汽车构造与原理

汽车构造发动机部分

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04汽车的组成发动机底盘车身电气设备1.1概述一、发动机定义发动机是将某一种形式的能量转变为机械能的机器。二、发动机的分类1.按燃料使用不同分类{汽油发动机柴油机混合燃料发动机二、按完成一个工作循环所需行程数{二行程发动机四行程发动机三、按冷却方式不同{风冷式水冷式四、按气缸数量及排列方式{单缸发动机多缸发动机{单列式（直列式）V型对置式5.按进气状态不同{增压非增压发动机的基本术语上止点TDC：活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点。通常即活塞的最高位置。下止点BDC：活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点。通常即活塞的最低位置。活塞行程（S）：活塞运行的上、下两个止点之间的距离气缸最大容积（Va）：活塞在下止点时气缸的容积。它是气缸工作容积和燃烧室总容积之和压缩比（ε）：气缸最大容积和燃烧室总容积比值四冲程发动机工作过程

（1）曲柄连杆机构主要由活塞、飞轮、连杆、曲轴组成主要功用将活塞的往复运动转换成曲轴的圆周运动，并经曲轴对外输出动力。（2）配气系统主要组成空气滤清器、进排气管系、配气机构、排气消声器主要功用按照发动机的需求定时开关气门，实现换气过程。（3）燃料供给系统汽油机主要有汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、电控喷油器、电控单元等

主要功用为根据发动机的需求，定时定量向发动机所需燃料。（4）点火系统主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、火花塞、电控装置组成。主要功用为按规定时刻点燃气缸内的混合气。（5）润滑系统主要由油底壳、机油泵、机油滤清器、油压表等组成主要功用为发动机工作起到润滑、减少摩擦的作用，并也可起到清洁、防锈的作用（6）冷却系统主要由冷却水泵、风扇、节温器、冷却水道组成主要功用为保证发动机在适宜的温度下工作（7）起动系统主要由蓄电池、启动开关、起动马达组成主要功用起动发动机机体组件主要由机体（汽缸体和曲轴箱）、气缸盖和汽缸垫、油底壳组成。气缸体气缸体一般用灰铸铁或铝合金铸成，气缸体也可称为气缸体—曲轴箱，因为气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。

气缸体应具有足够的强度和刚度。根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式：

（1）一般式（2）龙门式（3）隧道式

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。

气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。

气缸盖

气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。3、气缸垫气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮—棉结构的气缸垫，由于铜皮—棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。01曲柄连杆机构作用及组成：曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。

（1）活塞连杆组件

活塞连杆组件主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦组成。活塞：1．活塞的功用及工作条件

活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞要求具有足够的刚度和强度，传力可靠、导热性能好，耐高温、高压，耐磨损，质量小，尽可能减小往复惯性力。2．活塞材料

现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用高强度铝合金活塞，只在极少数低速柴油发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。

3．活塞构造

活塞可视为由顶部、头部、槽部和裙部等4部分构成。（1）活塞顶部汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。其顶部可分为平顶、凸顶和凹顶三种。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凸顶活塞，起导向作用，有利于改善换气作用。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。

柴油机活塞顶部形状取决于混合气形成方式和燃烧室形状。在分隔式燃烧室柴油机的活塞顶部设有形状不同的浅凹坑，以便在主燃烧室内形成二次涡流，增进混合气形成与燃烧。柴油机还有另一类燃烧室，称为直喷式燃烧室。其全部容积都集中在气缸内，且在活塞顶部设有深浅不一、形状各异的燃烧室凹坑。在直喷式燃烧室的柴油机中，喷油器将燃油直接喷入燃烧室凹坑内，使其与运动气流相混合，形成可燃混合气并燃烧。

（2）活塞头部活塞顶部至活塞第一道气环之间的部分，用来承受气体压力和传递热量。

（3）活塞槽部由活塞头部以下活塞环槽部的部分称为活塞槽部。在活塞槽部用来安装气环和油环，起到密封和传热的作用，汽油机一般有三个环槽，其中为两个气环槽和一个油环槽，在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。而柴油机由于压缩比比较高，安装了四个环槽，其中有三个为气环槽，一个为油环槽。活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。在强化程度较高的发动机中，第一道环槽温度较高，磨损严重。为了增强环槽的耐磨性，通常在第一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。（3）活塞裙部活塞裙部是指从油环槽以下的活塞部分。活塞裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向的作用，其次，活塞裙部使气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承压面积，以承受侧向力。发动机工作时，活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时还发生热变形。这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向及活塞顶部的尺寸增大。因此，为了使活塞在正常工作温度时保持较均匀的间隙，避免出现在气缸内卡死或加大磨损的现象，所以:1）预先冷状态下把活塞裙部加工成特定的形状2）预先给活塞裙部开槽3）在活塞裙部铸入热膨胀系数低的恒范钢片。4）实现活塞冷却5）采用活塞销孔偏移结构。活塞环：活塞环是具有弹性开口的环，活塞环可分气环和油环两种。（1）气环气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。

气环的密封原理：当活塞环装入气缸后，在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面，气缸内的高压气体不可能通过第一密封面泄漏。高压气体可能通过活塞顶岸与气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙中。进入侧隙中的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面，高压气体也不可能通过第二密封面泄漏。进入径向间隙中的高压气体只能环的外圆面与气缸壁更加贴紧。最后漏入曲轴箱内的气体就很少了，一般仅为进气量的0.2％～1.0％。气环的种类：

气环的按断面的形状可分为矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环、和桶面环等

（2）油环油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。既可以防止机油窜入汽缸燃烧，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，同时还可以起到封气的辅助作用。油环种类：油环分普通油环和组合油环（钢片组合油环、螺旋撑簧油环）两种。普通油环：这种油环应用最广泛，在环的外表面中间有环形槽，槽中钻有长方形或圆形小孔，刮下的机油经小孔流回油底壳，以便减少环与气缸壁的接触面积，提高接触压力。

组合油环：1）钢片组合油环，这种油环由衬环、刮片环组成。它具有对缸壁接触压力高而均匀、刮油能力强、密封良好、使用寿命长等优点;但其加工费时，成本高2）螺旋撑簧油环，这种油环是在普通油环内径环面内安装一个螺旋弹簧，以增加对缸壁的接触压力，当油环磨损后弹簧能够自动补偿，使油环仍能保持良好的刮油性能。这种油环制造和安装较方便。活塞销：

（1）活塞销功用和工作条件活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。（2）活塞销内孔形状分类活塞销内孔形状分为三类，分别为：圆柱形、两段截锥形、组合形。（3）活塞销的连接方式活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接方式有两种，分别全浮式和半浮式。连杆组：连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。

连杆组的功用及工作条件:连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆小头与活塞销连接，同活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动，因此在发动机工作时连杆作复杂的平面运动。连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现在作功行程下止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。因此，连杆体和连杆盖一般采用高强度的优质中碳钢或中碳合金钢作为其材料。连杆构造：连杆由小头、杆身和大头等部分构成。（1）连杆小头小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方式。在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式。（2）连杆杆身杆身断面为工字形，刚度大、质量轻、适于模锻。工字形断面的Y-Y轴在连杆运动平面内。有的连杆在杆身内加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者，须在小头顶部加工出喷油孔。

（3）连杆大头连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时能从气缸上端取出。连杆大头分为整体式和分开式，而分开式连杆大头又分为平分式和斜分式两种。

（4）连杆螺栓

连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起，工作时连杆螺栓承受交变载荷，因此在结构上应尽量增大连杆螺栓的弹性，而在加工方面要精细加工过渡圆角，消除应力集中，以提高其抗疲劳强度。连杆螺栓用优质合金钢制造。（5）连杆轴瓦连杆大头内的瓦片式滑动轴承称为连杆轴瓦。轴瓦分为上下两个半片，在自由状态下非半圆形，通过安装如连杆大头内时，可过剩，所以两个瓦片均匀的紧贴在大头壁孔上，轴瓦材料目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有减磨合金层，因此在连杆工作时具有很好的承受载荷和导热能力。V型发动机连杆：V型发动机左右两个气缸的连杆安装在同一个曲柄销上，其结构随安装形式可分为并列连杆、主副连杆、叉式连杆。

1)并列连杆两个完全相同的连杆一前一后并列地安装在同一个曲柄销上。连杆结构与上述直列式发动机的连杆基本相同。并列连杆的优点是前后连杆可以通用，左右两列气缸的活塞运动规律相同。缺点是两列气缸沿曲轴纵向须相互错开一段距离，从而增加了曲轴和发动机的长度。2)主副连杆一个主连杆一个副连杆组成主副连杆，副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。主连杆大头安装在曲轴的曲柄销上。两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同。采用主副连杆的V型发动机，其两列气缸不需要相互错开，因而也就不会增加发动机的长度。3)叉形连杆指一列气缸中的连杆大头为叉形；另一列气缸中的连杆与普通连杆类似，只是大头的宽度较小，一般称其为内连杆。叉形连杆的优点是两列气缸中活塞的运动规律相同，两列气缸无需错开。缺点是叉形连杆大头结构复杂，制造比较困难，维修也不方便，且大头刚度较差。

(2)曲轴飞轮组件

曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮及其他一些附件组成。

曲轴：（1）曲轴的功用及工作条件：曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分。

（2）曲轴材料

曲轴一般由中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工。现代汽车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴。（3）曲轴构造曲轴一般由主轴颈、曲柄销、曲柄臂、平衡重块、主轴瓦等组成，一般由两个主轴颈、一个曲柄销、两个曲柄臂组成一个曲柄，单缸发动机的曲轴只有一个曲柄，多缸直列式发动机曲轴的曲柄数与气缸数相同，V型发动机曲轴的曲柄数等于气缸数的一半。1）主轴颈主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。2）曲柄销曲柄销也叫连杆轴颈，是曲轴与连杆的连接部分。3）曲柄臂曲柄臂是主轴颈与曲柄销的连接部分。一般为了平衡惯性力，曲柄臂处一般铸有平衡重块，从而使曲轴旋转平稳。4）曲轴前端及曲轴轴向定位定时齿轮起动爪甩油盘止推片滑动推力轴承滑动推力轴承带轮（4）曲柄布置与多缸发动机的工作顺序

各曲柄的相对位置或曲柄布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲柄布置就只取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点：1）应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象。2）各气缸发火的间隔时间应该相同。发火间隔时间若以曲轴转角计则称发火间隔角。对于气缸数为i的四冲程发动机，其发火间隔角应为720°/i3）V型发动机左右两列气缸应交替发火。以四冲程直列四缸发动机为例，其发火间隔角为720°/4＝180°。4个曲柄在同一平面内。发动机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3，其工作循环见表：若以四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲柄布置：四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲柄分别布置在三个平面内，发火顺序是1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5，其工作循环表见表：四冲程V型六缸发动机的发火间隔角为720°/6，3个曲柄互成120°。工作顺序R1-L3-R3-L2-R2-L1。面对发动机的冷却风扇，右列气缸用R表示，由前向后气缸号分别为R1、R2、R3；左列气缸用L表示，气缸号分别为L1、L2和L3，工作循环见表：四冲程V8发动机的发火间隔角为720°/8＝90°,4个曲柄互成90°。工作顺序基本上有两种：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1

曲轴扭转减振器当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲柄之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振。当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。为了消减曲轴的扭转振动，现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器。汽车发动机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油-橡胶扭转减振器等。

1）橡胶扭转减振器减振器壳体与曲轴连接，减振器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上。发动机工作时，减振器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量滞后于减振器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减。橡胶扭转减振器结构简单，工作可靠，制造容易，在汽车上广为应用。但其阻尼作用小，橡胶容易老化，故在大功率发动机上较少应用。

2）硅油扭转减振器由钢板冲压而成的减振器壳体与曲轴连接。侧盖与减振器壳体组成封闭腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与封闭腔之间留有一定的间隙，里面充满高粘度硅油。当发动机工作时，减振器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀速转动，于是在惯性质量与减振器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻。硅油扭转减振器减振效果好，性能稳定，工作可靠，结构简单，维修方便，所以在汽车发动机上的应用日益普遍。但它需要良好的密封和较大的惯性质量，致使减振器尺寸较大。

3）硅油—橡胶扭转减振器硅油—橡胶扭转减振器集中了硅油扭转减振器和橡胶扭转减振器二者的优点，即体积小、质量轻和减振性能稳定等。飞轮：飞轮是转动惯量很大的盘形零件，其作用如同一个能量存储器。在作功行程中发动机传输给曲轴的能量，除对外输出外，还有部分能量被飞轮吸收，从而使曲轴的转速不会升高很多。在排气、进气和压缩三个行程中，飞轮将其储存的能量放出来补偿这三个行程所消耗的功，从而使曲轴转速不致降低太甚。除此之外，飞轮还有下列功用：飞轮是摩擦式离合器的主动件；在飞轮轮缘上镶嵌有供起动发动机用的飞轮齿圈；在飞轮上还刻有上止点记号，用来校准点火定时或喷油定时以及调整气门间隙

3、曲柄连杆机构的运动与受力曲柄连杆机构的运动

将曲柄连杆机构的曲轴中心设为原点，曲柄半径设为R，连杆长度设为L，α为曲轴转角，ω为曲轴转速。根据力学推导，活塞的位移x，速度v，加速度a的推导公式如下：其中λ为连杆比，λ=R/L

因此，根据活塞位移，速度，加速度的变化曲线可以得出曲柄连杆机构的运动特点如下：（1）即使曲轴做匀速运动，而活塞的速度却是不均匀的，在上、下止点处的速度为0，在α=90°稍前和270°稍后的位置达到速度最大值。（2）由于活塞速度的变化，导致加速度的变化，在速度为零处的加速度最大，而速度最大处的加速度为0。曲柄连杆机构的受力分析（1）气体作用力发动机工作时气体作用力主要来自做功行程和压缩行程，而在进气和排气行程中气体压力较小，所以对机体的影响可以忽略。（2）往复惯性力和离心力发动机工作时活塞在不同工况受到向下或向上往复惯性力，同时，在曲柄销和连杆大头在旋转工作时受到了离心力。（3）摩擦力

在发动机工作时，发动机诸多零件表面都存在一定的摩擦运动，其摩擦力的大小取决与摩擦面形成的正压力和摩擦系数。一般采取润滑油来减少摩擦

4、可变气缸控制技术概述：

可变气缸技术能够让汽车在起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下保证全部汽缸投入工作。而在中速巡航和低发动机负荷工况下，仅运转一个汽缸组，即较少汽缸参与工作，另一排汽缸组停止工作。在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时，发动机将会用较多汽缸来运转，保证发动机输出良好的动力。工作原理：全负荷工作时：在车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下，该发动机将会把全部6个气缸投入工作。怠速或低速工作时：在发动机怠速和低速工作时系统仅将运转一个气缸组，即三个气缸工作。中负荷工作时：在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时发动机将会用4个气缸来运转。机体组件和曲柄连杆机构常见故障机体组件常见故障：1）活塞敲击缸壁现象：活塞敲击缸壁清脆、尖锐原因：①冷起动时，活塞与气缸的间隙较大；热机后敲缸声将会减弱②混合气燃烧不正常③点火提前角增大④活塞裙部磨损严重，圆柱误差较大⑤缸筒和活塞磨损严重。间隙过大排除：拆卸气缸进行检修，并更换汽缸套2）汽缸垫漏水漏气现象：①汽缸垫漏气时，发动机转速和功率下降②汽缸垫流水时，造成即有乳化，排出排气管，出现“突突”响声原因：①汽缸垫装配时不平整，位置不正确②固紧汽缸盖时，未按规定的次序及力矩拧紧螺钉，致使汽缸垫封闭不严③汽缸垫安装时沾有杂物或者污物，致使汽缸垫封闭不严④发动机长时间燃烧时不正常，如爆燃或过热导致汽缸垫烧蚀。排除：更换汽缸垫，并按规定的力矩及次序安装汽缸垫3）气缸拉缸拉缸就是气缸臂沿活塞运动的方向，出现深浅不一的沟纹，刮痕现象：①气缸拉伤后，出现敲缸声②机油或汽油中含有杂质，导致润滑不良③缸壁油膜在高温下被破坏，出现干摩擦排除：检测气缸压力，若出现某缸压力过低，便检测缸筒尺寸，若出现拉伤缸筒，则需更换。本章重点小结：1、机体组件的构成；2、气缸体的种类可以分为一般式、龙门式、隧道式；气缸套可分为干式和湿式；汽油机的燃烧室可分为半球形、锲形、浴盆形燃烧室。3、曲柄连杆结构包括活塞连杆组件和曲柄连杆组件4、活塞环的分类及其功用；5、多缸发动机的点火顺序；6、曲柄连杆机构的受力种类及受力分析第三章换气系统与换气过程

1、换气系统的作用与组成换气系统功用：

根据发动机各缸的工作循环和着火次序实时地打开或关闭各气缸的进、排气门，使足量的纯净空气或燃油与空气的混合气及时的进入气缸，同时并及时将废气排出。换气系统的构成：

换气系统主要由空气滤清器、进气管系、配气机构、排气管系和消声系组成。1、空气滤清器

（1）空气滤清器的作用及组成空气滤清器是对空气进行净化的装置，它由壳体和滤芯组成，滤芯布置在壳体内。

（2）空气滤清器种类及工作原理1）惯性式空气滤清器工作原理是利用气流的高速旋转的离心作用，将空气种的杂质分离。2）过滤式空气滤清器工作原理是利用滤芯材料滤除空气的尘埃和杂质，其中滤芯可分为纸滤芯和铁丝滤芯，而纸质滤芯又可进一步分为干式和湿式，其中汽车较多使用干式恒温进气装置功用：根据发动机运行情况，调节进气温度，将温度控制在35-40℃之间，减少排放污染。2、进气管系

进气管系由进气总管和进气支管组成。

（1）进气总管进气总管是指从空气滤清器到进气支管之间的管道，其中在进气总管与进气支管连接处通常有一个气室，用来减少因节气门频繁变化而产生的进气脉冲（2）进气支管进气支管是指进气总管后向各气缸分配的空气的支管，由于考虑到对有化油器的汽车，防止可燃混合气体在进气支管凝结成液体，因此，进气支管需要进行加热，加热方式有：1）利用陶瓷加热器加热2）利用高温排气加热3）利用循环冷却液加热3、排气管系

排气管系同进气管系类似，也是由排气支管和排气总管组成。其主要作用是汇集发动机各缸的废气，使之排入大气中。排气系统根据排气管数可分为单排气系统和双排气系统。其中，直列发动机一般采用单排气系统，而v型发动机可采用单排气系统，也可采用双排气系统。4、催化转化器催化转换器(CatalyticConverter)，又叫催化净化器。该装置安在汽车的排气系统内，其作用是减少发动机排出的大部分废气污染物。三元催化转换器由一个金属外壳，一个网底架和一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成，可除去HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合物)三种主要污染物质的90%(所谓三元是指除去这三种化合物时所发生的化学反应)。当废气经过净化器时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。5、消音器

（1）消声器的功用和工作原理汽车消声器的功用是减少因发动机的排气间隙性，而产生的气流脉冲噪声，并同时消除废气中的火

焰或火星。消声器的工作原理是通过多次改变排气气流方向，或者重复使气流通过收缩又扩大的断面，或者气流分割成许多小的支流沿不平滑的平面流动等方法来消除废气中的能量，从而降低噪音。（2）消声器的结构2、配气机构1、配气机构的功用：

配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。2、配气机构总体组成及工作原理：配气机构主要由气门组件、气门驱动机构、进排气凸轮轴、凸轮轴传动机构组成。其中气门组件主要由进、排气门、气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管组成；气门驱动机构主要由挺柱、摇臂、挺杆组成；凸轮轴传动机构曲轴正齿带轮凸轮轴传动带轮、齿形带、张紧轮等组成。

工作原理：发动机工作时，凸轮轴是由曲轴通过正时齿轮驱动的。当凸轮的凸起部分顶起挺柱(杆)时，通过推杆、调整螺钉使摇臂摆动，在消除气门间隙s后，压缩气门弹簧，使气门开启。应当指出，由于摇臂的两臂不等长(a<b)，它们使摇臂绕着摇臂轴摆动时，左右两侧升程不同。当凸轮的凸起部分离开挺杆后，气门便在弹簧张力的作用下压紧在气门座上，这时气门关闭。

一个四冲程发动机凸轮轴转2周，曲轴转几周？四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只须转一周。因此，曲轴与凸轮轴的转速比为2：1。

3、配气机构分类（1）按气门布置分类：按气门布置分可分为侧置气门式和顶置气门式

（2）按凸轮轴布置分按凸轮轴布置可分为下置凸轮轴配气机构、中置凸轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。（3）按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、链传动和齿带传动。（4）按每缸气门数目分类按每气缸气门数可分为2气门、3气门、4气门和5气门。4、配气机构主要组件和零件配气机构组成：配气机构气门组件凸轮轴组件凸轮轴传动机构气门驱动机构（1）气门组件气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹零件组成。

要求：①气门头部与气门座贴合严密；②气门导管与气门杆上下运动有良好的导向；③气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直；④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性。1）气门组成：气门头部、杆身和气门盘组成功用：头部是用来密封气缸的进、排气通道；杆部是用来为气门的运动导向。工作条件：受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动零件惯性力的作用。材料：进气门：中碳合金钢、耐热合金钢；排气门：耐热合金钢；气门头部的结构形式：气门锥角：概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。锥角作用：

A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。边缘应保持一定的厚度，1～3mm。2）气门座气门座概念：

气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：

靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。

气门座气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。

镶嵌式气门座特点：

优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。

缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。

汽油机：排气门采用镶嵌式气门座

柴油机：进气门采用镶嵌式气门座

气门座圈3）气门导管作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。材料：用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。装配：气门与气门导管间隙0.05～0.12mm，确保气门能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入燃烧室，通常会在气门导管上安装橡胶油封。卡环：防止气门导管在使用中脱落。气门导管气缸盖4）气门弹簧功用：克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，保证气门及时落座并紧紧贴合。并同时防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封；并在气门开启时，保证气门不因运动惯性脱离凸轮。形状：圆柱形螺旋弹簧。材料：高碳锰钢、硌钒钢。防止共振：①提高气门弹簧的刚度；②采用不等螺距的圆柱弹簧；③采用双气门弹簧；④采用锥形螺距的圆柱弹簧；⑤采用变螺距气门圆柱弹簧⑥采用气门弹簧震动阻尼器。气门旋转机构：当气门工作时，如能产生缓慢的旋转运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减少小气门头部的热变形。同时，气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积物。

等螺距弹簧非等螺距弹簧变螺距弹簧采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过盈配合的阻尼摩擦片来消除共振（2）气门驱动机构

组成：

凸轮轴凸轮轴正时齿轮摇臂轴摇臂推杆挺柱功用：将凸轮轴的旋转运动变为气门的往复运动的机构组成：气门挺柱（液压挺住）、推杆、摇臂、摇臂轴、气门间隙调整螺钉组成。

1、挺柱：作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。

挺柱的分类：机械挺柱和液力挺柱。

气门间隙调整螺钉

功用：调整气门间隙

工作状态：确保在一般冷状态时，进气门的间隙为0.25-0.3mm，排气门的间隙为0.30-0.35mm。气门间隙调整螺钉液力挺柱：结构：液力挺柱由挺柱体、柱塞、球座、柱塞弹簧、单向阀和单向阀弹簧等组成。挺柱体和柱塞上有油孔与发动机机体上相应的油孔相通。球座为推杆的支承座。单向阀有片式和球式两种。性能：消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能

球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞回位弹簧推杆

工作原理：①当凸轮转到工作面使挺柱上推时，挺柱像一个刚体一样推动气门开启；②当凸轮转到非工作面，解除了对推杆的推力，挺杆体腔内油压降低。③若气门、推杆受热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少补油量或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分。2、推杆：

作用：

将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：

是气门机构中最容易弯曲的零件。材料：

硬铝或钢。

3、摇臂：功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。分类：普通摇臂和无噪生摇臂。

短臂

长臂摇臂摇臂结构示意图摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧（3）凸轮轴组件作用：

驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：

承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：

优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：其中斜齿轮的功用是驱动机油泵和分电器，偏心轮的功用是驱动汽油泵正时齿轮偏心轮斜齿轮凸轮止推凸缘轴颈凸轮轴衬套

凸轮：

工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。

凸轮轴性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度。凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。凸轮轮廓与气门的运动规律：缓冲结束点气门开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段

同名凸轮的相对角位置：四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—2—4—3凸轮轴的轴向定位：

作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力1、正时齿轮；2、垫圈；3、螺母；4、止推片；5、螺栓；6、隔圈。123456（4）凸轮轴传动机构

齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。

凸轮轴正时齿形带轮张紧轮中间轴齿形带轮曲轴正时齿形带轮3、四冲程发动机的换气过程排气过程进气过程换气过程自由排气阶段强制排气阶段超临界状态（缸内压力与排气管压力之比大于临界值1.9）亚临界状态（压力比低于1.9）1、换气过程2、配气相位1、配气相位：用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。配气相位图：用曲轴转角的环形图来表示的配气相位2、配气相位对发动机工作的影响：影响发动机的动力性、功率。配气相位对发动机工作的要求：延长进、排气时间。进气门早开晚关，排气门早开晚关。3、配气相位角：

1）进气提前角指发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角2）进气迟后角指活塞从下止点行至气门完全关闭的曲轴转角3）排气提前角指排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角4）排气迟后角指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角5）气门重叠角进、排气门重叠的曲轴转角称为气门重叠角

①进气提前角：α10º-30º②进气迟后角：β40º-80º③进气持续角：180º+α+β④排气提前角：γ40º-80º⑤排气迟后角：δ10º-30º⑥排气持续角：180º+γ+δ⑦气门重叠角：α+δ

4、四冲程发动机的充气效率1、充气效率

概念：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与理论进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。

ηv=M/Ms=V/VsM、V——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量和体积；Ms、Vs——在理想进气状态下，充满气缸工作容积的新气质量和体积。柴油机充气效率为0.75-0.9，汽油机的充气效率为0.70-0.852、影响充气效率的因素（1）进气终了压力Pa（2）进气终了温度Ta（3）气缸内残余废气（4）配气定时

3、5发动机可变进气控制技术1、可变进气控制系统

功用：兼顾发动机高速及低速不同工况，提高发动机的充气效率及输出功率，降低发动机的燃油消耗和排放污染，改善发动机怠速和低速下的运行稳定性。种类：1、多气门分别投入工作的可变进气系统2、采用进气管长度和面积可变的可变进气系统3、配气定时可变的可变进气系统4、气门定时和升程可变的可变进气系统(VTEC)2、可变气门控制系统

种类:气门挺柱或摇臂可变系统和凸轮轴或凸轮可变系统

（1）VTEC系统

VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。

VTEC的基本结构VTEC工作原理：当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。i-VTEC:

i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上，增加了一个称为VTC（Variabletimingcontrol“可变正时控制”）的装置——一组进气门凸轮轴正时可变控制机构，即i-VTEC=VTEC+VTC。此时，排气阀门的正时与开启的重叠时间是可变的，由VTC控制，VTC机构的导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气相位，这在很大程度上提高了发动机的性能。3、可变进气管控制系统控制原理：

发动机工作时，由于进气过程具有间歇性和周期性，空气会在进气管内产生一种压力波，这种压力波会因进气管道的长度和形状对进气效率有一定的影响，通过实验证明，在中低速时，较细长的进气管充气效果较好；在高速时，粗短的进气管充气效果较好。

（1）进气管长度可变进气系统低速时高速时转换伐转换伐（2）进气管面积可变进气系统3、6发动机废气涡轮增压发动机增压技术概念：

发动机增加技术就是将空气预先压缩增压后再提供入气缸，从而提高进气密度、增加进气量，提高充气效率的一项技术。发动机增压技术的种类：发动机增加技术可分为机械式增压器、废气涡轮增压器、复合式增压器、惯性增加器、气波式增压器。衡量发动机进气增压程度的主要参数：（1）增压度：

ψ=Pek-Pe0/Pe0式中Pek为发动机增压后的有效功率；Pe0为发动机增加前的有效功率（2）增压比πb=pb/p0式中pb为增压后的而空气压力；p0为增压前的空气压力。按增压比大小可分为：低增压（πb≤1.5）、中增压（1.5<πb≤2.5）、高增压（2.5<πb≤3.5）、超高增压（πb>3.5）1、废气涡轮增压（1）基本结构与原理增压器的分类：增压器按废气在涡轮机中的不同流动方向可分为径流式和轴流式两类。（2）径流式涡轮增压器组成：离心式压气机、径流式涡轮机、中间体组成（3）增压系统控制1）增压压力控制

功用：保证发动机在不同的的转速及负荷等工况下都能得到最佳的增压值，防止爆燃和降低热负荷现象。

组成：进气旁通阀和排气旁通阀2）增压空气温度控制（增压中冷技术）功用：降低进入气缸的气体温度，对气体温度进行冷却控制，从而提高气体密度，增加充气效率，并同时降低防冻剂的热负荷和排气温度。本章重点小结：

1）换气系统的组成；2）配气机构的分类；3）配气机构的主要组件；4）配气相位5）充气效率概念6）可变进气系统分类及VTEC工作原理7）废气涡轮增压工作原理第四章汽油机燃料供给与燃烧(化油器式燃油供给系统)4.1汽油机对燃料供给系的基本要求1、空燃比及过量空气系数空燃比：可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记作α。空燃比A/F(A：air-空气，F：fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比。理论空燃比，即在理想状况下，可燃混合气全部燃烧，其空燃比为14.7。过量空气系数：

气缸内的实际空气量与喷入气缸内的燃料完全燃烧所需要的理论空气量的质量比。常用符号φa表示。φa=1为理论混合气，φa<1为浓混合气，φa>1为稀混合气。2、发动机不同工况对混合气浓度要求发动机工况主要参数是负荷和转速，当转速一定时，负荷可以用节气门的开度来衡量。发动机的工况分为稳定工况和过渡工况，稳定工况可分为怠速、小负荷工况、中负荷工况、大负荷及全负荷工况；过渡工况可分为冷起动工况、暖机工况、加速工况。

稳定工况：

稳定工况只指发动机已经预热，转入正常运转，并且在一定时间内工况没有突然变化的状态。1）怠速工况怠速工况是指发动机不对外输出动力，做功行程产生的动力只用来克服发动机的内部阻力，维持发动机以最低稳定转速运转。要求φa=0.6~0.82）小负荷工况发动机负荷在25%以下的状况称为小负荷，要求φa=0.75~0.93）中等负荷工况发动机负荷在25%~85%之间称为中等负荷，φa=1.0~1.154）大负荷及全负荷发动机负荷在85%以上的成为大负荷，负荷在100%以上的成为全负荷。要求φa=0.85~0.95过渡工况：1）冷起动工况冷起动是指发动机由静止到正常运转的过程，或当熄火较长、发动机温度以下降至环境时起动过程。要求φa=0.2~0.6。2）暖机工况暖机一般是指冷起动后，发动机的温度逐渐升高到正常工作温度的过程。要求φa=0.4~0.63）加速过程加速过程一般是指发动机负荷增加的过程。要求φa=0.4~0.64.2汽油机燃料供给系的基本组成功用：

汽油机燃油供给系的作用是根据汽油机的不同工况要求，供给不同浓度的混合气。分类：

化油器式燃料供给系统和燃油喷射供给系统化油器式燃料供给系统

组成：

汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器、供油管道（1）汽油箱汽油箱的主要功用是储存汽油，通常由薄钢板或工程塑料制成。通常在汽油箱里安装挡板、液面传感器、过滤器来防止燃料的外溢和减少燃料的杂质，同时为驾驶员提供燃油量的信息。在燃油进口通常安装油箱盖，以防止汽油溅出减少燃油挥发。油箱盖：

功用：防止汽油的溅出及减少汽油的挥发，调节油箱内部与外界大气压的压力。主要由空气阀和蒸汽阀组成

（2）汽油滤清器功用：

安装与汽油箱与汽油泵之间，进一步滤除汽油中的水分和杂质，保证汽油泵和化油器的正常工作。分类：

目前汽车发动机采用的汽油滤清器主要为可拆式滤清器和不可拆装式滤清器。1）可拆式汽油滤清器1-沉淀杯；2-滤芯；3-进油管接头；4-上盖；5-出油管接头；6、7-密封垫；8-螺栓；9-放油螺栓2）不可拆式汽油滤清器（3）汽油泵

功用：将汽油从油箱中吸出，经汽油滤清器后送入化油器的浮子室内，并根据发动机的需要，自动调节输油量。分类：机械膜片式汽油泵和电动式汽油泵1）机械膜片式汽油泵2）电动式汽油泵①电磁式汽油泵工作原理：

通过柱塞上续电器电磁线圈磁场的变化，使柱塞往复运动，实现泵油。②滚柱式电动汽油泵

工作原理：转子偏心地安装在泵体内，滚柱装在转子的凹槽中。当转子旋转时，滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的内表面上；同时在惯性力的作用下，滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧，从而形成若干个工作腔。在汽油泵工作过程中，进油口一侧的工作腔容积增大，成为低压吸油腔，汽油经进油口被吸入工作腔内。在出油口一侧的工作腔容积减小，成为高压油腔，高压汽油从压油腔经出油口流出。③叶片式电动汽油泵工作原理:

叶轮旋转时，小槽内的汽油随同叶轮一同高速旋转。由于离心力的作用，使出口处油压增高，而在进口处产生真空，从而使汽油从进口吸人，从出口排出。

4.3化油器化油器功用：根据发动机在不同情况下的需要，将汽油气化，并与空气按一定比例混合成可燃混合气。及时适量进入气缸。

化油器的组成：简单化油器、主供油系统、怠速系统、加浓系统、加速系统、起动系统。（1）简单化油器

工作原理：通过活塞在汽缸的往复运动，使进气道喉管处与化油器的浮子室内产生压力差，在压力的作用下，使浮子室内的汽油经量孔从喷油管喷出，并同时被高速空气气流吹散，形成雾化的可燃混合气，并最后进入气缸。并且喷油管喷出的油量可随着节气门的开度变化而变化。（2）主供油系统

功用：除怠速工况和极小负荷外，保证发动机在中小负荷范围内工作时，供给随节气门开度增大而逐渐变稀的混合气。结构：如图工作原理：通过安装通气管，降低通过主量孔的汽油流量的压力差，致使通气管的空气流量增加量大于汽油流量增加快。从而使得混合气随节气门开度的增大而逐渐变稀。（3）怠速系统

功用：保证发动机在怠速和很小负荷工况时供给少而浓的混合气。结构：如图工作原理：1）低怠速状况：当节气门开度最小，喉管真空度较小时，汽油无法从主喷管喷出，浮子室的汽油经主量孔和怠速油量孔被吸入怠速油管，从节气门下方真空度较强的怠速喷口喷出，同时节气门上方的过渡喷口进一步渗入空气将汽油进一步泡沫化。2）节气门稍开状况：当节气门稍微开大时，供给的空气量增大，同时过渡喷口的真空度增大，此时，怠速喷口和过渡喷口同时喷油，使怠速出油量增加，保证混合气不因供气量增大而瞬间变稀，保证发动机怠速工况平稳过渡。3）当节气门进一步开大时：当节气门进一步开大时，供给空气量也进一步加大，由于喉管的真空度增大，使得主供油系统开始工作，形成怠速喷口、过渡喷口、主喷口三处供油，以防止短时间内因空气量增加而出现的混合气变稀情况。4）当节气门开度加大到中小负荷工况时：怠速喷口和过渡喷口因节气门开度进一步增大，使得喷口处真空度下降到无法喷油，怠速系统停止工作，主喷口开始单独供油。4）加浓系统功用：当发动机负荷达到80%~85%以上时，化油器额外将供给部分汽油，以保证发动机最大功率时所需要的较弄的混合气要求。

分类：机械型加浓装置和真空式加浓装置结构：如图工作原理：

1）机械式加浓器节气门开度控制着拉杆和推杆的向下位移，，当节气门开度达到80%~85%时，推杆可压开加浓阀，汽油可从浮子室经加浓阀和加浓量孔流入主喷管，与主量孔的汽油汇合，一起从主喷口喷出，这样就增加了汽油供给量。

缺点：机械加浓器的工作只与节气门的开度有关及发动机的负荷有关，与发动机的转速无关。2）真空加浓装置通过节气门下方的真空度变化，控制活塞弹簧的伸缩，来控制加浓阀的开闭，并以此控制混合气的加浓。优点：真空加浓装置的运作不仅与发动机的负荷有关，也与发动机的转速有关。（5）加速系统功用：为防止汽车突然加速或超车时，节气门突然开大的瞬间产生的混合气过稀现象，在节气门开大瞬间将一定量的燃油喷入喉管使混合气临时加浓，满足汽车发动机的需要。种类：活塞式加速系统和膜片式加速系统工作原理：在浮子室内有一泵缸，泵缸内有活塞，活塞通过活塞杆及弹簧，连接板与拉杆相连。拉杆由固装在节气门轴上的摇臂操纵，加速泵腔与浮子室之间装有进油阀，泵腔与加速量孔之间油道中装有出油阀。进油阀在不加速时，在本身重力作用下，经常开启和关闭不严，而出油阀则靠重力经常保持关闭，只有在加速时方能开启。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，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，进油阀在自动重力的作用下处于开启或关闭不严状态，于是，汽油又通过进油阀流回浮子室，加速装置并不起作用。但当节气门迅速地开大时，由于活塞下移很快，泵腔由压迅速增大，便进油阀关闭，同时顶开出油阀，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。

（6）起动系统功用：在发动机启动过程中，供给极浓的混合气

结构：目前化油器通常采用阻风门式起动系统，结构是在喉管前装一个阻风门，用弹簧保持它经常处于全开位置。如图：工作原理：起动时，阻风门接近全闭，节气门微开（比怠速时稍大一些），主喷管、怠速喷孔、过渡喷孔同时喷油，阻风门边缘缝隙和阻风门上进气孔进气，主空气量孔、怠速空气量孔进气，汽油+空气混合形成极浓混合气。起动后，将阻风门逐渐打开，同时，将节气门关小到怠速开度，使发动机转入怠速工作。（7）化油器操纵机构功用：控制节气门及组风门的开度组成：脚操纵加速踏板和手操纵拉钮4.4汽油机的燃烧过程1、汽油机的正常燃烧

汽油机工作正常燃烧过程中，可将燃烧过程分为三个阶段。（1）着火延迟期着火延迟期是指从点火开始到火焰核心形成的这段时间，这一时期的主要功用是主要为点火进行物理、化学准备，它约占全部燃烧时间的15%。（2）速燃期速燃期是指从火焰核心形成到气缸内出现最高压力点的这段时期，在此时期火焰由中心向外传播，直到整个燃烧室。因此，也成为火焰传播时期。这一时期燃料热能绝大部分在此时放出，是燃烧过程的主要阶段。（3）后燃期从速燃期结束到燃料基本燃烧完的这段时间称为后燃期，其功用是将未燃烧的燃料和燃烧不完全的产物继续燃烧，并将部分CO2和H2O分解为CO、H2、O22、汽油机的非正常燃烧

汽油机在非正常燃烧现象主要有爆燃和表面点火（1）爆燃当火花塞点火后，正常火焰传来以前，末端混合气自燃并急速燃烧，产生爆炸性冲击波和尖锐的金属敲击声的现象称为爆燃。爆燃产生的原因：1）积碳聚集过多；2）发动机过热；3）燃油使用不当；4）发动机曲柄室漏气爆燃产生的危害：

1）机件过载；2）机件烧损；3）性能指标下降；4）发动机磨损加剧；5）排气冒黑烟,油耗增加,排气温度增加（2）表面点火表面点火的主要原因是由于燃烧室内的炽热部分点燃混合气的现象。表面点火又可因发生在火花塞点火前后分为早火现象和后火现象。其中早火现象因提前燃烧可燃混合气，发生爆燃现象。使燃料燃烧速度加快，在未达到上止点前气缸压力和温度增高，导致发动机功率下降，并同时会导致部分零件过热甚至会受损。4.5影响燃烧过程的因素1、燃料的性质和选用（1）汽油的主要性能1）汽油的抗爆性汽油的抗爆性是指汽油对发动机发生爆燃的抵抗能力，用辛烷值来评定，汽油的辛烷值越高，其抗爆性就越好。2）汽油的蒸发性液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。汽油的蒸发性越好，就越易汽化，形成的油气混合物也越均匀。汽化良好的混合气燃烧速度快，发动机易起动，加速及时，油门响应快，同时可以减少发动机的机械磨损，降低油耗及汽车尾气有害物质的排放。但若蒸发性过高，汽油在炎热气候和大气压较低的地区易发生“气阻”而使车辆出现加油不畅

等现象。通常汽车的蒸发性用汽油的10%、50%、90%等馏分的馏出温度来评定。3）汽油的热值燃料的的热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，标准汽油的热值为44000KJ/kg2、混合气的浓度

燃料燃烧的速度取决于火焰传播的速度，而火焰传播的速度又主要取决于混合气浓度。根据混合气的浓度对火焰传播影响可分为功率混合气浓度、经济混合气浓度、火焰传播下限浓度、火焰传播上限浓度。如图Φa=0.85~0.95时，为功率混合气Φa=1.05~1.15时，为经济混合气Φa=1.3~1.4左右时，为火焰传播下限Φa=0.4~0.5左右时，为火焰传播上限3、点火提前角

在节气门全开、发动机额定转速下混合气成分不变的情况下，点火提前角的大小对汽油机的性能有很大影响，如图：4、发动机转速

发动机转速增加，导致缸内的可燃混合气产生涡流、紊流的程度增强，漏气和传热的损失减少，从而导致火焰传播速度的加快，爆燃的倾向下降。5、发动机的负荷

当发动机的负荷降低，由于气缸内的中的残余废气稀释的作用，致使气缸内的温度、压力下降，降低了爆燃的倾向。6、压缩比的变化

提高压缩比，可以使做功行程的热效率提高，发动机的功率和转矩增大，并有效降低燃油消耗。但提高压缩比的同时会带来混合气的温度和压力的提升，产生爆燃的倾向更大。同时，气缸的直径、气缸盖和活塞的材料、燃烧室的形状都是影响燃烧过程的影响因素。本章重点小结：

1、空燃比及过量空气系数2、汽油机在各种工况下对可燃混合气的浓度要求3、化油器式汽油机燃油供给系统的组成4、化油器各系统的工作原理5、汽油机正常燃烧的3个时期6、爆燃及表面点火7、影响燃烧过程的因素第五章汽油机燃料供给与燃烧(电控汽油喷射系统)

5.1电控汽油喷射系统概述1、电控汽油喷射系统的特点

1）能准确控制发动机的进气质量，保证气缸内的燃料燃烧完全，使废气排放物和燃油消耗都能够降得下来。2）取消了喉管，降低了进气阻力，提高了发动机的充气效率，增加了发动机的功率和扭矩。3）燃油以一定压力喷射，雾化质量高，并且混合气的均匀性较好，能使空燃比控制在合适的范围内4）发动机冷起动性、加速性、和怠速平稳性较好

5）成本较高，故障率虽低,一旦坏了就难以修复。

2、汽油喷射系统分类

（1）按喷油器数量分类（2）按喷射部位的不同的分类（3）按汽油喷射的方式分按汽油喷射的方式分可分为连续性喷射系统和间歇喷射系统。（4）按喷射装置的控制方式可分为机械控制式、机电结合控制式、电子控制式喷射系统。（5）按空气量检测方式间接测量式（压力型）：将歧管绝对压力和转速信号输送到ECU计算出进气量。如Bosch公司D-Jetronic系统直接测量式（流量型）：用空气流量计测量进气量。如Bosch公司L-Jetronic系统3、电控汽油喷射系统的基本组成

1）空气供给系统

功用：空气供给系统的作用是向发动机提供新鲜的空气

空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等组成。

2）燃油供给系统

功用：向发动机供给燃烧所需的汽油。燃油供给系统主要由汽油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路等组成。

3）电子控制系统功用：检测发动机的工作状况，精确控制燃油喷射量、喷油正时和点火时刻。电子控制系统主要由各种传感器、各种执行器、控制器组成。4）故障自诊断系统

功用：故障自诊断系统及时地检测出电控系统出现的故障，将故障信息以代码形式存储在ECU的存储器内，发出故障指示或警告信息。5）安全保险功能和后备系统4、电控汽油喷射系统的工作原理

5.2电控汽油机空气供给系统

组成：空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管、怠速空气控制阀。1、空气计量功用：测量发动机的进气量。

分类：进气管绝对压力传感器式间接测量法和空气流量传感器直接测量。（1）进气管绝对压力传感器工作原理：由于进气管的空气绝对压力反映了发动机的负荷，通过测量进气管的绝对压力和发动机转速信号可以间接的确定进入汽缸的空气量。（2）翼片式空气流量传感器工作原理：当发动机起动后，吸入的空气把测量片从全闭位置推开，使其绕轴偏转。当气流推力与测量片复位弹簧张力平衡时，测量片便停留在某一位置上。进气量愈大，测量片开启的角度也愈大。这时测量片转轴上的电位计滑臂也绕轴转动，使电位计的输出电压随之变化。这一信号输入到电控单元，电控单元在根据进气温度传感器的信号进行修正，即可测出实际的进气流量。（3）卡门漩涡式空气流量传感器工作原理：通过在进气管中设置一个涡流发生器，气体流过涡流发生器时便产生涡流，通过测出涡流的频率，变可计算出空气的速度，最后根据进气管的有效面积得出气缸的进气量。（4）热线式（热膜式）空气流量传感器工作原理：热线式空气流量传感器是建立在热平衡原理基础上的。在进气管道中放置热线(铂丝)RH，当空气通过流量计时，热线被冷却，工作温度下降，其电阻值随之减小，电桥失去平衡，此时集成运算放大器会自动增加供给热线的电流，使热线恢复原来的工作温度和电阻值，直至电桥恢复平衡，因此，通过对电流的大小来测量空气流量。2、怠速控制系统

分类：电控汽油喷射发动机怠速控制方式可分为节气门直动式和旁通空气式。（1）节气门直动式怠速控制系统工作原理：取消了旁通气道和怠速控制阀，在怠速时由ECU直接驱动节气门开启一个角度(约2--5度)，实现怠速的稳定，节气门体统称为节流阀体或节气门控制组件。（2）旁通空气式怠速控制1）双金属片式2）石蜡式3）电磁阀式4）步进电动机式

5.3电控汽油机燃油供给系统组成：电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路组成。1、主要部件构造及工作原理

（1）电动燃油泵功用：将汽油从燃油箱中泵出，并供给燃油系统具有规定压力的燃油。分类：按安装位置不同分为：内置式—安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。外置式—串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由大，单噪声大，易产生气阻。按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。

1）滚柱泵2）齿轮泵3）涡轮泵4）双极泵通过在燃油系统中安装双极泵，一个为低压燃油泵用来分离燃油蒸汽，一个为高压泵用来提高油压，从而保证燃油泵不因燃油气化原因导致油压不稳定波动现象。（2）燃油压力调节器功用：保证喷油器喷油压力与进气管压力差为恒定值

结构：如图工作原理：

根据膜片两边油室内部的压力变化，通过膜片的移动，调节阀门开度大小，从而控制回油量的大小

（3）燃油压力脉动阻尼器功用：在喷油器喷油时，在输油管道内会产生燃油压力脉动,脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减以减小这种波动和降低噪音。工作原理：来自燃油泵的燃油首先通到阻尼器膜片前方，然后流向输油管路。当油压脉动趋于峰值时，膜片弹簧压缩，膜片后移，使膜片前方空间加大，使本来增大的压力值趋于平缓；当油压较低时，弹簧伸张，使膜片前推，膜片前方空间减小，油压略有上升。

结构：如图（4）电磁喷油器

功用：根据ECU发来的喷油信号，执行器精确地计量燃油喷射量并将其喷入进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。分类：轴针式、球阀式、片阀式1）轴针式电磁喷油器

结构：工作原理：喷油器不喷油时，回位弹簧通过衔铁使针阀紧压在阀座上，防止滴油。当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时，电磁吸力消失。口位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。2）球阀式电磁喷油器它的最大特点是喷油器的针阀就够是由钢球、导杆、衔铁统一焊接制成，其优点是质量小，动态响应快，密封性好。3）片阀式电磁喷油器其喷油器结构特点是采用了轻质片阀和孔式阀座来控制喷油，具有动态流量大、抗堵性能好等优点。

冷启动喷油器：功用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。结构：

冷起动喷油器电插头电磁线圈阀门弹簧阀门喷嘴工作原理：当低温启动发动机时，起动继电器线圈通电，同时加热线圈也导通，触电闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器，正时开关控制冷起动搭铁回路接通，冷起动喷油器喷油。随着双金属片进行加热，冷却水的温