作较柔和 油耗较高 起动性能较差 第三节喷油器 Injector 要求 一定的喷射压力 射程 喷注锥角 迅速切断而不滴漏 类型 闭式喷油器 开式喷油器 喷孔处始终不封闭 现不采用 一 孔式喷油器 图5 8 用于统一式燃烧室 二 轴针式喷油器 图5 10 用于分隔式燃烧室 喷油压力较低 孔径较大 第四节喷油泵 InjectionPump 功用 定时 定量向喷油器输送高压燃油 要求 1 按发火顺序供油2 各缸供油量均匀3 各缸供油量提前角一致4 供油停止迅速 以免滴漏 类型 柱塞式 喷油泵 喷油器 转子分配式一 柱塞式喷油泵泵油原理 图5 11动 图5 11 柱塞有效行程hg决定了泵油量 出油阀弹簧预紧力决定了供油压力 二 柱塞式喷油泵结构 图5 12 图5 13 供油压力的建立供油量的调节 图5 14 供油时刻的调节 图5 15 第五节转子分配式喷油泵 柱塞式喷油泵有多个泵分别为各缸提供高压油 而分配泵只有一个泵为各缸提供高压油 类型径向压缩式 图5 18 图5 19 图5 20 轴向压缩式 图5 21 第六节调速器 由于油孔的节流作用 速度越高 节流作用越大 速度越大 供油越提前 断油越延后 即供油量越大 油门踏板不变 若转速升高 供油量就自行增大 转速就更高 飞车 油门踏板不变 若转速降低 供油量就自行减少 转速就更低 熄火 两速调速器 图5 30 为限制最高转速 稳定怠速 自动调节供油量 全速调节器 使在任一选定的转速下稳定工作 气动式调速器 图5 39 用进气管的真空度变化 调节供油量 机械离心式调速器 用飞块离心力调节供油量 复合式调速器 同时采用气动式 机械离心式 第七节喷油提前角调节装置 最佳供油提前角应随供油量 转速而相应变化 供油量 提前角 转速 提前角 调节提前角 一般调节曲轴与喷油泵凸轮轴的相对角位置 调节装置供油提前角自动调节器 图5 45 根据转速 利用其中飞块的离心力进行调节 联轴节 图5 46 停车时 手动调节 第八节柴油机供给系统的辅助装置 一 柴油滤清器 图5 47 图5 48 喷油泵和喷油器对柴油的清洁度要求很高 二 输油泵类型 活塞式 图5 49 膜片式 齿轮式 叶片式 活塞式输油泵的工作原理 图5 50 第九节PT燃油供给系统 一 组成 图5 51 燃油箱 滤清器 PT燃油泵 喷油器 二 喷油器 图5 52 图5 53 喷油量就是进入锥形空间的油量 其多少取决于计量量孔大小 计量量孔开启时间 进油压力 发动机转速变化 则计量量孔开启时间 T 相应变化 改变燃油泵的输油压力 则喷油器的进油压力 P 亦相应改变 该喷油器兼起喷油泵 建立喷油压力 的作用 故称 泵 喷油器 三 燃油泵 图5 55 作用 1 输油 给喷油器提供适当压力的燃油 2 调压 能根据不同转速 负荷 相应改变输油压力和输油量 3 调速 限制发动机超速和稳定怠速 起调速器的作用 四 PT供油系统的特点喷油器具有计量 增压功能 输油压力低 1 2MPa 减少漏油的可能性和压力波对喷油特性的影响 喷油压力极高 100MPa 油气混合良好 第十节废气涡轮增压 增压过程 废气涡轮机压力机提高进气压力增加充气量一 废气涡轮增压器 Turbocharger 工作原理 图5 59 二 废气涡轮增压器的构造恒压式 各缸排气岐管接到一根总管 通向喷嘴环 脉冲式 图5 60 相邻缸的排气道分接到两根排气岐管 分别通向半圈喷嘴环 目前汽车上采用脉冲式 三 中间冷却器 中冷式发动机 图5 62 空气加压后 温度升高 体积增大 影响充气效率 将其冷却后再进入气缸 可提高充气效率 冷却方式 空气冷却 水冷却 驱动 带动 第五章复习思考题 一 柴油机供给系统与汽油机供给系有何不同 二 柴油牌号代表什么性能指标 三 备燃期的长短对燃烧有何影响 四 柴油机燃烧室有哪几种常见的结构型式 各有何特点 五 柱塞式喷油泵是怎样泵油的 怎能样调节供油量 六 柱塞泵的喷油压力靠什么保证 七 柴油机为什么要装用速器 八 供油提前角调节器有什么作用 九 转子分配泵是怎样工作的 与柱塞泵有何不同 十 PT供油系统的喷油器有何特点 第六章发动机排气的净化 第一节概说一 排气来源废气 窜气 蒸气 二 排气的主要有害成分CO NOX HC 碳烟 柴油机 三 净化方式机内净化 改善混合气品质 改善燃烧环境 机外净化 净化排出的废气 第二节汽油机排气净化 一 机内净化措施 一 改善可燃混合气品质1 进气温度自动调节空气滤清器 图6 1 图6 2 使进气温度保持在40 C左右 2 叶片旋转器 产生旋转气流 促进燃油雾化 3 废气再循环 EGR 装置 图6 3 将5 20 废气引入进气管 以降低燃烧温度 减少NOX生成 4 电子控制汽油喷射 二 改善燃烧状况1 减小燃烧室面容比2 增长气门重叠时间3 延迟点火时间4 层状燃烧 二 机外净化措施 一 废气再燃烧1 热反应器 有空气喷射装置 图6 9 图6 10 2 催化反应器 图6 11 二 防止曲轴箱窜气和汽油蒸发1 曲轴箱强制通风 PCV装置 见第八章第四节 2 吸附罐 碳罐 图6 15 三 柴油机排气的净化碳烟净化 图6 16 第七章发动机冷却系 EngineCoolingSystem 发动机温度过高 充气效率低 机件膨胀破坏正常间隙 润滑油失效卡死 机件强度降低 温度过低 热量散失大 功率减小 燃油蒸发不良 流入曲轴箱 破坏润滑油 类型风冷系 空气作为冷却介质 水冷系 水作为冷却介质 第一节水冷系 一 组成 图7 1 图7 2 水泵 WaterPump 分水管 水套 WaterJacket 节温器 Thermostat 散热器 水箱 Radiator 风扇 Fan 百叶窗 水温表 二 主要部件散热器 Radiator 图7 3 图7 4 图7 5 图7 6 风扇 Fan 图7 7 图7 8 水泵 WaterPump 图7 9 图7 10 冷却强度调节装置 百叶窗 通过对散热器通道面积的控制改变空气流量 风扇离合器 通过对流经散热器的空气流速控制改变空气流量 图7 11 节温器 Thermostat 通过对冷却水大循环 小循环的控制改变水流量 图7 15 图7 16 图7 17 大循环 冷却水通过散热器 小循环 冷却水不通过散热器 风扇离合器的结构和工作原理 硅油式 机械式 电磁式 节温器的结构和工作原理 第二节风冷系 图7 19 第七章复习思考题 一 水冷系由哪些主要部件组成 二 可以从哪些方面进行冷却强度的调节 三 什么是水冷系的大循环 小循环 怎样实现其转换 第八章发动机润滑系 EngineLubricatingSystem 作用 减少摩擦和磨损 清除磨屑 冷却摩擦面 提高密封性 防止锈蚀 第一节润滑系的组成润滑方式 压力润滑 飞溅润滑组成 EQ6100发动机 图 图8 1 油底壳集滤器机油泵粗滤器润滑面BJ492发动机 图8 3 油底壳集滤器机油泵粗滤器细滤器润滑面旁通阀安全阀 第二节润滑系的油路 需润滑的部位 图8 1 曲轴 主轴颈 连杆轴颈 凸轮轴 轴颈 凸轮工作面 偏心轮工作面 螺旋齿轮 正时齿轮 活塞销 活塞 活塞 缸壁 摇臂轴 支座 挺柱 座孔 机油泵传动轴 座孔 空气压缩机 油路 第三节润滑系主要部件 一 机油泵 OilPump 齿轮式机油泵 图8 5 图8 6 转子式机油泵 图 图8 7 图8 8 二 机油滤清器 OilFilter 集滤器 OilPickup 图8 9 粗滤器 串联在泵与主油道之间 属全流式滤清器 图8 10 图8 11 细滤器 压力损失大 多与主油道并联 只有少量机油流经细滤器回到油底壳 属分流式滤清器 细滤器有过滤式 图8 13 离心式 图8 12 两类 三 机油散热器 OilCooler 图8 14 第四节曲轴箱通风自然通风 将曲轴箱内的气体直接导入大气中 强制通风 将曲轴箱内的气体导入进气管内 图8 15 图8 16 强制通风中 曲轴箱和进气阀之间装流量控制阀 PCV阀 是防止低速小负荷时进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出的单向阀 图8 18 图6 14 第八章复习思考题 一 发动机润滑系有什么作用 二 润滑系有哪些主要部件 三 通常 发动机的哪些摩擦面采用压力润滑 哪些采用飞溅润滑 四 为什么细滤器常是并联在油路中 五 什么是曲轴箱的自然通风 强制通风 第九章发动机点火系 EngineIgnitionSystem 火花的产生 高电压 击穿电压 击穿两电极间的间隙 火花塞间隙 产生电火花 火花塞间隙 击穿电压 缸内压力 击穿电压 缸内温度 击穿电压 点火系的功用 按点火次序 在一定时刻产生电火花 点燃混合气 点火系的类型 蓄电池点火系 蓄电池 或发电机 点火线圈 或半导体 高压电磁电机点火系 磁电机 高压电 低速时电压低 单线制 搭铁 不论 正搭铁 或 负搭铁 都应保证在点火时火花塞的中心电极为负 以使电子易于从温度较高的中心电极向侧电极发射 第一节蓄电池点火系的组成与工作原理 一 组成 图9 1 图9 1color 蓄电池 Battery 点火开关 IgnitionSwitch 点火线圈 IgnitionCoil 分电器 含断电器 配电器 Distributor 火花塞 SparkPlug 二 工作原理 图9 2 图9 2f 图9 3 图9 3f 初级电路 低压电路 蓄电池一点火线圈初级绕组一断电器次级电路 高压电路 点火线圈次级绕组一配电器一火花塞初级电流从零达稳定值需要一定时间 转速较高时 初级电流未达稳定值就断电 转速越高 初级电流越小 次级电压越低 电容器 Condenser 初级绕组中的自感电流 使 初级电流增长速度缓慢 在断电触点间产生火花 在点火线圈上并联一电容器 让自感电流向其充电 附加电阻 热敏电阻 电流 热量 电阻 电流 附加电阻串联在初级电路中 起稳定初级电流的作用 起动时 将附加电阻短路 使有足够大的初级电流 第