《汽车发动机构造与维修（高职版）》项目一

（高职版）汽车发动机构造与维修汽车发动机概述项目一项目导读汽车发动机是汽车的心脏，为汽车的行驶提供动力。汽车发动机是一种将燃料燃烧产生的热能转变为机械能的机器。目前，汽车上使用的发动机绝大多数都是往复活塞式内燃机，它的性能直接影响着汽车的动力性、经济性和安全性。本项目主要介绍汽车发动机的分类、基本组成、工作原理及其维修常用的工量具等内容，旨在使学生了解汽车发动机构造与维修的基础知识，为后续学习汽车发动机的拆装与检测奠定基础。知识目标技能目标思政目标1．了解汽车发动机的分类及基本组成。2．掌握汽车发动机的工作原理。3．认识汽车发动机维修常用的工量具。4．熟悉常用工具的使用注意事项，掌握常用量具的读数方法。1．养成自主学习、协作学习、探究学习的意识。2．增强安全工作意识，树立正确的理想信念。3．弘扬精益求精、科学严谨、追求卓越的大国工匠精神。1．能够正确选择并使用常用工具。2．能够正确选择并使用常用量具。目标目录汽车发动机认知任务1.1汽车发动机维修常用工量具任务1.2P汽车发动机认知任务1.1任务1.1汽车发动机认知任务引入为了上下班方便，王女士打算购买一辆汽车。但是她对汽车一点儿也不了解，不知道怎样才能买到适合自己的，且性价比较高的汽车。于是王女士发了条朋友圈，向自己的朋友们请教。经过朋友们的解说，王女士了解到汽车发动机是汽车最重要的部件，就像人的心脏一样。朋友们给了王女士很多建议，并推荐了几款车型。王女士在详细了解了各个车型的特点后，如愿购买了一款自己特别满意的汽车。本任务要求学生了解汽车发动机的分类及基本组成，掌握汽车发动机的工作原理。任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.1汽车发动机的分类汽车发动机种类繁多，可根据不同特征来进行分类按所用燃料分类1）按冷却方式分类水冷式发动机是采用冷却液进行冷却的，广泛应用于汽车上；风冷式发动机是采用流动空气直接冷却的，不需要散热器，主要应用于一些小型发动机、某些军用汽车和个别载货汽车上。2）汽油发动机使用汽油作为燃料，具有体积小、转速高、功率大及重量轻等特点，广泛应用于轿车和中小型卡车上；柴油发动机使用柴油作为燃料，具有使用寿命长、扭矩大及经济性能好等特点，广泛应用于大中型汽车上。任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.1汽车发动机的分类按冲程数分类3）按冷却方式分类单缸发动机是仅有一个气缸的发动机；多缸发动机是有两个及两个以上气缸的发动机。目前，多缸发动机被广泛应用于汽车上。4）四冲程发动机是将曲轴转两圈（720°），活塞在气缸内上下往复运动四个冲程，来完成一个工作循环的发动机；二冲程发动机是将曲轴转一圈（360°），活塞在气缸内上下往复运动两个冲程，来完成一个工作循环的发动机。目前，四冲程发动机被广泛应用于汽车上。图1-1单缸发动机与多缸发动机任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.1汽车发动机的分类按气缸排列方式分类5）直列式发动机是气缸排成一字形的发动机，如图1-2（a）所示；V形发动机是两列气缸呈V形布置的发动机，如图1-2（b）所示；对置式发动机是V形夹角为180°的发动机，如图1-2（c）所示。（a）直列式（b）V形（c）对置式图1-2发动机的气缸排列方式任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.1汽车发动机的分类按进气方式分类6）按进气方式不同，汽车发动机可分为增压式发动机和非增压式发动机（又称自然吸气式发动机）两种。汽油机常采用非增压式发动机；柴油机为了提高功率，部分采用增压式发动机。任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.2汽车发动机的基本组成汽油机组成两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统润滑系统点火系统启动系统任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.2汽车发动机的基本组成曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机借以产生动力，并通过将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。01活塞连杆组机体组曲轴飞轮组配气机构配气机构的作用是将足量的新鲜空气送入气缸，并及时将燃烧后的废气从气缸内排出。气门组气门传动组02任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.2汽车发动机的基本组成燃料供给系统燃料供给系统主要由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成，如图1-5所示。燃料供给系统的作用是将混合气送入气缸以供燃烧，并将燃烧后的废气排出车外。03图1-5汽油机燃料供给系统按控制方式不同，燃料供给系统可分为化油器式燃油供给系统和汽油喷射式燃油供给系统两种。其中，化油器式燃油供给系统具有油耗高、排污量大等缺点，现已逐渐被淘汰；汽油喷射式燃油供给系统目前被广泛应用于汽油机上。本书主要介绍汽油喷射式燃油供给系统。前车之鉴任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.2汽车发动机的基本组成冷却系统冷却系统的作用是将多余的热量及时散发出去，以保证发动机始终处于正常的工作温度。润滑系统润滑系统的作用是减小零件的摩擦，降低零件的磨损，并可冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。0504任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.2汽车发动机的基本组成点火系统在所有的发动机中只有汽油机才有点火系统。点火系统组成如图，其作用是按照汽油机的工作顺序定时产生足够强度的电火花把混合气点燃。启动系统启动系统主要由启动机及附属装置组成，其作用是在任何温度下都能使静止的发动机启动，并以足够高的转速运转。0607任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理图1-10单缸四冲程汽油机的工作过程发动机的每个气缸内每产生一次动力，都要经过进气、压缩、做功和排气四个冲程，这四个冲程称为发动机的一个工作循环。下面以单缸四冲程汽油机为例，介绍汽车发动机的工作原理。任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理进气冲程进气冲程开始时，进气门打开，排气门关闭。曲轴旋转，通过连杆总成带动活塞由上止点向下止点运动。在活塞向下运动的过程中，气缸内容积逐渐增大，压力减小，气缸内产生真空吸力，将可燃混合气经进气管、进气门吸入气缸。当活塞运行到下止点时，曲轴转过半（180°），进气门关闭，进气冲程结束。进气冲程结束时，气缸内的压力略低于外界大气压力。01任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理压缩冲程压缩冲程如图，进、排气门均保持关闭状态。活塞由下止点向上止点运动，气缸内的可燃混合气被压缩。当活塞到达上止点时，曲轴转过第二个半圈（即总共转过360°），压缩冲程结束。压缩冲程结束时，气缸内的压力为0.6～1.5MPa，温度为600～700K。02任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理做功冲程压缩冲程结束后，进、排气门仍保持关闭状态。点火系统通过火花塞产生高压电火花，点燃燃烧室内的可燃混合气。混合气迅速燃烧，气缸内的压力和温度急速升高，压力为3～5MPa，温度为2200～2800K。燃烧后的高温高压气体会推动活塞迅速向下运动，通过连杆总成使曲轴旋转，产生扭矩做功，从而完成一次将热能转变为机械能的过程。当活塞到达下止点时，曲轴转过第三个半圈（此时已经转过540°），做功冲程结束。做功冲程结束时，气缸内的压力和温度分别为0.3～0.5MPa和1300～1600K。03任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理排气冲程在做功冲程接近完成时，排气门打开。气缸内做功后的废气在残余压力的作用下，大部分经排气门自行排出。活塞从下止点向上止点运动时，进一步将废气排出。当活塞到达上止点时，曲轴转过第四个半圈（总共转过720°），排气冲程结束。排气冲程结束时，气缸内的压力为0.105～0.115MPa，温度为900～1200K。04任务1.1汽车发动机认知相关知识1.1.3汽车发动机的工作原理排气冲程结束后，排气门关闭，进气门打开，活塞继续向下运动，发动机又开始了下一个工作循环。如此重复，循环不止。单缸四冲程汽油机工作时，曲轴转角、活塞运动方向、气门状态、气缸内的压力和温度等情况如表1-1所示。冲程曲轴转角活塞运动方向气门状态气缸内的压力和温度情况进气门排气门压力/MPa温度/K进气0°～180°向下开启关闭进气结束：0.08～0.09（0.075～0.095）进气结束：370～440（320～350）压缩180°～360°向上关闭关闭压缩结束：0.6～1.5（3～5）压缩结束：600～700（800～1000）做功360°～540°向下关闭关闭最大压力：3～5（5～10）最高温度：2200～2800（1800～2200）排气540°～720°向上关闭开启排气结束：0.105～0.115（0.105～0.125）排气结束：900～1200（800～1000）表1-1单缸四冲程汽油机的工作过程注：括号内的数字表示柴油机对应冲程的压力与温度。任务1.1汽车发动机认知相关知识知识加油站图1-11汽车发动机的常用术语汽车发动机的常用术语（1）上、下止点与活塞行程。①上止点是指活塞顶距离曲轴中心最远的位置。②下止点是指活塞顶距离曲轴中心最近的位置。③活塞行程是指上、下止点间的距离，用S表示。四冲程发动机的活塞每移动一个冲程，曲轴必旋转半圈（180°）。如果曲柄半径为R，则S=2R（2）气缸容积。①燃烧室容积又称压缩容积，是指活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间，用Vc表示。②气缸工作容积是指活塞从上止点运动到下止点所扫过的容积，用Vh表示（单位为L），即式中：D——气缸直径，mm；S——活塞行程，mm。

任务1.1汽车发动机认知相关知识汽车发动机的常用术语③发动机工作容积又称发动机排量，是指多缸发动机各气缸工作容积的总和，用VL表示。若发动机的气缸数为i，则VL=iVh④气缸总容积是指活塞位于下止点时，活塞上方的整个空间，用Va表示。气缸总容积等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即Va=Vh+Vc（3）压缩比。压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比，用ε表示，即ε表示活塞从下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度，又表示气缸内气体膨胀时体积变化的倍数。不同类型的发动机对压缩比的要求各不相同，柴油机的压缩比较高（ε=15～22），而汽油机的压缩比则较低（ε=6～11）。

任务1.1汽车发动机认知实践操作1．任务描述为了加深学生对汽车发动机各组成部件的认识，并了解各组成部件之间的相互关系，教师组织学生去汽车实训室进行现场学习。2．实施步骤（1）利用整机或散件（或剖分件），认识汽车发动机各系统、各个机构的连接，熟悉各部件的相对位置。学生仔细观察汽车实训室的汽车或发动机，然后完成表1-2。汽车或发动机型号按所用燃料分类汽油机□柴油机□汽油机□柴油机□按气缸数目分类单缸发动机□多缸发动机□（

缸）单缸发动机□多缸发动机□（

缸）按冷却方式分类风冷式发动机□水冷式发动机□风冷式发动机□冷式发动机□按气缸排列方式分类直列式发动机□V形发动机□对置式发动机□直列式发动机□形发动机□对置式发动机□按进气方式分类自然吸气式发动机□增压式发动机□自然吸气式发动机□增压式发动机□表1-2汽车或发动机的类型、特点记录表任务1.1汽车发动机认知实践操作（2）进一步弄清发动机的结构、原理等。学生根据实训室的发动机，口述四冲程发动机一个工作循环的工作过程，并根据实际情况完成表1-3。（3）通过观察实物，掌握发动机的主要结构，以小组为单位编写实践总结，然后小组之间互相比较学习。表1-3四冲程发动机一个工作循环的工作过程项目进气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程活塞运动情况上→下□下→上□上→下□下→上□上→下□下→上□上→下□下→上□进气门状态开□闭□开□闭□开□闭□开□闭□排气门状态开□闭□开□闭□开□闭□开□闭□气缸是否封闭是□否□是□否□是□否□是□否□气缸内的压力变化上升□下降□上升□下降□上升□下降□上升□下降□气缸内的温度变化上升□下降□上升□下降□上升□下降□上升□下降□P汽车发动机维修常用工量具任务1.2任务1.2汽车发动机维修常用工量具任务引入各种类型的工具、量具在汽车发动机的维修作业中是必不可少的，正确选择和使用它们，对提高维修作业效率、保障设备完整及人身安全十分重要。一天，小华去参观汽车实训室，学会了游标卡尺的使用方法后，小华在测量精度为0.01mm的工件时，发现测出的结果并不准确。这时，师傅推荐他使用外径千分尺，并告诉他中国有句古话叫“差之毫厘，谬以千里”，在测量工件时，一定要选择正确的量具才能测出准确的结果。请大家思考：为什么不能用游标卡尺测量精度为0.01mm的工件？在测量工件时该如何选择量具呢？本任务是认识汽车发动机维修常用工具及量具，并掌握其相关用法。任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具（b）橡胶锤（a）铁锤按锤头材料不同，手锤可分为铁锤和橡胶锤等。其中，铁锤主要与錾子、冲子、铜棒等配合使用，或者用于锤击粗重物体；橡胶锤主要用于敲击不能重击或容易损坏的部位。使用手锤时需要注意以下几点：（1）使用手锤时，眼睛要注视工件，锤头要与工作面平行，以确保锤头平整地击打在工件上。（2）使用手锤锤击錾子、冲子、铜棒等工具时，必须带防护眼镜。（3）禁止使用锤柄断裂或锤头松动的手锤，以免锤头脱落伤人。1．手锤相关知识0102030405开口扳手梅花扳手套筒扳手活动扳手扭力扳手1.2.1汽车发动机维修常用工具2．扳手任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具开口扳手又称呆扳手，其特点是使用方便，对标准规格的螺栓螺母均可使用。使用开口扳手时需要注意以下几点:（1）使用时应选用合适的开口扳手，大拇指抵住扳头，四指握紧开口扳手手柄往身边扳转，切不可向外推扳手，以免将手碰伤。（2）扳转时不准在开口扳手上任意加套管或锤击，以免损坏扳手或损伤螺栓、螺母。（3）禁止使用开口处磨损过甚的开口扳手，以免损坏螺栓、螺母的六角。（4）不能将开口扳手当撬棒使用。（5）禁止用水或酸碱液清洗扳手，应先用煤油或柴油清洗，再涂上一层薄润滑脂，并妥善保管。1）开口扳手任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具梅花扳手两端呈花环状，按开口尺寸S的不同有8～10mm、12～14mm、17～19mm等规格，如图所示。由于梅花扳手扳动30°后可以换位再套，因此其常用于旋转空间狭小的场合。使用梅花扳手时需要注意以下几点。（1）使用时应选用合适的梅花扳手，当轻力扳转时，手势与开口扳手相同；当重力扳转时，四指与拇指应上下握紧扳手手柄，往身边扳转。（2）扳转时，不准在梅花扳手上任意加套管或锤击。（3）禁止使用内孔磨损过甚的梅花扳手。（4）不能将梅花扳手当撬棒使用。2）梅花扳手（b）梅花扳手的构造（a）梅花扳手任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具套筒扳手是指将几个部件组合起来进行拆卸作业的组合型工具。套筒扳手会配有套筒、滑头手柄、棘轮扳手、快速摇柄和接长杆等，如图所示。套筒扳手适合拆装所处部位狭小或特别隐蔽的螺栓、螺母。3）套筒扳手使用套筒扳手时需要注意以下几点。（1）使用时根据螺栓、螺母的尺寸，先选好套筒套在快速摇柄的方形端头上（视需要与接长杆配合使用），再将套筒套在螺栓、螺母上，转动快速摇柄进行拆装。（2）扳转棘轮扳手时，不准拆装过紧的螺栓、螺母，以免损坏棘轮扳手。（3）拆装时，握快速摇柄的手切勿摇晃，以免套筒滑出或损坏螺栓、螺母的六角。（4）禁止用手锤将套筒击入变形的螺栓、螺母中，以免损坏套筒。（5）禁止使用内孔磨损过甚的套筒。（6）使用完毕后，应清洗油污，妥善放置。任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具活动扳手由固定和可调两部分组成，活动扳手的开度大小可以调整，如图所示。一般用于不同尺寸螺栓、螺母的拆装。使用时需要注意以下几点：（1）使用活动扳手时，应根据螺栓、螺母的尺寸先调整好开口的尺寸。（2）扳转时应使固定部分承受拉力，以免损坏活动部分。（3）扳转时不准在活动扳手的手柄上随意加套管或锤击。（4）禁止将活动扳手当手锤使用。4）活动扳手任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具扭力扳手有预调式、指针式等形式。一般用于有规定拧紧力矩的螺栓、螺母的拆装，如气缸盖、曲轴主轴承盖、连杆轴承盖等部位螺栓、螺母的拆装。5）扭力扳手使用扭力扳手时需要注意以下几点。（1）拆装时用左手握住套筒，右手握紧扭力扳手手柄往身边扳转。禁止往外推扭力扳手手柄，以免其滑脱而损伤身体。（2）在工件较大、螺栓数较多，且要求拧紧力矩较大时，应分次并按一定顺序拧紧。（3）拧紧螺栓、螺母时，不能用力过猛，以免损坏螺纹。（4）禁止使用无刻度盘或刻度线不清的扭力扳手。（5）拆装时禁止在扭力扳手的手柄上随意加套管或锤击。（6）使用预调式扭力扳手前应做好调校工作，使用后应将拧紧力矩调至零位。（7）使用完毕后，应擦净油污，妥善放置。（a）预调式扭力扳手（b）指针式扭力扳手任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具3．钳子（a）鲤鱼钳（b）尖嘴钳拆装汽车发动机时，常用的钳子有鲤鱼钳和尖嘴钳等。钳子一般用于切断金属丝、夹持或弯曲小零件。使用钳子时需要注意以下几点。（1）使用时先擦净油污，再根据需要选用鲤鱼钳或尖嘴钳。（2）禁止将钳子当扳手、撬棒或手锤使用。（3）不准用手锤击打钳子。（4）禁止用钳子夹持高温机件。任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.1汽车发动机维修常用工具4．活塞环拆装钳活塞环拆装钳是用来拆装活塞环的专用工具。使用活塞环拆装钳时需要注意以下几点：（1）使用时，应先将活塞环拆装钳卡入活塞环的端口，使它与活塞环贴紧，然后握住手柄，慢慢收缩，使活塞环张开，这样便可将活塞环从活塞环槽内取出或装入活塞环槽内。（2）操作时不得扳转，以免滑脱，从而损坏活塞环。（3）操作时不得过快收缩手柄，以免折断活塞环。任务1.2汽车发动机维修常用工量具相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具1．游标卡尺游标卡尺主要用于测量零件的内径、外径、宽度、厚度及孔的深度等，应用范围广，其测量精度有0.02mm、0.05mm和0.10mm三种。相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具用游标卡尺测量前，应知道游标卡尺的测量精度和测量范围。游标尺的“0”刻度线是读毫米的基准。读数时，视线应与尺面垂直，要看清尺身和游标尺的刻度线，两者结合起来读。具体读数步骤如下:（1）读整数：读出尺身上离游标尺“0”刻度线左边最近的刻度线数值，该数值即为被测量的整数值。（2）读小数：找出与尺身刻度线相对准的游标尺刻度线（游标尺“0”刻度线后第n刻度线，与尺身某刻度线对得最齐的一条线），读出游标尺的数值（精度×n），即为被测量的小数值。（3）求和：将整数值和小数值相加，所得的数值即为测量结果。判断游标尺上哪条刻度线与尺身刻度线相对准时，可使用的方法：选定相邻的三条刻度线，如果左侧的刻度线在尺身对应刻度线右侧，右侧的刻度线在尺身对应刻度线左侧，那么中间那条刻度线便可认为是对准了。前车之鉴相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具外径千分尺又称螺旋测微器，其测量精度为0.01mm，外径千分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm和100～125mm等。2．外径千分尺相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具外径千分尺的固定套筒上有上下两组刻度线，上下两组刻度线之间的横线为基准线，基准线以下为毫米刻度线，基准线以上为半毫米刻度线；微分筒上沿圆周方向有50条刻度线，每一条刻度线表示0.01mm。前车之鉴使用外径千分尺测量时，具体读数步骤如下:（1）读整数：以微分筒圆锥面的端面为基准线，从左边固定套筒露出来的刻度线上，读出被测量的毫米整数或半毫米数。（2）读小数：以固定套筒上的横线为基准线，读出微分筒上与基准线对齐的刻度线数值，将此刻度线数值乘以0.01mm就是被测量不足半毫米的小数部分。当微分筒上没有刻度线与基准线恰好重合时，应该估读到小数点的第三位数，即0.001mm。（3）求和：将读出的整数（毫米整数或半毫米数）与小数部分相加即为测量结果。相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具3．百分表百分表是一种精度较高的齿轮传动式测微量具，主要用于测量机器零件的几何误差，也常用于工件的精密找正。在百分表的表盘圆周上有100条等分刻度线。百分表的测杆每移动1mm，大指针转动1圈，即100格。由此可知，大指针每转动1格，测杆移动0.01mm，故百分表的测量精度为0.01mm。相关知识1.2.2汽车发动机维修常用量具任务1.2汽车发动机维修常用工量具百分表的具体使用方法如下:（1）将百分表固定在支架紧固套内时，夹紧力不要过大，夹紧后测杆应能平稳、灵活地移动，且无卡住现象。（2）用百分表测量前，应先对大指针进行调零。调零时，应使测杆有一定的初始测量压力，即在测头与工件表面接触时，测杆应有1～3mm的压缩量。（3）测量时，首先应轻轻提起测杆，将工件移至测头下面，缓慢下降测杆，使测头与工件表面接触；接着转动表盘，使表盘的“0”刻度线对准大指针；然后轻轻地拉动测头，将其拉起和放松几次，检查大指针所指零位有无改变。当大指针零位稳定后，才能开始读数。（4）测平面时，测杆与被测工件表面要保持垂直；测圆柱体时，测杆中心必须通过工件中心。读数时，测量者的视线应垂直于表盘，以减小视差。（5）使用完毕后，应将百分表擦拭干净，测头要涂抹防锈油，然后放入专用盒内，妥善保