发动机工作原理和结构PPT课件

第一章发动机基础知识,第一节发动机的分类和基本构造,.,2,2,1.分类内燃机，根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最为广泛，是本课研究的重点。发动机（主要往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类方法可以把发动机分成不同的类型，下面是其分类情况。(1)按照所用燃料分类内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。,.,3,图1-1,.,4,.,5,(2)按照行程分类内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机(图1-2)。把曲轴转两圈(720)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。,.,6,1-2,.,7,(3)按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机(图1-3)。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。,.,8,.,9,(4)按照气缸数目分类内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机(图1-4)。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。,.,10,.,11,(5)按照气缸排列方式分类内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角1才有可能完全燃烧。因为1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分不同，一般在=1.051.15范围内。当大于或小于1.051.15时，ge，经济性变坏。,.,226,可燃混合气的成分对发动机性能的影响功率点与经济点并不对应。当=1.11（经济混合气）时，燃油消耗率最低，经济性最好；当=0.88（功率混合气）时，发动机输出功率最大；当1.051.15（混合气过稀）时，动力性、经济性均不理想；当=0.881.11时，兼顾发动机的动力性、经济性较好；当=1.31.4（火焰传播下限）时，发动机不能稳定运转，甚至缺火停转；当=0.40.5（火焰传播上限）时，燃烧严重缺氧，使火焰不能传播。,.,227,可燃混合气成分的表示方法（1）空燃比（符号R，多为欧美国家采用）概念：混合气中所含空气与燃料的质量比，亦即燃烧1kg燃料实际供给的空气质量理论上，1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气，对汽油机而言：R=14.7：称为理想混合气R14.7：称为稀混合气R1：称为稀混合气出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。,.,278,回油过程柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。,.,279,结论：通过上述讨论，得出下列结论柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。,.,280,3.国产系列柱塞式喷油泵国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和、号等系列。系列化是根据柴油机单缸功率范围对供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和结构型式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞直径，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵，以满足各种柴油机的需要。国产系列喷油泵的工作原理和结构型式基本相同，以A型泵为例介绍柱塞式喷油泵的构造和工作原理。柱塞泵由四大部分组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体。,.,281,分泵（图5-14）是带有一幅柱塞偶件的泵油机构，分泵的数目与发动机的缸数相等。每个气缸都有一个分泵，各缸的分泵结构尺寸完全一样。分泵的主要另件有柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，减容器，出油阀压紧座等。,.,282,组合式喷油泵分泵,.,283,油量调节机构是根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。改变供油量的办法是转动柱塞，通过改变供油行程来完成的。多缸机还要注意各缸供油均匀性的调整。A型泵采用齿杆式油量调节机构，另外，还有一种油量调节机构-拨叉拉杆式（图5-16）。,.,284,.,285,.,286,传动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成。喷油泵凸轮轴是曲轴通过齿轮驱动的，曲轴转两圈，各缸喷油一次，凸轮轴只需转就喷次，二者速比为21喷油泵供油的迟早决定喷油器喷油的迟早，喷油提前角的调整是通过喷油泵的供油提前角的调整而实现的。喷油泵的结构相当复杂，但只要抓住供油压力的建立，供油量的调整和供油时刻的调节三个问题，使能掌握基本构造原理。国产型泵构造，基本工作原理与A型泵相同，只是结构参数有所改变，以适用于不同缸径的柴油机。,.,287,组合式喷油泵,.,288,滚轮、联轴器及平面凸轮,.,289,泵-喷油器1.主要特点(1)概念：泵-喷油器是将喷油泵和喷油嘴合装在一起，成为一个单独的部件。(2)优点：a.省去高压油管，减小了燃料被压缩和燃油的波动现象以及高压油管的膨胀b.可产生高达100-150MPA的喷射压力；c.可准确控制喷油的开始与终了时刻；d.不产生滴油现象。,.,290,泵一喷油器,.,291,P-T型喷油器1.概述“P-T”英文是“压力(Pressure)-时间(Time)”的缩写，其意为靠压力-时间原理来调节喷油量，由美国康明斯公司设计制造。2.结构如图7-23所示,.,292,.,293,3.工作过程有四个(1)吸油-回油：当柱塞-针阀上行时，已调整好压力的燃油从进油量孔进入喷油器油道，经排油孔、柱塞-针阀的环形切槽和回油孔、回油道回到浮子箱燃油如此循环有利于喷油器的冷却、柱塞润滑以及空气的排除。还有利于提高喷油器的可靠性和延长使用寿命(2)量油：柱塞-针阀继续上行打开计量孔，燃油进入压力室开始油量过程。(3)喷油：柱塞-针阀下行时关闭计量孔，进入喷油嘴的燃油获得增压，并经10个孔径为0.2mm的喷孔喷入燃烧室。喷油压力可高达105MPa(4)回油：柱塞-针阀继续下行，针阀锥面与喷嘴头锥面接触时，喷油结束。此时，开始旁通回油。针阀落座的接触应力是可以靠推动推杆的机构进行调整的。,.,294,4.特点(1)P-T型喷油器确切的说是一种组合型的开式喷油器，有凸轮驱动装置。(2)以曲轴转角计的计量孔开启角度是一定的，但计量孔的开启时间则随发动机转速的变化而变化，如保持喷油量不变，则需由P-T燃油泵提高喷油器的进油压力，增加通过计量孔的油量，从而弥补进油时间减少对喷油量的影响。即通过压力、时间控制循环供油量。,.,295,转子分配式喷油泵这种喷油泵只有一对柱塞副，依靠转子的转动实现燃油的增压与分配。它具有体积小、质量轻、成本低、使用方便等优点。,.,296,三、VE型分配泵1VE型分配泵特点分配泵结构简单，零件少，体积小，重量轻，使用中故障少，容易维修。分配泵精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对柴油的清洁度要求很高。分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。,.,297,VE型分配泵,.,298,柴油滤清器,（1）功能滤除柴油中的机械杂质和水分，保证供油系统正常工作，延长零部件的使用寿命（2）类型与结构柴油滤清器多采用纸质滤芯,.,299,油水分离器,位置：燃油箱和输油泵之间。功用：除去柴油中的水分。组成：手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等。,.,300,3输油泵,3输油泵（1）功用保证有足够数量的柴油自燃油箱输送到喷油泵，并维持一定的供油压力以克服管路及燃油滤清器阻力，使柴油在低压管路中循环。（2）输油量一般为柴油机全负荷需要量的34倍（3）类型活塞式、膜片式、滑片式和齿轮式（4）活塞式输油泵1）安装位置安装在柱塞式喷油泵的侧面，并由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动,.,301,输油泵工作原理,柴油机凸轮轴转动时，轴上的偏心轮推动滚轮、滚轮架、顶杆和活塞向上运动。当偏心轮的凸起部分转离滚轮部件时，活塞便在活塞弹簧伸张力的作用下下移，使活塞上腔的容积增大，压力减小，形成一定的真空度，出油阀关闭，进油阀被吸开，燃油被吸入下腔。同时下腔的容积减小，压力增大，于是燃油被压出，流向柴油滤清器。当偏心轮的凸起部分转到滚轮部件位置时，通过滚轮架及推杆便推动活塞上移，上腔的容积减小，压力增大，进油阀关闭，出油阀打开，上腔中的燃油便流入下腔。如此反复，柴油不断的被送入柴油滤清器，后被送入喷油泵。当输油泵的供油量大于喷油泵的需要量，或柴油滤清器阻力过大时，油路和下泵腔油压升高，若此油压与活塞弹簧弹力相当，则活塞就停在某一位置，不能回到下止点，即活塞的行程减小，从而减少了输油量，并限制油压的进一步升高，这样，就实现了输油量和供油压力的自动调节。,.,302,.,303,第五节柴油机调速器,1喷油泵的速度特性喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转速的影响。在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴转速的增大，柱塞有效行程略有所增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有减少。这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。,.,304,2调速器的功用、形式,喷油泵的速度特性对工况多变的柴油机是非常不利的。当发动机负荷稍有变化时，导致发动机转速变化很大。调速器的作用在柴油机各种工况运转中，当外界负荷发生变化时能自动调节喷油泵的供油量，以保证柴油机在规定的转速下稳定运转：1防止柴油机运转超速运转（飞车）控制最高转速；2保证爱最低转速下能稳定运转控制最低转速；3随着外界负荷的变化，自动调节供油量，使之在规定的转速下稳定工作。,.,305,调速器的分类1.根据控制机构的不同有：电子式、液压式、气动式和机械式。,.,306,据用途的不同分为：单制式、双制式和全制式。(1)单制式：单置式调速器又称恒调速器，只能控制柴油机的最高速度。这种调速器中调速弹簧的预紧力是固定不变的，只有当柴油机转速超过最高标定转速时，调速器才能起作用，故称恒速调速器。(2)双置式：双置式调速器又称两极式调速器，用来控制柴油机的最高转速和最低稳定速度。(3)全置式：全置式调速器可以控制柴油机在规定的转速范围内任意转速下运动。其工作原理与恒调速器的区别在于弹簧承盘做成活动的，因此弹簧的弹力不是固定值，而是由操纵杠杆控制，随操纵杠杆位置的变化，调速器弹簧的弹力也随之变化，故可以控制柴油机在任意转速下稳定工作。,.,307,机械离心式调速器,.,308,E6-E30型电子调速器,.,309,1喷油提前角,影响：喷油提前角的大小对柴油机影响极大，若其过大，将导致发动机工作粗暴；过小，最高压力和热效率下降，排气管冒白烟。最佳喷油提前角：即在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。供油量越大，转速越高，则最佳喷油提前角越大；最佳喷油提前角还与发动机的结构有关各型柴油机喷油提前角在该型号设计定型时就已确定，高速柴油机喷油提前角较大，如国产转速为1500转的6135Z机组喷油提前角为2831度；国产转速为600转6250Z机组喷油提前角为1618度。喷油提前角通常在喷油泵正时齿轮与喷油泵凸轮轴连接的联轴器上调整。部分国机型在外部不可调整。,.,310,3喷油泵联轴节,.,311,连接喷油泵凸轮轴和驱动它的齿轮轴的联轴节兼起调整喷油提前角的作用。结构如图5-22。旋松螺钉4和7分别转动主动凸缘盘或供油提前角自动调节器，来改变初始供油提前角。,.,312,供油提前角自动调节器（图5-20）喷油提前角由喷油泵的供油提前角保证。为使最佳喷油提前角随转速升高而增大，近年来国内外车用柴油机常用机械离心式供油提前角自动调节器，可根据转速变化自动改变喷油提前角。结构：（图5-20）调节器位于联轴节和喷油泵之间。驱动盘与联轴节相连。驱动盘前端面压装两个销钉，两个飞块即套在此销钉上。飞块另一端各压装一个销钉，每个销钉上松套着一个滚轮和内座圈。筒状从动盘的毂部用半月键与喷油泵凸轮轴相连。从动盘两臂的弧形侧面与滚轮接触，平侧面压在两个弹簧上。弹簧另一端支于松套在驱动盘销钉上的弹簧座上。,.,313,.,314,第六章发动机点火系,1.作用汽油机在压缩接近上止点时，可燃混合气是由火花塞点燃的，从而燃烧对外作功，为此，汽油机的燃烧室中都装有火花塞。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。点火系的功用就是按照气缸的工作顺序定时地在火花塞两电极间产生足够能量的电火花。,.,315,2分类,点火系按照组成和产生高压电方法不同，可以分为：,.,316,3要求,（1）在火花塞两电极间产生足够高的次级电压。（2）火花具有一定的能量。（3）在任何工况下，均获得最佳点火提前角。（4）发动机的点火系其它电器设备一样采用单线制连接，即一端搭铁。无论是正极搭铁还是负极搭铁，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负，因为，热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧电极温度高。,.,317,一、点火系功用与类型1功用点火系将电源的低电压变成高电压（一般为1520KV），再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气。能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。,.,318,1）蓄电池点火系亦称传统点火系。蓄电池或发电机提供低压直流电，借点火线圈和断电器产生高压电，通过配电器按工作顺序把高压电送到各缸的火花塞，产生电火花点燃可燃混合气。（2）晶体管点火系也叫半导体点火系。以蓄电池、发电机为电源，借助点火线圈和晶体管元件将低压电变成高压电。,.,319,（3）微机控制的点火系由点火线圈和微机控制装置产生的点火信号，将电源的低压电变成高压电。它还可以进一步取消分电器，由微机系统直接进行高压电的分配，是现代最新型的无分电器点火系。（4）磁电机点火系由磁电机本身直接产生高压电，而不需要另设低压电源。在中、高速时，产生的电压高，工作可靠，在发动机低转速时，产生的高压电低，不利于发动机起动，所以多用于某些高速满负荷下工作的竞赛汽车以及某些不带蓄电池的摩托车发动机上。,.,320,3.火花塞,功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。自净温度500600以上，裙部温度，若低于此温度，落在绝缘体裙部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭而引起漏电。炽热点800900,温度若太高，则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火，从而引起发动机早燃，发生化油器，回火现象。不同发动机使用的火花塞裙部受热是不一样的，就要求绝缘体裙部长度不同，根据裙部长度不同，又把火花塞分成冷型（裙部长度等于8mm）；中型（裙部长度等于11mm和14mm）；热型（裙部长度等于16mm和20mm）（图8-14）。,.,321,火化塞结构,.,322,.,323,火花塞结构,中心电极通过金属杆、接线螺母接于高压线，金属杆外面包有绝缘瓷芯，钢制外壳位于最外层，它的下端固定有弯曲的侧电极，外表面下部制有螺纹，以便固定在气缸盖上，为了避免火花塞处漏气，钢壳与绝缘瓷芯之间、钢壳与气缸盖之间都装有铜质垫圈。,.,324,磁电机点火系统,小型汽油机通常都采用磁电机点火系统。在早期的磁电机中，都靠白金触点的通断来控制点火时间。实际工作中，白金触点存在易烧蚀、磨损、松动等缺点，工作不很可靠。为了消除这些缺点，目前广泛采用无触点磁电机。无触点磁电机通常分为电容放电点火(CDI)式磁电机和晶体管控制点火(TCI)磁电机两类。,.,325,KFCI电容放电点火式磁电机,.,326,雅马哈CDI点火电路,.,327,电容放电点火(CDI)式磁电机原理,飞轮带着磁极旋转时，充电线圈中产生的感应电势经VD1给电容器C1充电。汽油机需要点火时，由点火线圈的初级绕组N1送出一个脉冲电压，经二极管VD2、电阻R1触发晶闸管VT，使VT导通。电容器C1通过初级绕组N1迅速放电，在次级绕组中便产生高压。这种点火装置能在环境温度为-4065、转速为7005000r/min范围内正常工作。雅马哈EI1500S的电容放电点火电路如图2-29所示。飞轮旋转时，装在飞轮上的永久磁铁使充电线圈L3两端产生100400V交流电压，该电压经二极管VD1整流后，对电容器C充电。,.,328,晶体管控制点火(TCI)磁电机,晶体管控制点火(TCI)磁电机的电路如图2-30所示。飞轮旋转时，飞轮上的永久磁铁引起点火线圈铁芯内的磁通变化，因此点火线圈初级绕组内产生感应电压。正向电压通过电阻R1加到晶体管VT1的基极，使VT1导通。初级绕组感应电势产生的电流流过VT1。初级绕组感应电势升高后，由于R1的限流作用，晶体管VT1并未进入饱和状态。当P点的电压超过晶体管VT2基极工作电压后，晶体管VT2导通，从而使晶体管VT1关断，初级绕组L1中的电流迅速切断。由于互感作用，次级绕组两端将产生2030kV高压，使火花塞两电极间产生火花。开关S接通时，初级绕组被短路，发动机停止工作接入二极管VD1可防止感应电压负半周击穿晶体管VT1。在晶体管控制点火电路中，初级绕组通电时间较长，贮存能量较多，因此，火花塞放电持续时间较长，通常适用于大排量发动机。,.,329,晶体管控制点火电路,.,330,第七章发动机润滑系,1.润滑系统的作用内燃机零件表面，虽然都经过精密加工，但在放大镜下仍可看到高低不平的现象。内燃机转动时，有关机件作相对运动，高低不平的表面互相咬合，互相摩擦，从而引起机件接触表面磨损和发热，破坏各部分之间的正常配合间隙，也增加了机件的运动阻力。在机件表面加一层润滑油，将干摩擦变为液体摩擦，就能大大减少机件的磨损和发热。发动机工作时，各运动零件均以一定的力作用在另一个零件上，并且发生高速的相对运动，有了相对运动，零件表面必然要产生摩擦，加速磨损。因此，为了减轻磨损，减小摩擦阻力，延长使用用寿命，发动机上都必须有润滑系,.,331,1.功用润滑作用：润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗；清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；冷却作用：机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；液压作用：润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用。,.,332,内燃机常用的润滑方式,（1）飞溅润滑利用运动零件激溅或喷溅起来的油滴、油雾润滑摩擦面特点：适用摩擦面露在外面、载荷轻、运动速度小的零件如气缸壁、活塞、活塞环、活塞销以及配气机构的凸轮、挺杆等零件（2）压力润滑利用机油泵使润滑油产生压力，强制送到各表面特点：摩擦面没有外露，载荷和运动速度大,如主轴承、连杆轴承表面。（3）复合润滑飞溅压力润滑：四行程发动机上采用以压力润滑为主，飞溅润滑为辅的复合润滑方式（4）注油润滑：定期加注润滑脂，如水泵、起动机、发电机等件的轴承。（5）自润滑：用自润滑轴承代替普通轴承如尼龙、二硫化钼等。（6）掺混润滑：小型二冲程汽油机的润滑：小型二冲程汽油机没有单独的润滑系统。在这种汽油机中，机油掺入汽油中，容积比一般为(2050)1。发动机工作时，机油随汽油进入曲轴箱并沉积在气缸壁、活塞销、连杆瓦等机件上，润滑发动机各部件。,.,333,润滑油（oil),发动机的润滑剂有润滑油和润滑脂。润滑油习惯上称为机油，品种很多。汽油机和柴油机使用的润滑油不同，汽油机润滑系使用的润滑油俗称汽油机机油，柴油机润滑系使用的润滑油俗称柴油机机油。机油的粘度随温度变化而变化，温度高则粘度小，温度低则粘度大，因此，要根据季节选用不同牌号的润滑油。,.,334,润滑系的组成,润滑油储存装置：油底壳润滑油升压装置：机油泵润滑油滤清装置：集滤器、粗滤器、细滤器安全和限压装置；限压阀、旁通阀润滑油冷却装置：机油散热器（冷却器）、机油散热管润滑系工作检查装置：油压表、油温表、油尺传感器。,.,335,.,336,.,337,.,338,.,339,三、润滑系主要零部件,1机油泵（1）功用与类型功用：提高油压，强制将机油送到各机件摩擦表面，保证发动机的良好润滑类型：齿轮式机油泵、转子式机油泵、叶片式机油泵,.,340,齿轮式机油泵特点：结构简单，加工方便且工作可靠，使用寿命长，较高供高的机油压力。,.,341,.,342,齿轮式机油泵由主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、壳体等组成，两个齿数相同的齿轮相互啮合，装在壳体内，齿轮与壳体的径向和端面间隙很小。主动轴与主齿轮用键连接，从动齿轮空套在从动轴上。工作时，主动齿轮带动从动齿轮反向旋转。两齿轮旋转时，充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔带到出油腔，在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合以及机油被不断带出而产生真空，使油底壳内的机油在大气压力作用下经集滤器进入进油腔，而在出油腔一侧由于齿轮进入啮合和机油被不断带入而产生挤压作用，机油以一定压力被泵出。齿轮式机油泵结构简单，机械加工方便，工作可靠，使用寿命长，应用较广泛。,.,343,.,344,转子式机油泵1）结构内转子比外转子少一个齿，外转子可在油泵壳体内自由转动，内、外转子轴心有一个偏心距,.,345,转子泵工作原理内、外转子间四个工作腔当一工作腔从吸油腔转过，容积增大，产生真空，吸油工作腔转到与压油腔相通时，容积变小，油压升高，压油,.,346,叶片式机油泵（图11-10）偏心转子、叶片、弹簧及泵壳等零件组成叶片、转子和泵壳三者间的容积变化而工作,.,347,机油滤清装置（1）功用与类型发动机工作时，金属磨屑和大气中的尘埃以及燃料燃烧不完全所产生的炭粒会渗入机油中，机油本身也因受热氧化而产生胶状沉淀物，机油中含有这些杂质。如果把这样的脏机油直接送到运动零件表面，机油中的机械杂质就会成为磨料，加速零件的磨损，并且引起油道堵塞及活塞环、气门等零件胶结。因此必须在润滑系中设有机油滤清器，使循环流动的机油在送往运动零件表面之前得到净化处理。保证摩擦表面的良好润滑，延长其使用寿命。一般润滑系中装有几个不同滤清能力的滤清器，集滤器、粗滤器和细滤器，分别串联和并联在主油道中。与主油道串联的滤清器称为全流式滤清器，一般为粗滤器；与主油道并联的滤清器称为分流式滤清器，一般为细滤器，过油量约为1030。类型：机油集滤器、机油滤清器,.,348,(1)集滤器,.,349,集滤器是具有金属网的滤清器，安装于机油泵进油管上，其作用是防止较大的机械杂质进入机油泵。浮式集滤器飘浮于机油表面吸油，能吸入油面上较清洁的机油，但油面上的泡沫易被吸入，使机油压力降低，润滑欠可靠，目前应用不多。固定式集滤器淹没在油面之下，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，逐步取代浮式集滤器。,.,350,.,351,机油滤清器1）对机油滤清效果的不同分类粗滤器：滤去机油中粒度较大杂质，一般串联在机油泵和主油道之间细滤器：过滤和清除机油中细小杂质，一般与主油道并联在油路中2）机油过滤的方式不同分类,.,352,全流式过滤方式机油滤清器串联在机油泵和主油道之间，机油全经过滤清器过滤后流入主油道应设旁通阀。,.,353,分流式过滤方式机油泵压出的机油一部分经滤清器过滤后流回油底壳，另一部分则不经过滤清器过滤而直接流入主油道,.,354,混合式过滤方式：机油一部分经细滤器过滤后流回油底壳另一部分机油则经装旁通阀的粗滤器过滤后流入主油道,.,355,并联式过滤方式（图11-15）滤清器并联在机油泵和机件间的油路中机油一部分经滤清器过滤后与另一部分未经过滤的机油一起同时流入主油道,.,356,(1)机油粗滤器粗滤器用于滤去机油中粒度较大的杂质，机油流动阻力小，它通常串联在机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器。粗滤器是过滤式滤清器，其工作原理是利用机油通过细小的孔眼或缝隙时，将大于孔眼或缝隙的杂质留在滤芯的外部。根据滤芯的不同，有各种不同的结构形式。传统的粗滤器多采用金属片缝隙式和绕线式，现多采用纸质式和锯末式。,.,357,金属片缝隙式粗滤器,.,358,纸质滤芯式机油粗清器,金属片式粗滤器是一种永久性滤清器。由于它质量大、结构复杂、制造成本高等缺点，已基本被淘汰。纸质滤清器的滤芯是用微孔滤纸制成的，为了增大过滤面积，微孔滤纸一般都折叠成扇形和波纹形。微孔滤纸经过酚醛树脂处理，具有较高的强度，抗腐蚀能力和抗水湿性能，具有质量小、体积小、结构简单、滤清效果好、过滤阻力小、成本低和保养方便等优点。得到了广泛地应用。,.,359,.,360,锯末滤芯式机油粗滤清器锯末滤芯式粗滤器滤芯为酚醛树脂粘结的锯末滤芯，它阻力小，滤清效果好，使用寿命长。,.,361,机油细滤器,机油细滤器用以清除细小的杂质，这种滤清器对机油的流动阻力较大，故多做成分流式，它与主油道并联，只有少量的机油通过它滤清后又回到油底壳。细滤器有过滤式和离心式两种，过滤式机油细滤器存在着滤清能力与通过能力的矛盾。为此多数发动机采用离心式细滤器。,.,362,.,363,3.机油散热器和冷却器发动机运转时，由于机油粘度随温度的升高而变稀，降低了润滑能力。因此，有些发动机装用了机油散热器或机油冷却器。其作用是降低机油温度，保持润滑油一定的粘度。（1）功用与类型功用：保证机油保持在最有利的温度范围内工作类型：空气冷却式机油散热器（管）、水冷却式机油散热器,.,364,（2）空气冷却式机油散热器是以空气为介质带走机油热量的一种冷却机油的装置结构一般为管片式,.,365,水冷却式机油散热器用水为冷却介质冷却机油的一种装置。主要由带散热片的油管和水冷室组成,.,366,4.阀门在润滑系中都设有几个限压阀和旁通阀，以确保润滑系正常工作。(1)限压阀随发动机转速增加而增高的，并且当润滑系中油路淤塞、轴承间隙过小或使用的机油粘度过大时，也将使供油压力增高。因此，在润滑系机油泵和主油道中设有限压阀，限制机油最高压力，以确保安全。当机油泵和主油道上机油压力超过预定的压力时，克服限压阀弹簧作用力，顶开阀门，一部分机油从侧面通道流入油底壳内，使油道内的油压下降至设定的正常值后，阀门关闭。(2)旁通阀旁通阀用以保证润滑系内油路畅通，当机油滤清器堵塞时，机油通过并联在其上的旁通阀直接进入润滑系的主油道，防止主油道断油。旁通阀与限压阀的结构基本相同，只是其安装位置、控制压力，溢流方向不同，通常旁通阀弹簧刚度要比限压阀弹簧刚度小得多。,.,367,.,368,第四节曲轴箱通风发动机工作时，一部分可燃混合气和废气经活塞环泄漏到曲轴箱内。泄漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后，将使润滑油变稀。同时，废气的高温和废气中的酸性物质及水蒸汽将侵蚀零件，并使润滑油性能变坏。另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。为此，一般发动机都有曲轴箱通风装置，以便及时将进入曲轴箱内的混合气和废气抽出，使新鲜气体进入曲轴箱，形成不断地对流。曲轴箱通风方式一般有两种，一种是自然通风，另一种是强制通风。,.,369,自然通风,.,370,从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风。柴油机多采用这种曲轴箱自然通风方式。在曲轴箱连通的气门室盖或润滑油加注口接出一根下垂的出气管，管口处切成斜口，切口的方向与汽车行驶的方向相反。利用汽车行驶和冷却风扇的气流，在出气口处形成一定真空度，将气体从曲轴箱抽出。,.,371,.,372,2.强制通风（图7-16）从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧。这种通风方式称为强制通风，汽油机一般都采用这种曲轴箱强制通风方式，这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机的经济性。,.,373,4油底壳和油尺（1）油底壳油底壳又称机油盘，收集和贮存从机体内各机件上流回的润滑油一般用薄钢板冲压而成，内有挡油板和放油螺塞（2）油尺检查发动机机油量的多少检查发动机机油量应在发动机起动之前或停止运转5min以后，其油量应保持在油尺的上下限之间,.,374,.,375,第八章冷却系,第一节概述1.作用冷却系的主要功用是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。2分类冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前柴油发动机上广泛采用的是水冷系。,.,376,.,377,1）发动机过热的危害充气效率低，早燃和爆燃易发生，发动机功率下降运动机件易损坏润滑油粘度减小、润滑油膜易破裂加剧零件磨损2）发动机过冷的危害燃烧困难，功率低及油耗高润滑油粘度增大，零件磨损燃油凝结而流入曲轴箱，增加油耗，且机油变稀，从而导致功率下降，磨损增加（2）冷却系功用使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热以保证发动机在正常的温度范围内工作,.,378,冷却系的分类（1）风冷却系统冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中组成：风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩、分流板。工作情况：缸体、缸盖均布置了散热片，气缸、缸盖都是单独铸造，然后组装到一起，缸盖最热，采用铝合金铸造，且散热片比较长，为了加强冷却，保证冷却均匀，装有导流罩、分流板分类：采用一个风扇时，装在发动机前方中间位置；采用两个风扇时，分别装在左右两列汽缸前端。特点：结构简单、质量较小、升温较快、经济性好。难以调节，消耗功率大、工作燥声大。,.,379,风冷,.,380,.,381,（2）水冷却系统冷却介质是“水”，通过冷却水的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中组成：水泵、水套、散热器、百叶窗、风扇、分水管、节温器、水温表等。分类:开式水冷、闭式水冷。,.,382,水冷,.,383,第二节水冷系的组成和水路1.组成水冷却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。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成,.,384,2.水路散热器内的冷却水经水泵加压后通过分水管压送到气缸体水套和气缸盖水套内，冷却水在吸收了机体的大量热量后经气缸盖出水孔流回散热器。由于有风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。因此，受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中，热量不断地散发到大气中去，冷却后的水流到散热器的底部，又被水泵抽出，再次压送到发动机的水套中，如此不断循环，把热量不断地送到大气中去，使发动机不断地得到冷却。,.,385,2水冷系的水路循环水泵作用下，水经水套而吸热，沿水管流入散热器（同时风扇作用而散热），水的温度下降后又由水泵泵回水套内（1）大循环水温高于70，部分水流经散热器；水温高于83时，水套中的热水全部流经散热器，进行大循环。（2）小循环水温低于70，水套中的水经旁通水道进入水泵，又经水泵压入水套，不经散热器。,.,386,三、冷却液1冷却水最好使用软水，如雨水、河水、自来水；尽量不用硬水，如泉水、井水，容易产生水垢；硬水可加纯碱、加烧碱、加红矾溶液进行软化。2防冻液甘醇、甘油、酒精等配制而成。,.,387,第三节水冷系主要部件的构造,.,388,功用：增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可降低1015，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。结构:散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成。散热器上水贮室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上贮水室和下贮水室分别装有进水管和出水管，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，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下贮水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。散热器芯由许多冷却水管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种。,.,389,目前水冷发动机多采用闭式水冷系，这种冷却系的散热器盖具有自动阀门，发动机热态工作正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。防止水蒸汽逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却水的沸点。在冷却水系内压力过高或过低时，自动阀门则开启以使冷却系与大气相通。目前闭式水冷系广泛采用具有空气-蒸汽阀的散热器盖，一般情况下，两阀借弹簧关闭。当散热器中压力升高到一定值（约为0.0260.037Mpa）时，蒸汽阀开启；水温下降，当冷却系中产生的真空度达一定值（约为0.01时0.02Mpa）时，空气阀开启。,.,390,散热器盖作用：调节冷却水的工作压力，从而提高水的沸点，使冷却水不易沸腾水温正常时，空气阀和蒸气阀关闭，上储水箱与蒸气排出管隔开。蒸汽阀开启（左图）：蒸气压力达到126-137KPA时，蒸气阀打开，部分蒸气外泄。空气阀开启：蒸气压力降到99-87KPA时，空气阀被大气压力压开，部分空气被吸入。,.,391,.,392,膨胀水箱1功用建立封闭系统，减少空气对冷却系内部的氧化使水、气分离避免冷却水的流失2膨胀水箱结构及工作原理膨胀水箱用橡胶管与散热器相接水温升高后，流入膨胀水箱水温降低后，吸回散热器膨胀水箱的“DI”、”GAO”线,.,393,.,394,2.风扇,.,395,功用：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，对空气产生抽吸作用，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。,.,396,.,397,2风扇控制（1）曲轴皮带驱动风扇由曲轴带轮通过V带驱动发电机带轮作为张紧轮特点：发动机低速大负荷时温度高，需要提高风扇转速以加强散热，但风扇转速反而随曲轴转速而降低。不能根据发动机的热状况对冷却强度进行调节,.,398,（2）硅油风扇离合器1）结构主动轴固定在风扇带轮上由曲轴驱动，主动板随主动轴一起旋转从动板、前盖、壳体、风扇连成一体前盖与从动板间空腔为储油腔，储有高粘度硅油壳体与从动板间空腔为工作腔从动板上有进油孔、回油孔、泄油孔。进油孔由感温器根据水温高低控制封闭或打开2）工作原理发动机温度低时：进油孔关闭，工作腔内无油，风扇离合器分离，风扇空转发动机温度高时：阀片使进油孔开，硅油从贮油腔进入工作腔，风扇离合器接合，增强冷却。硅油被甩向外缘，经回油孔流回储油腔，再经进油孔流回工作腔形成循环回路特点：可以根据发动机的热状况随时对其冷却强度加以调节,.,399,.,400,.,401,电动风扇控制温控热敏电阻开关控制电动风扇由电动机驱动，蓄电池为动力，其转速与发动机的转速无关电动机由位于散热器的温控热敏电阻开关控制，需要风扇工作时自行启动风扇无动力损失，结构简单，布置方便如捷达、桑塔纳等轿车电动风扇均为两挡：温度9297时，热敏开关接通电动风扇1挡，风扇转速为2300r/min；温度99105时，热敏开关接通电动风扇2挡，风扇转速为2800r/min；温度降到8491时，热敏开关切断电源，风扇停转。此外还有用微机控制电动风扇。,.,402,水温开关和风扇继电器控制温度91以上时（或空调压缩机开关闭合），水温开关接通风扇继电器线圈电路，风扇继电器触点闭合，电动风扇工作,.,403,电控液压散热风扇液压系统组成散热风扇由液压马达驱动，由电磁阀控制液压马达流量，控制散热风扇无级变速与液压动力转向液压系统并联,.,404,水泵功用：对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵，离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。离心式水泵主要由泵体、叶轮和水泵轴组成，轮叶一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为69片。当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续的作用，使冷却水在水路中不断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不致于很快产生过热。,.,405,.,406,.,407,节温器1功用与类型功用：根据水温的变化，自动调节冷却水的循环路线类型：蜡式、折叠式；单阀、双阀式2蜡式节温器结构,.,408,蜡式节温器工作原理冷却水温度低于76时，进行小循环冷却水温度高于76时，系统进行混合循环冷却水温度高于86时，系统进行大循环,.,409,膨胀筒式节温器,.,410,风冷却系风冷却系是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成，为了增大散热面积各缸一般都分开制造，在气缸和气缸盖表面分布许多均匀排列的散热片，以增大散热面积，利用车辆行驶时的高速空气流，把热量吹散到大气中去。发动机功率较大，需要冷却的热量较多，多采用功率、流量较大的轴流式风扇以加强发动机的冷却。为了有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，在发动机上装有导流罩和分流板和气缸导流罩。,.,411,第九章发动机起动系,第一节发动机的起动使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。完成起动所需要的装置叫起动系,.,412,1起动条件起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在020时，蓄电池点火的汽油机的最低起动转速为3040r/min，磁电机点火的汽油机起动转速为200300r/min。柴油机的起动转速为150300r/min。,.,413,2.起动方式转动曲轴使发动机起动的方式很多，发动机常用的有四种：人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。(3)压缩空气起动：利用压缩空气驱动活塞下行从而使曲轴旋转。（4）柴油机用汽油机起动。,.,414,第二节起动辅助装置发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为使之便于起动，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水预热。柴油机冬季起动困难尤大。车用柴油机为了能在低温下迅速可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和降低起动转矩的起动辅助装置，如电热塞、进气预热器、起动液喷射装置以及减压装置等。,.,415,.,416,一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机中装有电热塞，以便在起动时对燃烧室内的空气进行预热。螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火。,.,417,.,418,在中、小功率柴油机上常采用进气预热器作为冷起动的辅助装置。空心阀体由膨胀系数较大的金属材料制成。其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。柴油机起动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体