汽车发动机构造与维修模块1发动机的总体结构

汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修项目一五、知五、知识拓展拓展四、四、发动机基本理机基本理论三、内燃机的名称与型号三、内燃机的名称与型号编制制二、四冲程二、四冲程发动机的工作原理机的工作原理一、一、发动机的机的总体构造及基本体构造及基本术语项目一目一 发动机的机的总体体结构构一、发动机的总体构造及基本术语一、发动机的总体构造及基本术语 发动机发动机又又称为热力机称为热力机。在。在绝大多数车上绝大多数车上，安装，安装在车辆前部、乘客舱在车辆前部、乘客舱前前面面，如图所示。如图所示。还有一还有一种，使用最少，种，使用最少，是在车辆后部。是在车辆后部。1 1发动机分类发动机分类 按按所用燃料不同，发动机可分为所用燃料不同，发动机可分为汽油汽油发动机（简称汽油机）和发动机（简称汽油机）和柴油柴油发发动机（简称柴油机）。动机（简称柴油机）。除此之外除此之外，发动机还可分为点燃式与压燃式发动机、化油器式与喷射，发动机还可分为点燃式与压燃式发动机、化油器式与喷射式发动机、单缸与多缸发动机、水冷式与风冷式发动机、四冲程与二冲程式发动机、单缸与多缸发动机、水冷式与风冷式发动机、四冲程与二冲程发动机、双气门与多气门发动机、顶置式气门与侧置式气门发动机、单排发动机、双气门与多气门发动机、顶置式气门与侧置式气门发动机、单排直列与直列与V V形排列式发动机等。形排列式发动机等。2 2发动机的总体构造发动机的总体构造 汽油机汽油机通常由两大机构和五大系通常由两大机构和五大系统组成，柴油机通常由两大机构和四成，柴油机通常由两大机构和四大系大系统组成成。下下图所所示示为国国产（桑塔（桑塔纳、奥迪）、奥迪）轿车发动机的机的构造构造。1曲曲轴；2曲曲轴轴承盖；承盖；3曲曲轴前端封油前端封油挡板；板；4曲曲轴正正时齿轮；5压缩机皮机皮带；6调整整垫片片；7正正时齿轮拧紧螺栓；螺栓；8压紧盖；盖；9压缩机曲机曲轴皮皮带轮；10水水泵、电机曲机曲轴皮皮带轮；11正正时齿轮下下罩盖；罩盖；12压缩机支架；机支架；13中中间轴正正时齿轮；14中中间轴；15正正时皮皮带；16阀芯芯轮张紧机构；机构；17气缸体；气缸体；18正正时齿轮上罩盖；上罩盖；19凸凸轮轴正正时齿轮；20凸凸轮轴前端油封前端油封；21凸凸轮轴罩盖；罩盖；22机油加机油加油口盖；油口盖；23凸凸轮轴机油机油挡油板；油板；24凸凸轮轴轴承盖；承盖；25排气排气门；26气气门弹簧；簧；27进气气门；28液液压挺杆挺杆总成；成；29凸凸轮轴；30气缸密封片；气缸密封片；31气缸气缸盖盖；32火花塞；火花塞；33活塞活塞销；34曲曲轴后端封油后端封油挡板；板；35飞轮齿环；36油底壳；油底壳；37活塞活塞；38轴标尺；尺；39连杆杆总成；成；40机油机油滤清器；清器；41中中间轴轴瓦；瓦；42放油螺塞；放油螺塞；43曲曲轴主主轴瓦瓦 下下图所示为德国道依茨公司生产的图所示为德国道依茨公司生产的BF8L413FBF8L413F型八缸、风冷、增压、四冲型八缸、风冷、增压、四冲程柴油机纵、横剖面图。程柴油机纵、横剖面图。（1）曲柄）曲柄连杆机构杆机构 包括包括气缸体、气缸体、气缸盖、活塞、气缸盖、活塞、连杆、曲杆、曲轴和和飞轮等等机件，是机件，是发动机借机借以以产生生动力，并将力，并将活塞的往复直活塞的往复直线运运动转变为曲曲轴的旋的旋转运运动而而输出出动力力的机构，如的机构，如图所所示。示。（2）配气机构）配气机构 主要主要由由进气气门、排气排气门、凸、凸轮轴、凸凸轮轴正正时齿轮或或时规链（带）等）等组成，其作用是将足成，其作用是将足量的新量的新鲜气体充入气体充入气缸并及气缸并及时地从气地从气缸排除缸排除废气，如气，如图所示。所示。（3）燃料供）燃料供给系系统 如如图所示，汽油直接所示，汽油直接喷射式汽油机的燃料供射式汽油机的燃料供给系系统包括汽油箱，汽油包括汽油箱，汽油泵，汽油，汽油滤清器，汽油清器，汽油压力力调节器，器，喷油器，空气油器，空气滤清器，空气流量清器，空气流量计，水温、水温、进气温度、曲气温度、曲轴位置、位置、节气气门开度、开度、车速、爆震等速、爆震等传感器，感器，电控控单元（元（ECU），各种），各种执行器，行器，进排气歧管，排气消声器等部件；柴油机燃料排气歧管，排气消声器等部件；柴油机燃料供供给系系统由柴油箱、由柴油箱、输油油泵、柴油、柴油滤清器、清器、喷油油泵、喷油器、空气油器、空气滤清器、清器、进排气歧管、排气消声器等排气歧管、排气消声器等组成。成。（4）润滑系滑系 包括机油包括机油泵、集集滤器、器、润滑油道、滑油道、机油机油滤清器、油底清器、油底壳等机件，其作用壳等机件，其作用是减小摩擦，降低是减小摩擦，降低机件磨机件磨损，并部分，并部分冷却摩擦零件，清冷却摩擦零件，清洗摩擦表面，如洗摩擦表面，如图所示。所示。（5）冷却系）冷却系 发动机的冷却系分机的冷却系分为风冷式冷却系和水冷式冷却系两种。冷式冷却系和水冷式冷却系两种。风冷式冷冷式冷却系主要由却系主要由风扇、散扇、散热片等片等组成；水冷式冷却系成；水冷式冷却系则包括散包括散热器、器、风扇、水扇、水泵、水套等机件。冷却系的作用是将多余的、水套等机件。冷却系的作用是将多余的热量散量散发到大气中，使到大气中，使发动机机始始终处于正常的工作温度，如于正常的工作温度，如图所示。所示。（6）点火系）点火系 只有汽油机才有点火系只有汽油机才有点火系，主要由主要由电源、点火源、点火线圈、分圈、分电器和火花塞等器和火花塞等组成，其作用是在成，其作用是在压缩冲程接近冲程接近结束束时产生高生高压电火花点燃混合气，如火花点燃混合气，如图所示。所示。1点火点火钥匙；匙；2点火开关；点火开关；3火花塞；火花塞；4点火点火线圈；圈；5低低压线连接器；接器；6高高压电线；7分分电器器转子；子；8分分电器盖；器盖；9触触发轮；10点火信号点火信号传感器；感器；11分分电器器轴；12点火控制器；点火控制器；13蓄蓄电池池（7）起）起动系系 起起动系主要由起系主要由起动机及附属装置机及附属装置组成，其作用是在任何温度下都能使成，其作用是在任何温度下都能使静止的静止的发动机起机起动并并转入自行运入自行运转，如，如图所示。所示。3 3发动机的常用术语发动机的常用术语发动机的常用机的常用术语如如图所示。所示。活塞活塞顶距离曲距离曲轴中心最中心最远的位置称的位置称为上止点上止点。活塞活塞顶距离曲距离曲轴中心最近的位置称中心最近的位置称为下止点下止点。上、下止点上、下止点间的距离称的距离称为活塞行程活塞行程，用，用S表表示，若曲柄半径示，若曲柄半径为R，则（1）上、下止点与活塞行程）上、下止点与活塞行程（2）气缸容）气缸容积 燃燃烧室容室容积Vc。活塞位于上止点。活塞位于上止点时，活塞，活塞顶上方的空上方的空间称称为燃燃烧室容室容积。气缸工作容气缸工作容积Vh。活塞从上止点运。活塞从上止点运动到下止点所到下止点所扫过的容的容积称称为气缸工气缸工作容作容积，即，即式中：式中：D 气缸直径，气缸直径，mm；S活塞行程，活塞行程，mm。发动机工作容机工作容积。多缸。多缸发动机各缸工作容机各缸工作容积的的总和称和称为发动机工作容机工作容积或或发动机排量，用机排量，用VL表示。若表示。若发动机的气缸数机的气缸数为i，则 气缸气缸总容容积Va。活塞位于下止点。活塞位于下止点时，活塞上方的整个空，活塞上方的整个空间称称为气缸气缸总容容积，用，用Va表示。气缸表示。气缸总容容积等于气缸工作容等于气缸工作容积与燃与燃烧室容室容积之和，即之和，即（3）压缩比比 气缸气缸总容容积与燃与燃烧室容室容积之比称之比称为压缩比，用比，用表示，即表示，即 表示活塞从下止点运表示活塞从下止点运动到上止点到上止点时，气缸内气体被，气缸内气体被压缩的程度，也的程度，也表示缸内气体膨表示缸内气体膨胀时体体积变化的倍数。各种不同化的倍数。各种不同类型型发动机机对压缩比的要比的要求各不相同，柴油机的求各不相同，柴油机的压缩比比较高（高（=1622），汽油机），汽油机则较低（低（=69，轿车=911）。）。二、四冲程二、四冲程发动机的工作原理机的工作原理 发动机每个气缸内每机每个气缸内每产生一次生一次动力，都要力，都要经过进气、气、压缩、做功和排、做功和排气气四个工作四个工作过程。程。这四个工作四个工作过程称程称为发动机的一个工作循机的一个工作循环。发动机的机的一个工作循一个工作循环如果是在曲如果是在曲轴旋旋转两周（两周（720），活塞在气缸内上、下运），活塞在气缸内上、下运动共四个活塞行程内完成的，共四个活塞行程内完成的，则称称为四冲程四冲程发动机机。发动机的一个工作循机的一个工作循环若在曲若在曲轴旋旋转一周（一周（360），活塞在气缸内上、下运），活塞在气缸内上、下运动共二个活塞行程内共二个活塞行程内完成的，完成的，则称称为二冲程二冲程发动机机。现代汽代汽车大都采用四冲程大都采用四冲程发动机。机。1 1四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理单缸四冲程汽油机气体缸四冲程汽油机气体进入气缸燃入气缸燃烧产生生动力，其具体工作力，其具体工作过程如程如图所示。所示。（a）进气冲程气冲程 （b）压缩冲程冲程 （c）做功冲程）做功冲程 （d）排气冲程）排气冲程下下图为四冲程汽油机示功四冲程汽油机示功图。V气缸容气缸容积；P气缸气体气缸气体压力；力；Vc燃燃烧室容室容积；Vh气缸工作容气缸工作容积；Va气缸气缸总容容积；RA进气冲程；气冲程；AC压缩冲程；冲程；CZ燃燃烧过程；程；ZB膨膨胀做功冲程；做功冲程；BR排气冲程排气冲程 单缸四冲程汽油机工作缸四冲程汽油机工作时，曲，曲轴转角、活塞运角、活塞运动、气、气门状状态、气缸内、气缸内的温度和的温度和压力等情况如表所示。力等情况如表所示。2 2四冲程柴油机的简单工作原理四冲程柴油机的简单工作原理 四冲程柴油机每个工作循四冲程柴油机每个工作循环也是由也是由进气、气、压缩、做功和排气四个行程、做功和排气四个行程完成的。由于使用燃料性完成的。由于使用燃料性质不同，其可燃混合气的形成和不同，其可燃混合气的形成和着火方式与汽油机着火方式与汽油机有很大区有很大区别。图为单缸四冲程柴油机工作循缸四冲程柴油机工作循环示意示意图。（a）进气行程气行程 （b）压缩行程行程 （c）做功行程）做功行程 （d）排气行程）排气行程图为四冲程柴油机示功四冲程柴油机示功图。V气缸容气缸容积；P气缸气体气缸气体压力；力；Vc燃燃烧室容室容积；Vh气缸工作容气缸工作容积；Va气缸气缸总容容积；RA进气冲程；气冲程；AC压缩冲程；冲程；CZ燃燃烧过程；程；ZB膨膨胀做功冲程；做功冲程；BR排气冲程排气冲程3 3四冲程发动机的工作特点四冲程发动机的工作特点 四冲程四冲程发动机的一个工作循机的一个工作循环，曲，曲轴转两圈（即两圈（即转过720），每），每一个冲程曲一个冲程曲轴转半圈（即半圈（即转过180），），进气冲程气冲程时进气气门开启，排气冲程开启，排气冲程时排气排气门开启，其余两个冲程开启，其余两个冲程进、排气、排气门均关均关闭。发动机运机运转的第一个循的第一个循环，必，必须有外力使曲有外力使曲轴旋旋转完成完成进气、气、压缩冲程，着火燃冲程，着火燃烧完成做功冲程后，依靠曲完成做功冲程后，依靠曲轴和和飞轮储存的能量便可自行存的能量便可自行完成以后的冲程，此后的工作循完成以后的冲程，此后的工作循环发动机无机无须外力即可自行完成。外力即可自行完成。发动机在机在换气气过程中若能做到程中若能做到进气充分、排气气充分、排气彻底，即可提高充气底，即可提高充气系数，增大系数，增大发动机机发出的功率。出的功率。单缸四冲程缸四冲程发动机只有做功冲程机只有做功冲程产生生动力，其他三个冲程都消耗力，其他三个冲程都消耗动力，但不可或缺地力，但不可或缺地为做功冲程做准做功冲程做准备。因此，。因此，单缸缸发动机的工作很不平机的工作很不平稳，为提高提高发动机机转速的均匀性，一般在速的均匀性，一般在单缸缸发动机的曲机的曲轴上安装一