《汽车结构性能与使用》-单元二 汽车发动机

单元二汽车发动机教学目标2.5柴油机电控燃油喷射系统2.4汽油机电控燃油喷射系统2.3配气机构2.2曲柄连杆机构2.1发动机基本知识2.6发动机润滑系2.9发动机起动系2.8发动机点火系2.7发动机冷却系2.1发动机基本知识发动机的总体构造发动机的工作原理发动机基本术语发动机定义及分类一、发动机定义及分类：使输进气缸内的燃料燃烧而发出动力。

发动机的作用：发动机是将其它形式的能量转变为机械能的机器。汽车发动机定义

1、按活塞运动方式分为往复活塞式转子活塞式往复活塞式转子活塞式发动机分类2、按燃料的种类不同分汽油机柴油机汽油机气体燃料发动机天然气液化石油气煤气3、按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机4、按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机直列式直列式Ｖ型对置式V型对置式5、按气缸的布置分类单列式多列式卧式斜置式W型6、按进气状态不同非增压式发动机（自然吸气式）增压式发动机7、按着火方式分类点燃式（汽油机属于此类）

压燃式（柴油机属于此类）

思考题根据发动机的分类，说明以下车型的发动机类型。1.6L&2.3T二、发动机结构基本术语

四冲程活塞式汽油机的基本结构1.上止点:活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点。2.下止点:活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。发动机基本术语3.活塞行程:上、下止点间的距离S称为活塞行程。4.曲柄半径:曲轴的回转半径R称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。6.气缸工作容积Vh:上、下止点间所包含的气缸容积称为气缸工作容积(L)。5.燃烧室容积Vc:活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。7.发动机排量VL:发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量(L)。8.气缸总容积Va:气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。发动机常用术语发动机基本术语9.压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。

Va－气缸总容积；

Vh－气缸工作容积；

Vc－燃烧室容积；压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上至点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。通常汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。三、四冲程发动机工作原理活塞往复四个冲程完成一个循环的发动机称四冲程发动机。每个循环由进气、压缩、做功、排气四个冲程组成。

进气行程压缩行程做功行程排气行程四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理1、进气行程活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点，此时进气门开启，排气门关闭。可燃混合气经进气歧管、进气门被吸入气缸。四冲程汽油机工作原理2、压缩行程在进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点向上止点移动，此时进、排气门均关闭。气缸容积的不断缩小，可燃混合气被压缩，其温度和压力不断升高。四冲程汽油机工作原理3、做功行程压缩行程结束时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，此时进排气门仍关闭。可燃混合气燃烧后，压力和温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点移动，通过连杆使曲轴旋转做功，至活塞到达下止点时做功结束。四冲程汽油机工作原理4、排气行程当做功行程结束时，进气门关闭、排气门开启，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身残余压力和活塞的推力作用下从气缸内排出。四冲程柴油机工作原理四冲程汽油机和柴油机的异同

相同点:1.每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开，其余两个冲程进、排气门均关。

2.四个冲程中，只有做功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。

3.必须用外力起动。

4.工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同，结构基本相同。不同点：

1.

混合气的形成方式不同：

汽油机是缸外混合；

柴油机是缸内混合；

2.着火方式不同：

汽油机是点燃式；

柴油机是压燃式。四、发动机的总体构造点火系配气机构冷却系Text曲柄连杆机构发动机润滑系起动系燃料供给系机构/系统配图曲柄连杆机构配气机构机构/系统配图燃料供给系润滑系机构/系统配图冷却系起动系机构/系统配图点火系1、曲柄连杆机构作用

曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将热能转变为机械能的主要机构。它把燃气作用在活塞顶面上的压力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能。2.2曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构基础曲柄连杆机构机体组活塞连杆组曲轴飞轮组2、曲柄连杆机构构成3、机体组气缸体

气缸盖气缸盖

气缸盖

1功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。2材料：铝合金。3工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。组成：由活塞顶面及气缸盖相应凹坑共同组成。技术要求：（1）结构尽可能紧凑，表面积要小，以减小热量损失及缩短火焰行程。（2）使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气及时和充分燃烧。燃烧室燃烧室结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热损失小、热效率高。结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长。工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室。气缸垫：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。气缸垫气缸盖罩气缸盖罩油底壳概念：贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。使用特点：油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。材料：薄钢板冲压、铝合金。4、活塞连杆组活塞活塞环连杆作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。5、曲轴飞轮组曲轴功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。曲拐的布置(取决于汽缸数、气缸排列方式和发动机工作顺序)在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点：连续作功的两缸相隔尽量远些，以减轻主轴承载荷和避免抢气现象。各缸的作功间隔时间应该相同，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都做功一次。四行程直列四缸发动机的工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3。曲轴转角（度）

一缸二缸三缸四缸0～180180～360360～540540～720功功功功排进压排进压排进压排进压1↓3↓4↓2飞轮能量存储器，保证发动机运转平稳摩擦式离合器的主动件轮缘上镶嵌起动用的飞轮齿圈飞轮功用其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。所谓新气，对于汽油机就是汽油与空气的混合物，对于柴油机则为纯净的空气。配气机构作用

2.3配气机构配气机构组成配图气门组（实现对气缸的密封）气门传动组（使进排气门及时开闭）气门组气门功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。头部杆部气门气门弹簧功用：保证气门的回位。气门弹簧气门弹簧座锁片气门弹簧

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。气门传动组凸轮轴通常凸轮轴、凸轮轴齿形带轮、液压挺柱、摇臂等组成。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮凸轮轴的驱动摇臂和液力挺柱2.发动机的换气过程

发动机的换气过程：发动机的换气过程包括排气过程（包括自由排气和强制排气）和进气过程。其任务是排除缸内废气，并吸入新鲜空气或混合气。为提高发动机的性能，对换气过程的要求是：排气彻底，进气充分，换气损失小。

新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率来表示。所谓充气效率就是指在进气过程中，发动机每一工作循环的实际充气量与理论充气量的比值。提高充气效率，改善换气过程的措施：减小进气阻力合理选择配气相位减小排气阻力降低进气温度3.充气效率

ηv=M/M0M——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图。4.配气相位1、燃油供给系的功用根据发动机各工况的不同要求，准确地计量空气与燃油的混合比，并将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气，最后将燃烧做功后的废气排到大气。2.4汽油机电控燃油喷射系统一、概述四冲程发动机工作原理2、可燃混合气成分可燃混合气是指燃料与空气的混合物。对汽油机而言就是汽油与空气混合形成的混合气。表示方法有：过量空气系数和空燃比过量空气系数是指燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上1kg燃料完全燃烧所需的空气质量之比，用α表示。α=1的可燃混合气定义为理论混合气；α<1为浓混合气；α>1为稀混合气。空燃比是指可燃混合气中空气的质量与燃料质量的比值，用R或A/F表示。A/F=14.7表示理论混合气；A/F>14.7为稀混合气；A/F<14.7为浓混合气。3、可燃混合气成分对发动机性能的影响

试验证明，发动机的功率和燃油消耗率都是随着可燃混合气成分的变化而变化的。1—燃油消耗率2—功率α=1.05~1.15时，经济混合气α=0.85~0.95时，功率混合气α=0.88~1.11时，两者兼顾4、发动机各工况对可燃混合气成分的要求

怠速（浓α=0.6~0.8）怠速是指发动机对外无功率输出且以最低稳定转速运转。

中等负荷工况（稀α=1.05~1.15）冷起动（浓α=0.2~0.6）暖机（浓）加速和减速（浓/稀）

1）稳定工况对混合气的要求：稳定工况是指发动机完全预热，进入正常运转，且在一定时间内转速和负荷没有突然变化的情况。大负荷和全负荷工况（浓α=0.85~0.95）2）过渡工况对混合气的要求：小负荷工况（浓α=0.7~0.9）电控燃油喷射系统根据其作用不同，分为4个子系统，即空气供给系统、排气系统、燃油供给系统和电子控制系统。

二、电控汽油喷射系统四冲程发动机工作原理1－空气滤清器；2－节气门体；3－进气歧管；4－空气流量计；5－空气滤芯1、空气供给系统

2、排气系统

排气歧管、三元催化转化器和消音器1－陶瓷滤芯；2－壳体；

2、排气系统

3、燃油供给系统

燃油系统的组成燃油箱3、燃油供给系统

电动燃油泵3、燃油供给系统

燃油滤清器3、燃油供给系统

燃油压力调节器3、燃油供给系统

喷油器3、燃油供给系统

4、电控系统

电子控制单元电子控制单元（ECU：ElectronicControlUnit），又称“行车电脑”、“车载电脑”等。它的组成和普通的电脑一样。用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。4、电控系统

概述一、柴油特性柴油的使用性能指标主要是发火性、蒸发性、粘度和凝点。发火性——指燃油的自燃能力，16烷值越高，发火性越好。蒸发性——由燃油的蒸馏实验。粘度——决定燃油的流动性，粘度越小，流动性越好。凝点——指柴油冷却到开始失去流动性的温度。2.5柴油机电控燃油喷射系统二、柴油机燃烧室分类：统一式燃烧室ω型球型涡流室燃烧室预燃式燃烧室统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。分隔式燃烧室统一式燃烧室ω型燃烧室：形状简单、易于加工；结构紧凑；热效率高；工作粗暴；要求喷油压力高。球型燃烧室：靠油膜蒸发混合，工作柔和，起动困难。喷油压力高U型燃烧室：混合气形成方式属于复合式；采用单孔轴针式喷油器；起动性好。预热室式燃烧室涡流室式燃烧室特点：油压要求不高；故障少；工作较平稳；散热面积大；油耗高；起动性差。分隔式燃烧室回油管润滑机油管P7100泵正时齿轮燃油滤清器高压油管停油电磁阀三、柴油机燃料系的组成与工作原理四、可燃混合气的形成与燃烧室高温压缩空气雾状柴油燃烧喷射物理化学变化持续喷射雾状柴油喷射一、润滑系基础1、功用润滑系的功用就是在发动机工作时连续不断地将数量足够、压力和温度适当的洁净润滑油输送到全部运动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。此外，流动的润滑油还能起到清洁、吸热、密封、减震、降噪、防锈等功能。2.6发动机润滑系利用机油泵，将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面。例如，曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等处形成油膜以保证润滑利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式称为飞溅润滑。可使裸露在外面承受载荷较轻的气缸壁，相对滑动速度较小的活塞销，以及配气机构的凸轮表面、挺柱等得到润滑。对于负荷较小的发动机辅助装置则只需定期、定量加注润滑脂进行润滑。例如水泵及发电机轴承等。近年来在发动机上采用含有耐磨润滑材料（如尼龙、二硫化钼等）的轴承来代替加注润滑脂的轴承2、润滑方式压力润滑飞溅润滑润滑脂润滑

润