汽车发动机构造与维修培训课件(ppt 87页).ppt

1、发动机的构造及工作原理,机械工业出版社,模块一,发动机定义,内燃机是将液体和气体燃料与空气混合后在内 燃机内燃烧而产生热能，再将热能转化为机械能的 机械。现代拖拉机汽车多采用往复活塞式内燃机。 这种发动机具有热效率高、结构紧凑、体积小、便 于拆装、起动性能良好等优点,发动机分类,V型和对置式发动机,燃气机,四冲程发动机的工作原理,柴油机发动机主要包括曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统等组成。汽油发动机多了点火系统,一、发动机的一般构造和基本名词术语,一）发动机的一般构造,二）基本名词术语,1、上止点,指活塞在气缸内运动，其活塞 顶部达到最高点处的位置，称为上 止

2、点。即活塞顶部距离曲轴回转中 心最远处,2、下止点,指活塞在气缸内运动，其活塞顶 部达到最低点处的位置，称为下止点 。即活塞顶部距离曲轴的回转中心最 近处,3、活塞冲程,活塞在气缸内运动，其上、下止点间的距离，称为活塞冲程，用S来表示,4、曲柄半径,曲轴连杆轴颈的轴心线到主轴颈轴心线的距离，称为曲柄半径，用R来表示。活塞行程的大小取决于曲柄半径，其关系为：活塞行程S等于曲柄半径R的2倍，即S=2R,活塞在下止点时，活塞顶上方空间的容积，称为气缸总容积，用Va表示,5、燃烧室容积,活塞在上止点时，活塞顶与气缸盖之间的容积，称为燃烧室容积，用Vc表示,6、气缸总容积,7、气缸工作容积,活塞从上止点

3、移动到下止点或由下止点移动到上止点时活塞所扫过的空间容积，用Vh表示,8、压缩比,气缸总容积与燃烧室容积的比值，用表示，=Va/Vc。压缩比是表示气缸内气体被压缩程度的指标。压缩比越大，压缩终了时，气缸内的气体压力越大温度越高,9、内燃机排量,多缸机气缸工作容积之和称为排量，用VL表示，VL=iVh，i为气缸数,10、工作循环,内燃机每完成一个吸气、压缩、作功和排气工作过程，称为工作循环,11、二冲程内燃机,曲轴每转一圈完成一个工作循环的内燃机,12、四冲程内燃机,曲轴每转两圈完成一个工作循环的内燃机,13、工况,指内燃机在某一时刻所处的工作状况。 一般用内燃机的转速和负荷来表示,为使发动机产

4、生动力，必须先将燃料和空气供入气缸，经点火后使之燃烧产生热，以气体为工作介质推动活塞，通过连杆使曲轴旋转，使热能转化为机械能，最后将燃烧后的废气排出气缸。至此，发动机完成一个工作循环。此循环周而复始地进行，发动机便产生连续的动力,第一节 单缸四冲程汽油机的工作原理,活塞在气缸内往复四个行程,1、进气行程,进气门打开，排气门关闭，通过曲轴旋转带动活塞从上止点向下止点运动，气缸内容积增大，压力降低而形成真空，将可燃混合气吸入气缸,1-排气门 2-火花塞 3-进气门 4-气缸 5-活塞 6-连杆 7-曲轴,四冲程汽油机工作原理图,2、压缩行程,压缩行程如图b所示。为使吸入缸内的混合气迅速燃烧，释放出

5、更多的热量，使发动机发出更大的功率，必须在混合气燃烧前对其进行压缩，使其容积变小、温度升高。为此，进气终前便进入压缩行程,3、作功行程,在压缩行程接近终了时，火花塞产生电火花点燃混合气，此时进、排气门仍关闭。混合气的迅速燃烧，使缸内气体温度和压力迅速升高，最高压力可达5 MPa9 MPa，最高温度可达2200K 2800K。在高温高压气体的作用力推动下，活塞向下止点运动，活塞下移通过连杆使曲轴旋转运动，产生转矩而作功,4、排气行程,混合气燃烧后成为废气，应从气缸内排出，以便下一个工作循环得以进行。至此发动机完成一个工作循环，接着又开始了下一个工作循环,四冲程柴油机（压燃式发动机）和汽油机一样，

6、每一个工作循环也需经历进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其黏度比汽油大，不易蒸发，自燃温度却比汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同，故采用压燃式,第二节 单缸四冲程柴油机的工作原理,进气行程如图1-4a）所示。它不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气,1、进气行程,2、压缩行程,压缩行程如图1-4b）所示。不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比高，压缩终了时的温度和压力都比汽油机高，压力可达3MPa5MPa，温度可达800K1000K,3、作功行程,作功行程如图1-4c）所示。此行程与汽油机有很大的差异，第一阶段，在柴油

7、机压缩行程终了前，喷油泵使柴油产生高压经喷油器呈雾状喷入气缸内与高温、高压的空气迅速气化形成混合气,此时气缸内的温度远远高于柴油的自燃温度（约500K左右），柴油便立即自行着火燃烧，由于喷油的持续,致使第二阶段，边喷油边燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞下行作功,1-喷油器 2-排气门 3-进气门 4-气缸 5-喷油泵 6-活塞 7-连杆 8-曲轴,图1-4 四冲程柴油机工作原理,图14,作功行程时,瞬时压力可达510 MPa,瞬时温度可达1800K2200K,作功终了时压力约为0.2MPa0.4MPa,温度约为1200K1500K,排气终了时气缸温度为800K1000K,4、排气行程,

8、排气行程如图1-4d）所示，与汽油机基本相同,排气终了时气缸压力为0.105MPa0.125MPa,其余两个行程进、排气门均关闭,四、四冲程发动机工作特点,1）每一个工作循环，曲轴转两圈 720,每一个行程曲轴转半圈 180,进气行程是进气门开启,排气行程是排气门开启,只有作功行程对曲轴产生旋转动力,其他三个行程是作功行程的辅助行程,没有辅助行程就没有作功行程,2）四个行程中,3）在发动机开始运转时,必须有外力使曲轴旋转完成进气压缩,火花塞点火）着火后,完成作功行程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程,以后的工作循环无需外力就可以自行完成,第三节 内燃机的工作原理,图1-5 直列式

9、四缸机曲轴布置图,一、四缸四冲程内燃机的工作,1、作功间隔角,2、曲轴布置（如图1-5所示,3、工作顺序：1-3-4-2或1-2-4-3两种,4、工作情况（如表1-1所示,表11,二、六缸四冲程内燃机的工作,1、作功间隔角120,2、曲轴布置（如图1-6所示,3、工作顺序：1-5-3-6-2-4,4、工作情况（如表1-2所示,图1-6 直列式六缸机曲轴布置图,发动机是由许多机构和系统组成的。即使,是同一类型的发动机，其具体构造也是有很大,差异的，但就其总体功能而言，基本上都是由,如下的机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气,机构、供给系、润滑系、冷却系、起动系。我,们可以通过一些典型的发动机的结构

10、实例来分,析发动机的总体构造,曲柄连杆机构由三部分组成,缸体与曲轴箱组,活塞连杆组,曲轴飞轮组,配气机构的功用是使可燃混合气及时,充入气缸并及时从气缸排出废气。供给系,的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃,混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生,成的废气排出发动机体外,冷却系的主要功用,以保证发动机的正常工作,是把受热机件的热量散到大气中去,润滑系的功用,是将润滑油以一定的压力送到相对运动,的零件表面，以减少它们之间的摩擦阻力,减轻机件的磨损，同时起到冷却摩擦零件,清洗零件摩擦表面的作用,起动系的功用,使静止的发动机起动并转入正常运转状态,四、发动机性能评定指标,发动机除要求具有良好的动力性、经

11、,济性和较高的强化程度外，还必须具有良,好的排气清净性、较低的噪声度、较小的,振动和可靠的低温起动性,1、排气品质,发动机排放的有害气体对形成极大的,污染，危害人类健康与动植物生长，受到,各国日趋严格的排放法规限制,2、噪声,发动机噪声污染对人的生活及环境的,影响极大。已成为一种环境的公害，必须,严格控制。发动机的噪声主要由气体的噪,声、燃烧噪声和机械噪声三部分组成,为保护人类生存环境，噪声,法规日益严厉。对车辆噪声,的限制也就相当于对发动机提出,了降低相应噪声级的要求,3、起动性,发动机的起动性能是其质量的重要,考核指标之一，尤其是对柴油机。我国,有关标准规定，在不采用特殊低温起动,措施的条

12、件下，汽油机在 -10。柴油,机在-5以下的气温环境下。接通起动,机15s时间以内，发动机应能顺利起动,自行运转,第四节 常用量具,在维修中，通常需要用量具对零件的,磨损及配合状况进行检查，以确定其可用,程度。现主要介绍游标卡尺、千分尺、百,分表、量缸表、厚薄规的使用方法,一、游标卡尺,可用来测量零件的长度、宽度、深度和内,外圆直径等。游标卡尺按精度分为0.10、 0.05,和0.02等。游标卡尺的规格有l25、200、300,500和1000等。游标卡尺的构造，如图,所示,游标卡尺的构造,二、外径千分尺,外径千分尺是一种精密量具，测零件,的外径尺寸精度高，使用方便、准确。如,图所示,1-尺架

13、 2-固定测杆 3-活动测杆 4-固定套管 5-刻度套管 6-测力装置,外径千分尺构造示意图,其规格以测量范围划分,0-25、25-50、50-75、75-100,100-125、 125-150等,一般的测量精度通常在0.01,所以实际上是百分尺,三、百分表,百分表如图所示是一种测量精度较高,的量具，常用来测量零件的平面度、圆度,同轴度和平行度等。它的测量精度为0.01,其规格以测量范围划分，一般有0-3,0-5 、0-10等几种,1-测杆 2-主动齿轮 3-主动齿轮固定架 4-小表针齿轮 5-大表针齿轮6-游丝弹簧 7-测杆回位块 8-弹簧 9-测杆套10-旋转表盘,百 分 表,四、量缸表

14、,量缸表如图1-10所示是用来测量气缸,的圆度、圆柱度和磨损情况的，是维修测,量不可缺少的量具。其规格以测量范围划,分，一般有0-10、10-18、18-30、30-50,和50-160等,1-百分表 2、13-表架 3-测头 4、6-可换量杆 5-定位支架 7-可换测头伸出孔 8-活动量杆固定座,量 缸 表,五、厚薄规,厚薄规（又称塞尺）是用来测量或,校验两平行接合面之间的间隙，如通常,检验气门间隙和活塞环开口间隙等,如图所示，它是由一组厚薄不等的薄钢片,组成，每片都有两个平行的测量面。各片上均,刻有厚度数字。厚度为0.03-0.10的厚薄规,其每片厚度相差0.01；厚度为0.1-1.0 的

15、厚,薄规，其每片厚度相差0.05。厚薄规的长度,有50、100和200三种,图1-11厚薄规,第五节 CA6110型柴油发动机的解体,一、CA6110型柴油机解体的要求,1、为了保证在解体过程中零件不受损,坏和刮伤，要使用合适的专用工具,2、解体前应彻底清洗外部灰尘和油污,3、为了保证零件装复后恢复到原始工,作状态，对无须更换又易于装错位置的零件,在适当的位置上作出标记或配挂标签,4、与各缸相关的零件，应按其装配关,系妥善保管好；对其它的零件，应选择适当,地方分别摆放好，以备清洗、检测、装配,5、对个别零部件在难以却认损伤,原因的，要作好记录，以备进行综合,故障分析,二、 CA6110型柴油发

16、动机的构造,CA6110型柴油机是该系列中的,基本型，为六缸直列、水冷、四冲程,直接喷射式柴油机,1、燃烧室与喷油器,燃烧室置于活塞顶部，为“”形，喷,油器是通过喷油器套管装在气缸盖上。为,了加强对喷油器的冷却散热，喷油器套管,选用了导热性能良好的黄铜制成；为了保,证清洁防尘，喷油器套管上端采用了“O,型橡胶圈密封,2、配气机构,顶置式气门,1）进、排气门采用耐热钢制成；并且,进行了热处理，以提高使用寿命,2）采用旋向不同的内外气门弹簧,3）摇臂采用45号钢精密锻造而成,并进行了淬火处理。摇臂轴为圆管形两端,各压入一个堵盖密封。润滑油在轴管内流,动以润滑各摩擦副等零件,4）挺柱与凸轮接触端为平

17、面与推杆,配合处为球形凹坑,5）为了提高配气机构的刚性，凸轮,轴的位置较高，推杆较短，保证了高速运,转时的可靠性,6）凸轮轴下面设置一个高位油室,凸轮轴润滑为油浴式，提高了凸轮轴的,使用寿命,3、缸体与缸套,1）缸体为整体铸造呈龙门式结构,2）缸套采用硼磷合金铸铁制成,4、活塞与活塞环,活塞采用共晶硅铝合金铸造，裙部,为桶面和变椭圆曲面组成。活塞销采用,全浮式结构，其装配位置相对于活塞中,心偏移1.5mm；每个活塞装三道活塞环,第一道为单面梯形桶面气环；第二道,为内切口扭曲式气环；第三道是带有螺,旋弹簧膨胀式组合油环，如图所示,图1-12 活塞环,5、曲柄连杆机构,1）连杆与轴瓦,连杆锻造成“

18、工”字型断面。小头,活塞销孔内压有铜铝合金衬套；轴瓦,为铜铝合金钢背轴瓦，表面镀铅锡合,金或铜锡合金，按设计的标准尺寸与,曲轴的连杆轴颈配合安装,2）曲轴与轴瓦,曲轴为球铁整体铸造或合金钢锻造成,型，由七道主轴承支承在缸体上。曲轴后,端以过盈配合装有曲轴正时齿轮，用于驱,动其他正时齿轮和机油泵，曲轴主轴瓦的,材质与连杆轴瓦相同。下瓦设有油孔和油,槽。曲轴的最后一道主轴颈装有止推瓦片,用以保证曲轴的轴向间隙,3）正时齿轮系,正时齿轮系安装在发动机后端。曲轴,齿轮由定位销保证其装配位置的准度，压,装在曲轴上。轮系的驱动由曲轴齿轮通过,惰轮驱动空气压缩机（高压油泵）齿轮和,凸轮轴齿轮；其下端驱动机油泵齿轮；每,个齿轮上都刻有正时装配记号；在拆装轮,系时，应检查各齿轮的装配位置，将各齿,轮标记对准即可,6、进、排气系统,进、排气系统主要由进气管、排气,管、空气滤清器及空气加热器等组成,在进气口处装有进气预热装置，重量轻,结构紧凑、阻力小、充气效率高。排,气歧管为整体式结构,空气滤清器,CA6110型柴油机采用干式纸芯,空气滤清器；结构简单，滤清效率高,保养方便。空气加热器供冬季起动,时预热进气用。便于柴油机低温启动,空气加热器的结构形式如图所示,1-接地线 2-接预热器线,空气加热器,7、润滑系统,本机采用的是压力和飞溅与重力润滑,相结合的复合式润滑系统,压力