汽车概论汽车发动机基础知识教学课件

1、2021-7-12021-7-11 1 汽车概论汽车概论 北京邮电大学自动化学院 2021-7-12021-7-12 2 主要教学内容 1 1、汽车的构造和原理、汽车的构造和原理 2 2、汽车的电子技术、汽车的电子技术 3 3、汽车的技术发展和新技术、汽车的技术发展和新技术 4 4、汽车文化、汽车文化 2021-7-12021-7-13 3 参考教材 （1）汽车构造，郭新华主编，高等教育出版社 （2）汽车电子学教程，李建秋等编，清华大学出版社 （3）汽车概论，蔡兴旺主编，机械工业出版社 2021-7-12021-7-14 4 2021-7-12021-7-15 5 n概念概念 汽车是由自身动力

2、装置驱动，通常是指具汽车是由自身动力装置驱动，通常是指具 有有4个或个或4个以上车轮的非轨道的车辆个以上车轮的非轨道的车辆 n类型类型 1.按用途分按用途分 运输汽车运输汽车 特种运输特种运输 汽车汽车 轿车轿车 客车客车 货车货车 特种用途汽车特种用途汽车 娱乐汽车娱乐汽车 竞赛汽车竞赛汽车 2021-7-12021-7-16 6 客车客车 2021-7-12021-7-17 7 货车货车 2021-7-12021-7-18 8 公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工 程作业车等程作业车等 特种用途汽车特种用途汽车 2021-7-12021-7-19 9

3、 旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽 车等车等 娱乐汽车娱乐汽车 2021-7-12021-7-11010 竞赛汽车竞赛汽车 2021-7-12021-7-11111 2.按动力装置类型分按动力装置类型分 l内燃机汽车内燃机汽车 l电动汽车电动汽车 l复合汽车复合汽车 l喷气式汽车喷气式汽车 3.按行使道路条件分按行使道路条件分 l公路用车公路用车 l非公路用车非公路用车 2021-7-12021-7-11212 4.按行驶机构的特征分按行驶机构的特征分 l轮式汽车轮式汽车 u非全轮驱动非全轮驱动 u全轮驱动全轮驱动 l履带式汽车履带式汽车 l雪橇式汽

4、车雪橇式汽车 l气垫式汽车气垫式汽车 l步行机械式式汽车步行机械式式汽车 2021-7-12021-7-11313 n汽车驱动型式？汽车驱动型式？ 一般用符号一般用符号“nm” l车轮总数车轮总数驱动轮数驱动轮数 提问？提问？ l42 l44 2021-7-12021-7-11414 2021-7-12021-7-11515 15 底盘底盘 车身车身 电器设备电器设备 发动发动 机机 2021-7-12021-7-11616 n发动机发动机 机体组机体组 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 配气机构配气机构 燃油供给系燃油供给系 冷却系冷却系 润滑系润滑系 点火系（汽油机）点火系（汽油机） 起动系起动系

5、 电源系电源系 n底底 盘盘 制动系制动系 转向系转向系 传动系传动系 行驶系行驶系 2021-7-12021-7-11717 n车车 身身 车身本体车身本体 内外装饰内外装饰 车身附件车身附件 n电器设备电器设备 发动机起动系、点火系、电源系发动机起动系、点火系、电源系 照明和信号装置照明和信号装置 空调空调 仪表和报警系统仪表和报警系统 2021-7-12021-7-11818 2021-7-12021-7-11919 3.汽车的主要参数及技术规格汽车的主要参数及技术规格 (1) (1) 奇瑞奇瑞QQ3 1.1LQQ3 1.1L手动舒适型手动舒适型 (2) (2) 一汽大众一汽大众: :捷

6、达捷达CiX-PCiX-P伙伴伙伴MTMT (3) (3) 一汽奥迪：新奥迪一汽奥迪：新奥迪A6L 2.4A6L 2.4尊贵型尊贵型 (4) (4) 北京奔驰北京奔驰E200KE200K 2021-7-12021-7-12020 第二章 发动机的工作原理和总体构 造 2021-7-12021-7-12121 : 包括蒸汽机、汽轮机和热气机等。包括蒸汽机、汽轮机和热气机等。 2021-7-12021-7-12222 2021-7-12021-7-12323 一、发动机的分类 1按燃料分类 2按着火方式分类 3按工作循环冲程数分类：四冲程和二冲程 4缸数与排列分类：单缸和多缸 5冷却方式分类：液体

7、冷却和气体冷却 6. 按发动机进气形式分为：增压式和非增压式发动机 二、发动机型号编制规则 2021-7-12021-7-12424 汽油发动机 柴油发动机 压缩天然气发动机 液化石油气发动机 双燃料发动机 2021-7-12021-7-12525 2021-7-12021-7-12626 2021-7-12021-7-12727 活塞式内燃机分为水 冷式和风冷式两种 2021-7-12021-7-12828 2021-7-12021-7-12929 结构特征符号结构特征符号 无符号无符号: : 水冷水冷 F: F: 风冷风冷 N: N: 凝气冷却凝气冷却 S: S: 十字头式十字头式 Dz:

8、 Dz: 可倒转可倒转 Z: Z: 增压增压 ZL: ZL: 增压中冷增压中冷 2021-7-12021-7-13030 1、工作循环工作循环(Working Cycle): 2、上、下止点、上、下止点 3、活塞行程、活塞行程 4、气缸工作容积、气缸工作容积(Volume) 5、发动机排量、发动机排量(Displacement) 三、发动机的常用术语三、发动机的常用术语 2021-7-12021-7-13131 6、燃烧室容积、燃烧室容积 7、气缸总容积、气缸总容积 8、压缩比、压缩比(Compression ratio) 9、工况、工况 10、负荷率、负荷率 2021-7-12021-7-1

9、3232 四、发动机主要性能指标四、发动机主要性能指标 1、动力性能指标包括动力性能指标包括 有效转矩有效转矩Te，有效功率，有效功率Pe ，平均有效压力，平均有效压力pme, 曲轴转速曲轴转速n 有效转矩有效转矩Te 有效功率有效功率Pe 3 2 10() 609550 e ee T nn pTkW 式中：式中：Te有效转矩，有效转矩，Nm； n曲轴转速，曲轴转速，r/min。 平均有效压力平均有效压力pme:单位气缸工作容积发出的有效功单位气缸工作容积发出的有效功 发动机转速发动机转速n：即曲轴转速，即曲轴转速，r/min 2021-7-12021-7-13333 有效热效率有效热效率:

10、燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有 效热效率，记作效热效率，记作 e。 2、经济性能指标包括、经济性能指标包括 有效燃油消耗率有效燃油消耗率ge：单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用 ge表示，其单位为表示，其单位为g/kWh 3、强化指标、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般 包括包括升功率升功率和和强化系数强化系数等。等。 4、紧凑性指标、紧凑性指标 用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积

11、和比质量衡量。用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。 比容积比容积 比质量比质量 2021-7-12021-7-13434 5、环境性能指标环境性能指标 排放：排放：有害气体有害气体CO、HC、NOx、颗粒物、颗粒物PM 噪音噪音 温室气体：温室气体： 二氧化碳二氧化碳CO2等等 起动性能起动性能 6、可靠性指标、可靠性指标 表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。 7、耐久性指标、耐久性指标 指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。 202

12、1-7-12021-7-13535 1、速度特性曲线、速度特性曲线 性能指标随发动机曲性能指标随发动机曲 轴转速变化的关系称轴转速变化的关系称 为发动机的速度特性为发动机的速度特性 曲线。曲线。 五、五、 发动机特性曲线发动机特性曲线 发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况 (负荷、转速负荷、转速)变化而变化而 变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。 2021-7-12021-7-13636 发动机负荷率：发动机负荷率： 外特性：外特性： 部分速度特性：部分速度特性： 2、发动机工作状况、发动机工作状况 通常用功率

13、和曲轴转速来表示。通常用功率和曲轴转速来表示。 2021-7-12021-7-13737 进气行程（进气行程（Intake） 进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。 空气和汽油的混合物被吸入气缸空气和汽油的混合物被吸入气缸，在气缸内进一步混合形成可燃混，在气缸内进一步混合形成可燃混 合气。合气。 进气终了时，气缸内气体压力约为进气终了时，气缸内气体压力约为0.080.09 MPa，温度达到，温度达到320 400 K。 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、

14、做功和排气 一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理 2021-7-12021-7-13838 示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况 排气门关闭 进气门开启 活塞 大气压力线大气压力线 P V r a 示功图示功图 上止点 下止点 进气行程（进气行程（Intake） 2021-7-12021-7-13939 压缩行程（压缩行程（Compression） 进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动; 气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。

15、 压缩终了时，混合气压力可达压缩终了时，混合气压力可达0.81.5 MPa，温度可达，温度可达600750 K。 采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧 速度，提高发动机热效率。但太大容易引起速度，提高发动机热效率。但太大容易引起“爆震爆震”和和“表面点火表面点火”，通，通 常常=611 2021-7-12021-7-14040 进气门关闭 排气门关闭 活塞 压缩比： =Va/Vc P V r a 示功图示功图 大气压力线大气压力线 c 上止点 下止点 温度600800K， 压力6001500 kPa 压缩行

16、程压缩行程 2021-7-12021-7-14141 作功行程（作功行程（Power/Expansion） 进排气门仍然关闭。进排气门仍然关闭。 压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放 出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从 上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。 燃烧最高压力可达燃烧最高压力可达36.5 MPa，最高温度可达，最高温度可达22002800 K。作功终

17、。作功终 了时，气体压力降低到了时，气体压力降低到0.350.5 MPa，气体温度降低到，气体温度降低到12001700 K。 2021-7-12021-7-14242 进气门关闭 排气门关闭 活塞 P V r a 示功图示功图 大气压力线大气压力线 c Z b 上止点 下止点 瞬时最高：温度 22002800 K， 压力 35MPa 作功终了：温度 12001700 K， 压 力300500 kPa 作功行程作功行程 2021-7-12021-7-14343 排气行程（排气行程（Exhaust） 进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运

18、动。 膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气 缸。缸。 排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气 压力约为压力约为0.1050.12 MPa，温度约为，温度约为9001100 K。 2021-7-12021-7-14444 进气门关闭 排气门打开 活塞 P V r 示功图 大气压力线大气压力线 c Z b 上止点 下止点 温度9001200 K 压力 105125 kPa 残余废气 排气行程排气行程 2021-7-12021-

19、7-14545 2021-7-12021-7-14646 二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理 进气行程（进气行程（Intake） 进入气缸的是纯净的空气。进入气缸的是纯净的空气。 因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同 汽油机相比，进气终了时缸内气体汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高压力略高，约为，约为0.0850.095 Ma，而，而温温 度略低度略低，约为，约为310340 K。 压缩行程（压缩行程（Compression） 柴油机的压缩比大柴油机的压缩比大(一般为一般为1622)，压缩

20、终了时缸内气体压力约为，压缩终了时缸内气体压力约为3 5 MPa，温度约为，温度约为7501000 K，都比汽油机的高。，都比汽油机的高。 压缩终了温度超过柴油的自燃温度。压缩终了温度超过柴油的自燃温度。 2021-7-12021-7-14747 作功行程（作功行程（Power/Expansion） 压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温 度高于柴油自燃温度，度高于柴油自燃温度，柴油自行着火燃烧。柴油自行着火燃烧。 燃烧气体最高压力燃烧气体最高压力69 MPa，最高温度也可高达，最高温度也可高达1800250

21、0 K。 作功终了时，气体压力约为作功终了时，气体压力约为0.20.5 MPa，温度约为，温度约为10001200 K。 排气行程（排气行程（Exhaust） 排气终了时，缸内残余废气压力约为排气终了时，缸内残余废气压力约为0.1050.12 MPa，气体温度约为，气体温度约为 700900 K。 2021-7-12021-7-14848 说明：说明：汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车；汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车； 柴油机压缩比大，经济性好，多用于柴油机压缩比大，经济性好，多用于5t以上的货车等；以上的货车等； 四个行程中，仅有一个作功行程，故不采取其它

22、措施的情况四个行程中，仅有一个作功行程，故不采取其它措施的情况 下发动机运转不稳定；下发动机运转不稳定； 多缸发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的。多缸发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的。 2021-7-12021-7-14949 第三节二冲程发动机 两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。 第一冲程：压缩、进气第一冲程：压缩、进气 第二冲程：做功、排气第二冲程：做功、排气 2021-7-12021-7-15050 第一冲程：第一冲程：活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入活塞由下止点向

23、上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入 气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜 空气的压缩。空气的压缩。 第二冲程：第二冲程：活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴油与活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴油与 气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间，气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间， 排气门打开。排气门打开。 2021-7-12021-7-15151 三、发动机的基本构造三、发动机的基本构造 机体组：机体组：包

24、括气缸体、气缸盖及油底壳等。包括气缸体、气缸盖及油底壳等。 机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多 部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分 两个机构两个机构：曲柄连杆机构、配气机构曲柄连杆机构、配气机构 利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。 利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。 利用气门与活塞的合理运动

25、的配合，实现工作循环的全过程。利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。 五大系统五大系统： 供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、 起动系统起动系统 第四节第四节 发动机的总体构造发动机的总体构造 2021-7-12021-7-15252 2. 气缸体的特点气缸体的特点 （1）水冷发动机的气缸体）水冷发动机的气缸体 和上曲轴箱常铸成一体；和上曲轴箱常铸成一体； （2）风冷发动机气缸体与）风冷发动机气缸体与 曲轴箱分别铸造曲轴箱分别铸造; （3）气缸体上部的圆柱形）气缸体上部的圆柱形 空腔称为气缸，下半部为空腔称为气缸，下半部为 支承曲轴的

26、曲轴箱，其内支承曲轴的曲轴箱，其内 腔为曲轴运动的空间；腔为曲轴运动的空间； （4）在气缸体内部铸有许）在气缸体内部铸有许 多加强筋、冷却水套和润多加强筋、冷却水套和润 滑油道等滑油道等。 2021-7-12021-7-15353 曲柄连杆机构：曲柄连杆机构：包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。 作用：作用：是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构 2021-7-12021-7-15454 组成：组成：进气门、排气门、摇进气门、排气门、摇 臂、气门间隙调节器、凸轮臂、气门间隙调节器、凸轮

27、 轴以及凸轮轴定时带（齿）轴以及凸轮轴定时带（齿） 轮等。轮等。 作用：作用：使可燃混合气及时充使可燃混合气及时充 入气缸，并及时从气缸排出入气缸，并及时从气缸排出 废气。废气。 配气机构配气机构 2021-7-12021-7-15555 供给系统供给系统 组成：组成：燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排 气管、排气消声器等。气管、排气消声器等。 作用：作用：把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并 将燃烧生成的废气排出发动机。将燃烧生成的

28、废气排出发动机。 2021-7-12021-7-15656 2021-7-12021-7-15757 组成：组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等；蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等； 作用：作用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。 点火系统点火系统 2021-7-12021-7-15858 冷却系统冷却系统 组成：组成：水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗、分水管以及气缸体和气缸盖内铸出分水管以及气缸体和气缸盖内铸出 的水套等。的水套等。 功用：功用：把受热机件的热量散发到大气

29、中，以保证发动机正常工作。把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。 水 泵 节温器 风扇 散热器盖 水温表 水套 分水管 放水阀 百 叶 窗 散 热 器 风扇 水 泵 2021-7-12021-7-15959 润滑系统润滑系统 功用：功用：减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地 冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。 组成：组成：机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。 2021-7-12021-7-16060 起动系统起动

30、系统 起动系统包括起动电机及其附属装置。起动系统包括起动电机及其附属装置。 其作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。其作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。 2021-7-12021-7-16161 思考题思考题 1.1.熟悉汽车发动机的分类熟悉汽车发动机的分类 2.2.四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成? ?它们各有什它们各有什 么功用么功用? (? (作业作业) ) 3.3.详述四冲程汽油机的基本结构和工作原理，四冲程柴油机有何不详述四冲程汽油机的基本结构和工作原理，四冲程柴油机有何不 同？（作业）同？（作业） 4.CA4884

31、.CA488型四冲程汽油机有型四冲程汽油机有4 4个气缸，气缸直径个气缸，气缸直径87.5mm87.5mm，活塞行程，活塞行程 92mm92mm，压缩比为，压缩比为8.18.1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机 排量。排量。 2021-7-12021-7-16262 2021-7-12021-7-16363 曲柄连杆机构的功用曲柄连杆机构的功用 热能热能机械能机械能 燃气压力燃气压力 转转 矩矩 连杆连杆活塞活塞曲轴曲轴 2021-7-12021-7-16464 曲柄连杆机构能量转换曲柄连杆机构能量转换 热能热能 转变为转变为 机械能机械能 向

32、向工作工作 机构机构 输出输出 机械能机械能 2021-7-12021-7-16565 曲柄连杆机构工作过程曲柄连杆机构工作过程 将活塞将活塞 顶上的顶上的 燃气燃气 压力压力 转变为转变为 曲轴曲轴 转矩转矩 2021-7-12021-7-16666 曲柄连杆机构的组成曲柄连杆机构的组成 1、机体组机体组 气缸体气缸体 曲轴箱曲轴箱 气缸套气缸套 气缸盖气缸盖 气缸垫气缸垫 油底壳等油底壳等 2、活塞连杆组活塞连杆组 活塞活塞 活塞环活塞环 活塞销活塞销 连杆等连杆等 3、曲轴飞轮组曲轴飞轮组 曲轴曲轴 飞轮等飞轮等 2021-7-12021-7-16767 2021-7-12021-7-1

33、6868 2021-7-12021-7-16969 2021-7-12021-7-17070 1. 机机体组的功用体组的功用 机体组是发动机的机体组是发动机的支架支架 是各机构与系统的装配是各机构与系统的装配机体机体 气缸盖密封气缸、形成燃烧室气缸盖密封气缸、形成燃烧室 机体与气缸盖内水套机体与气缸盖内水套冷却系统冷却系统 机体与气缸盖内油道机体与气缸盖内油道润滑系统润滑系统 2021-7-12021-7-17171 （1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、 适当冷却（以免损坏和变形）适当冷却（以免损坏和变形） 发动机中最大的零件发动机中最大的零

34、件 承受承受拉、压、弯、扭拉、压、弯、扭等机械负荷等机械负荷 承受承受高温燃气高温燃气很大的热负荷很大的热负荷 发动机大部分零件发动机大部分零件安装安装在机体上在机体上 （2）力）力求结构紧凑、质量轻求结构紧凑、质量轻 尽量减小整机的尽量减小整机的重量（重量（发动机最大的零件）发动机最大的零件） 加强肋（减小质量、保证刚度与强度）加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料）机体材料 一般高强度灰铸铁、铝合金一般高强度灰铸铁、铝合金 合金铸铁合金铸铁 机机体工作条件、要求及材料体工作条件、要求及材料 2021-7-12021-7-17272 气缸的排列方式气缸的排列方式（发动机形式）（发

35、动机形式） 直列式直列式 V型式型式 对置式对置式 2021-7-12021-7-17373 气缸气缸W型式型式 大众大众W12 由两个夹角为由两个夹角为 15的的V6发动发动 机，以机，以72的的 夹角组成夹角组成 拥有拥有5.6升的升的 排量排量 2021-7-12021-7-17474 A8L6.0及其及其W12发动机发动机 2021-7-12021-7-17575 气缸的结构气缸的结构形式（气缸套）形式（气缸套） （1）无气缸套式）无气缸套式 优点：优点： 缩短气缸中心距，减小缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量机体尺寸质量 机体刚度大、工艺性好机体刚度大、工艺性好 缺点：缺点： 耐磨合

36、金铸铁耐磨合金铸铁 成本高成本高 无气缸套式铝合金缸体无气缸套式铝合金缸体 气缸表面镀铬，提高耐气缸表面镀铬，提高耐 磨性磨性 2021-7-12021-7-17676 干式缸套干式缸套 灰铸铁或铝合金缸体灰铸铁或铝合金缸体 可卸干式缸套可卸干式缸套 （2）干式缸套式）干式缸套式 13 2021-7-12021-7-17777 （3）湿式缸套式）湿式缸套式 普通铸铁或铝合金缸体普通铸铁或铝合金缸体 AB环带：径向定位环带：径向定位 凸缘凸缘C：轴向定位：轴向定位 缸套缸套 顶面略高于缸体平面：顶面略高于缸体平面： 0.050.15mm 密封圈：下部密封圈：下部13道密封道密封 圈圈 A B C

37、 0.050.15 59 2021-7-12021-7-17878 干、湿式缸套比较干、湿式缸套比较 和冷却和冷却 水直接水直接 接触接触 与缸体与缸体 配合较配合较 松松 壁厚壁厚 59mm 不直接不直接 和冷却和冷却 水接触水接触 与缸体与缸体 紧配合紧配合 壁厚壁厚 1 3mm 缸套材料：合金铸铁或合金钢缸套材料：合金铸铁或合金钢 2021-7-12021-7-17979 2021-7-12021-7-18080 6. 水冷和风冷气缸体水冷和风冷气缸体 （1）水冷气缸体）水冷气缸体 利用利用水套水套 中的中的冷却冷却 水水流过流过高高 温零件温零件的的 周围带走周围带走 多余多余热量热量

38、 2021-7-12021-7-18181 缸体与缸体与 曲轴箱曲轴箱 分开铸分开铸 缸体和缸缸体和缸 盖铸有盖铸有 散热片散热片 如有风扇如有风扇 可加强可加强 散热散热 （2）风冷气缸体）风冷气缸体 2021-7-12021-7-18282 气缸盖气缸盖 1. 气缸盖的组成气缸盖的组成 密封气缸上部密封气缸上部形成燃烧室形成燃烧室 冷却水套冷却水套与缸体水套相通与缸体水套相通 设有设有进排气座、气门导管孔进排气座、气门导管孔 设有设有进排气通道进排气通道 汽油机汽油机缸盖：设有缸盖：设有火花塞座孔火花塞座孔 柴油机柴油机缸盖：设有缸盖：设有喷油器座孔喷油器座孔 2021-7-12021-7

39、-18383 气缸盖气缸盖 气缸盖示意图气缸盖示意图 气缸盖实物气缸盖实物 2021-7-12021-7-18484 5. 燃烧室燃烧室 （1）燃烧室基本要求燃烧室基本要求 结构经凑：（表面积结构经凑：（表面积/ /容积）要小，减小容积）要小，减小 热损失，提高热效率热损失，提高热效率 能增大进气门直径或进气道通道面积：增能增大进气门直径或进气道通道面积：增 加进气量，提高发动机转矩和功率加进气量，提高发动机转矩和功率 能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高 混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离

40、最短，汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离最短， 以防止发生不正常燃烧以防止发生不正常燃烧 柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流 运动进行良好配合运动进行良好配合 2021-7-12021-7-18585 （2）汽油机燃烧室汽油机燃烧室 楔形楔形 盆形盆形 半球半球 形形 2021-7-12021-7-18686 （3）柴油机燃烧室柴油机燃烧室 直喷式燃烧室直喷式燃烧室 形燃烧形燃烧 室室 球形燃烧球形燃烧 室室 2021-7-12021-7-18787 分开式燃烧室分开式燃烧室 涡流燃烧涡流燃烧 室室 预燃燃烧预燃燃烧 室室 喷油器喷油器喷油器喷油器 涡流涡流

41、 室室 预燃预燃 室室 2021-7-12021-7-18888 直喷式燃烧室直喷式燃烧室 燃烧室燃烧室 容积容积 集中于集中于 活塞顶活塞顶 上的上的 燃烧室燃烧室 凹坑内凹坑内 2021-7-12021-7-18989 涡流燃烧室涡流燃烧室 空气被挤空气被挤 入涡流室入涡流室 形成强烈形成强烈 有规则涡有规则涡 流运动流运动 大部分柴大部分柴 油在涡流油在涡流 室内燃烧室内燃烧 形成二次形成二次 涡流混合涡流混合 燃烧燃烧 2021-7-12021-7-19090 思考题（续）思考题（续） 1.曲柄连杆机构的功用和组成？曲柄连杆机构的功用和组成？ 2.气缸体的结构形式及概念比较气缸体的结构

42、形式及概念比较? 3.气缸的三种排列方式及特点气缸的三种排列方式及特点? 4.比较干式和湿式缸套的特点比较干式和湿式缸套的特点? 5.机体组由哪些零件组成？机体组由哪些零件组成？ 6.汽油机和柴油机燃烧室的种类？汽油机和柴油机燃烧室的种类？ 课课 外外 2021-7-12021-7-19191 活塞连杆组活塞连杆组 活塞活塞 活活 塞塞 环环 活塞销活塞销 连杆连杆 组组 曲轴曲轴 飞轮飞轮 组组 活塞活塞 活塞环活塞环 活塞销活塞销 连杆组连杆组 2021-7-12021-7-19292 活活 塞塞 活塞功用活塞功用 （1）承受气缸中的）承受气缸中的燃气压力燃气压力 （2）将燃气作用力通过）

43、将燃气作用力通过活塞销活塞销和和连连 杆杆传给传给曲轴曲轴，推动曲轴旋转，推动曲轴旋转 （3）参与组成）参与组成燃烧室燃烧室 2021-7-12021-7-19393 工作条件：高温、高压、高速往复直线运动工作条件：高温、高压、高速往复直线运动 要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀 系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活 塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中 大量磨损。大量磨损。 材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是材料：常用铝合金制

44、造，质量小，导热性好，但是 热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有 的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。 2021-7-12021-7-19494 成型方法成型方法 铸造：高温强度下降较小、成本低，铸造：高温强度下降较小、成本低， 易出现气孔、缩松等铸造缺陷。易出现气孔、缩松等铸造缺陷。 锻造：强度比铸造高、导热性较好，锻造：强度比铸造高、导热性较好， 适用于强化发动机，制造成本高。适用于强化发动机，制造成本高。 2021-7-12021-7-19595 活塞构造活塞构造 活塞活塞 顶部顶部 活塞活塞 头部头部

45、活塞活塞 裙部裙部 2021-7-12021-7-19696 （1）活塞顶部（活塞顶部（燃烧室组成部分燃烧室组成部分） 汽油机汽油机多采用多采用平顶平顶、有些采用、有些采用凹顶凹顶 二冲程汽油机二冲程汽油机 多用多用凸顶凸顶 柴油机柴油机多采用各种各样的多采用各种各样的凹坑凹坑 凸凸 顶顶 凹凹 坑坑 平平 顶顶 凹凹 顶顶 2021-7-12021-7-19797 （2）活塞头部（）活塞头部（活塞环槽以上部位活塞环槽以上部位） 承受气承受气 体压力体压力 将热量通将热量通 过活塞环传过活塞环传 给气缸壁给气缸壁 与活塞环与活塞环 实现实现 气缸密封气缸密封 主主 要要 作作 用用 2021-

46、7-12021-7-19898 环槽环槽 环槽护圈环槽护圈 可保护和加可保护和加 强铝合金活强铝合金活 塞环槽塞环槽 隔热槽隔热槽(有时有时) 使部分热流转使部分热流转 向二、三环向二、三环 主主 要要 结结 构构 气环气环 油环油环 热负荷较高发动机采用热负荷较高发动机采用 2021-7-12021-7-19999 （3）活塞裙部（）活塞裙部（活塞环槽以下部位活塞环槽以下部位） 功用功用 椭圆椭圆 变形变形 为活塞导向和承受侧压力为活塞导向和承受侧压力 燃气压力使燃气压力使 裙部弯曲变形裙部弯曲变形 侧压力使销座侧压力使销座 轴线方向增大轴线方向增大 热变形使销座热变形使销座 轴线方向增大轴

47、线方向增大 2021-7-12021-7-1100100 活塞裙部椭圆形活塞裙部椭圆形 冷态下把冷态下把 活塞加工活塞加工 成裙部断成裙部断 面为长轴面为长轴 垂直于活垂直于活 塞销方向塞销方向 的椭圆形的椭圆形 2021-7-12021-7-1101101 活塞销座附近裙部外表面下陷活塞销座附近裙部外表面下陷 为减少为减少 活塞销活塞销 座附近座附近 处的热处的热 变形量变形量 2021-7-12021-7-1102102 活塞销座轴线布置活塞销座轴线布置 活塞越过上止点时活塞越过上止点时 侧压力方向改变会侧压力方向改变会 产生产生“敲缸敲缸”噪声噪声 可减轻活塞可减轻活塞“敲缸敲缸”噪噪

48、声，但会引起裙部两端声，但会引起裙部两端 尖角的磨损或变形增大尖角的磨损或变形增大 主主 推推 力力 面面 活塞销偏移布置活塞销偏移布置 (偏移活塞轴线偏移活塞轴线12mm) 活塞销对中布置活塞销对中布置 2021-7-12021-7-1103103 二、活二、活 塞塞 环环 1. 活塞环功用活塞环功用 气环气环 刮油刮油 均匀油膜均匀油膜 辅助密封辅助密封 油环油环 密封密封 导热导热 2021-7-12021-7-1104104 三、活三、活 塞塞 销销 1. 活塞销功用活塞销功用 连接活塞和连接活塞和 连杆连杆 将活塞承受的将活塞承受的 力传给连杆力传给连杆 活塞销活塞销 连杆衬套连杆衬

49、套 卡环卡环 2021-7-12021-7-1105105 四、连四、连 杆杆 组组 连杆衬套连杆衬套 连杆体连杆体 连杆螺栓连杆螺栓 连杆轴承连杆轴承 上轴瓦上轴瓦 连杆轴承连杆轴承 下轴瓦下轴瓦 连杆盖连杆盖 螺母螺母 连杆衬套连杆衬套 连杆体连杆体 连杆轴承连杆轴承 上轴瓦上轴瓦 连杆轴承连杆轴承 下轴瓦下轴瓦 连杆盖连杆盖 连杆连杆 螺栓螺栓 集油孔集油孔 喷油孔喷油孔 2021-7-12021-7-1106106 1. 连杆组功用连杆组功用 活活 塞塞 曲曲 轴轴 往复往复 运动运动 旋转旋转 运动运动 连连 杆杆 力力 2021-7-12021-7-1107107 3. 连杆构造连

50、杆构造 小头小头 杆身杆身 大头大头 小头小头 杆身杆身 大头大头 集油孔集油孔 喷油孔喷油孔 纵向纵向 油道油道 2021-7-12021-7-1108108 （3）连杆大头连杆大头 剖分形式剖分形式（连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固） 平切口平切口 斜切口斜切口 结合面与连杆轴线垂直结合面与连杆轴线垂直 刚度大刚度大 变形小变形小 成本低成本低 汽油机采用平切口汽油机采用平切口 结合面与连杆轴线成结合面与连杆轴线成 30 60夹角 夹角 连杆体能从缸体上端取出连杆体能从缸体上端取出 多用于柴油机多用于柴油机 2021-7-12021-7-1109109 4. V型发

51、动机型发动机连杆连杆 （1）并列连杆）并列连杆 前后连杆可通用前后连杆可通用 左右两列活塞运左右两列活塞运 动规律相同动规律相同 增加了曲轴和发动机长度增加了曲轴和发动机长度 优优 点点缺缺 点点 2021-7-12021-7-1110110 （2）主副连杆）主副连杆 主副连杆主副连杆 不能互换不能互换 两列活塞运动规律和两列活塞运动规律和 上止点位置不相同上止点位置不相同 优优 点点 不会增加发动机长度不会增加发动机长度 缺缺 点点 主连杆主连杆 副连杆副连杆 2021-7-12021-7-1111111 （3）叉形连杆）叉形连杆 两列气缸无需错开两列气缸无需错开 两列气缸中活塞两列气缸中活

52、塞 运动规律相同运动规律相同 连杆大头结构复连杆大头结构复 杂、刚度较差杂、刚度较差 优优 点点 缺缺 点点 叉形叉形 连杆连杆 内连杆内连杆 叉形连叉形连 杆轴承杆轴承 内连杆内连杆 轴承轴承 2021-7-12021-7-1112112 思考题思考题? 1. 指出右图指出右图 中各零件的中各零件的 名称？名称？(活活 塞连杆部分塞连杆部分) 课课 堂堂 2021-7-12021-7-1113113 曲轴飞轮组曲轴飞轮组 飞轮飞轮 曲轴曲轴 曲轴曲轴 轴承轴承 曲轴曲轴 曲轴前后曲轴前后 端密封端密封 曲轴扭转曲轴扭转 减震器减震器 飞轮飞轮 曲轴轴承曲轴轴承 平衡机构平衡机构 2021-7

53、-12021-7-1114114 一、曲一、曲 轴轴 1. 曲轴曲轴功用功用 曲轴曲轴 气体气体 压力压力 转矩转矩 飞轮飞轮 汽车传动系汽车传动系 驱动配气机构和驱动配气机构和 其它辅助装置其它辅助装置 2021-7-12021-7-1115115 3. 曲轴构造曲轴构造 平衡重平衡重 输输 出出 端端 曲轴曲轴 前端前端 主轴颈主轴颈 连杆轴颈连杆轴颈 曲柄臂曲柄臂 单单 元元 曲曲 拐拐 自由端自由端 曲轴曲轴 后端后端 2021-7-12021-7-1116116 （1）曲轴分类）曲轴分类 按单元曲拐连接方式分类按单元曲拐连接方式分类 整体式整体式 曲轴曲轴 各单元曲拐锻造各单元曲拐锻

54、造 或铸造成整体或铸造成整体 工作可靠工作可靠 质量轻质量轻 结构简单结构简单 加工面少加工面少 主轴颈主轴颈连杆轴颈连杆轴颈 曲柄臂曲柄臂 概概 念念 特特 点点 2021-7-12021-7-1117117 组合式组合式 曲轴曲轴 由单元曲拐由单元曲拐 组合装配组合装配 方便制造和更换方便制造和更换 结构复杂结构复杂 拆装不便拆装不便 曲柄臂兼曲柄臂兼 作主轴颈作主轴颈 单元曲拐单元曲拐 滚动轴承滚动轴承 (主轴承主轴承) 配用隧道配用隧道 式机体式机体 概概 念念 特特 点点 2021-7-12021-7-1118118 按主轴颈数分类按主轴颈数分类 全支承全支承 曲轴曲轴 相邻两个相邻

55、两个 曲拐间都曲拐间都 有主轴颈有主轴颈 抗弯曲能力强抗弯曲能力强 可减轻主轴颈载荷可减轻主轴颈载荷 概概 念念 主轴颈多主轴颈多 加工面多加工面多 曲轴和机体较长曲轴和机体较长 缺缺 点点 优优 点点 2021-7-12021-7-1119119 非全支承曲轴非全支承曲轴 主轴颈数主轴颈数 少于全支少于全支 承曲轴承曲轴 概概 念念 缺缺 点点 优优 点点 与全支承曲轴恰好相反与全支承曲轴恰好相反 2021-7-12021-7-1120120 （3）曲轴前端）曲轴前端 曲轴曲轴 带轮带轮 空调压空调压 缩机缩机 动力动力 转向泵转向泵 张紧轮张紧轮导向轮导向轮发电机发电机 曲轴正时曲轴正时

56、齿形带轮齿形带轮 曲轴曲轴 链轮链轮 凸轮凸轮 轴正轴正 时齿时齿 形带形带 轮轮 水泵水泵 机油泵机油泵 2021-7-12021-7-1121121 曲轴前端驱动曲轴前端驱动 2021-7-12021-7-1122122 （4）曲轴后端）曲轴后端 曲轴曲轴 带轮带轮 曲轴正时曲轴正时 齿形带轮齿形带轮 曲轴曲轴 链轮链轮 安装飞轮安装飞轮 用凸缘用凸缘 飞轮飞轮 2021-7-12021-7-1123123 （5）曲轴润滑）曲轴润滑 机油机油 机体油道机体油道 主轴承主轴承 主轴颈主轴颈 曲轴油孔曲轴油孔连杆轴承连杆轴承连杆轴颈连杆轴颈 2021-7-12021-7-1124124 （1）

57、直列四缸发动机工作循环）直列四缸发动机工作循环 发火间隔角发火间隔角 720/4=180 工作顺序工作顺序 1-3-4-2 1-2-4-3 1 4 3 2 1-4 2-3 180 2021-7-12021-7-1125125 工作循环表（工作循环表（1-3-4-2） 曲轴转角曲轴转角()第一缸第一缸 第二缸第二缸 第三缸第三缸 第四缸第四缸 0180排气排气压缩压缩进气进气 180360排气排气进气进气压缩压缩 360540进气进气压缩压缩排气排气 540720压缩压缩进气进气排气排气 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 2021-7-12021-7-1126126 （2）直列六缸发动机工

58、作循环）直列六缸发动机工作循环 发火间隔角发火间隔角 720/6=120 工作顺序工作顺序 1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-5 1 432 1-6 3-4 120 5 6 2-5 2021-7-12021-7-1127127 工作循环表（工作循环表（1-5-3-6-2-4） 曲轴转角曲轴转角( () ) 第一缸第一缸 第二缸第二缸 第三缸第三缸 第四缸第四缸 第五缸第五缸 第六缸第六缸 0 180 060 排气排气压缩压缩 进气进气 60120 压缩压缩排气排气120180 进气进气 180 360 180240 排气排气压缩压缩240300 进气进气300360 压缩压缩排气排气

59、 360 540 360420 进气进气420480 排气排气压缩压缩 480540 进气进气 540 720 540600 压缩压缩 排气排气 600660 进气进气 660720 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 2021-7-12021-7-1128128 （3）V8发动机工作循环发动机工作循环 发火间隔角发火间隔角 720/8=90 工作顺序工作顺序 R1-L1-R4-L4- L2-R3-L3-R2 L1-R4-L4-L2- R3-R2-L3-R1 R1 R1-L1 90 R4 R3 R2 L1 L4 L3 L2 R2-L2 R3-L3 R4-L4 2021-

60、7-12021-7-1129129 工作循环表（工作循环表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2） 曲轴转角曲轴转角( () R1R2R3R4L1L2L3L4 0 180 090 压缩压缩进气进气 排气排气 90180 排气排气 进气进气压缩压缩 180 360 180270 排气排气压缩压缩 进气进气 270360 进气进气 压缩压缩排气排气 360 540 360450 进气进气排气排气压缩压缩 450630 压缩压缩进气进气排气排气 540 720 540630 压缩压缩进气进气排气排气 630720排气排气压缩压缩进气进气 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 作功作功 作