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1、【汽车技术】汽车结构原理教学课件（636PPT）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、目的和要求一、目的和要求1、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。、掌握车用发动机的基本工作原理与构造。2、掌掌握握车车用用发发动动机机的的主主要要参参数数的的检检查查、调调整方法和维护使用技能。整方法和维护使用技能。3、为为后后继继专专业业课课程程和和在在今今后后的的工工作作中中从从事事汽汽车车发发动动机机设设计计、研研究究、生生产产、修修理理打打下下基基础。础。二、
2、学习方法二、学习方法认认真真听听课课，认认真真做做实实验验，将将书书本本上上的的理理论知识与实物结合起来学习。论知识与实物结合起来学习。三、学习内容三、学习内容对对国国产产轿轿车车常常用用发发动动机机的的工工作作原原理理、组组成成结结构构、工工作作条条件件、材材料料要要求求及及材材料料处处理理、调调整整原原理理及及方方法法进进行学习。另外对国外一些汽车发动机作一些简要介绍。行学习。另外对国外一些汽车发动机作一些简要介绍。四、参考书及参考资料四、参考书及参考资料汽汽车车构构造造（上上）陈陈家家瑞瑞主主编编人人民民交交通通出出版版社（教材）社（教材）内燃机构造内燃机构造江苏工业学院江苏工业学院汽车
3、构造汽车构造（上）（上）崔靖崔靖主编主编陕西出版社陕西出版社国国外外内内燃燃机机内内燃燃机机小小型型内内燃燃机机内内燃燃机机工工程程汽汽车车技技术术柴柴油油机机汽汽车车杂杂志志等等等等五、国产汽车产品型号编制规则五、国产汽车产品型号编制规则首部：首部：企业代号，由企业代号，由23个拼音字母组成。个拼音字母组成。中部：中部：由四位数字组成。由四位数字组成。尾部：尾部：表示专用汽车的分类或变型车与基表示专用汽车的分类或变型车与基本型的区别。本型的区别。六、汽车类型六、汽车类型汽汽车车：由由动动力力装装置置驱驱动动，具具有有四四个个或或四四个个以上车轮的非轨道无架线的车辆。以上车轮的非轨道无架线的车
4、辆。（一）、按用途分类（一）、按用途分类1、运输汽车运输汽车：1）轿车）轿车2）客车）客车3）货车）货车2、特种用途汽车、特种用途汽车1）特种作业汽车）特种作业汽车2）竞赛汽车）竞赛汽车3）娱乐汽车）娱乐汽车（二）按动力装置类型分类（二）按动力装置类型分类1、活塞式内燃机汽车、活塞式内燃机汽车2、电动汽车、电动汽车：3、燃气轮机汽车：、燃气轮机汽车：4、喷气式汽车：、喷气式汽车：（三）按行驶道路条件分类（三）按行驶道路条件分类1、公路用车：、公路用车：2、非公路用车：、非公路用车：包括越野车和工程用汽车包括越野车和工程用汽车（四）按行驶机构的特征分类（四）按行驶机构的特征分类1、轮式汽车、轮式
5、汽车2、其它类型行驶机构的汽车、其它类型行驶机构的汽车七、常用汽车的七、常用汽车的总体构造总体构造发动机、底盘、车身、电气设备等发动机、底盘、车身、电气设备等八、汽车行驶的基本原理八、汽车行驶的基本原理（一）汽车的驱动力和阻力（一）汽车的驱动力和阻力1、驱动力驱动力Ft（来自发动机）（来自发动机）2、滚滚动动阻阻力力Ff：是是由由于于车车轮轮滚滚动动时时轮轮胎胎与与地地面面发发生变形而产生的。生变形而产生的。其其数数值值与与汽汽车车的的总总重重力力、轮轮胎胎的的结结构构与与气气压压以以及地面的性质有关。及地面的性质有关。3、空空气气阻阻力力Fw：主主要要由由汽汽车车前前后后压压力力差差、汽汽车
6、车与空气的摩擦、气流的干扰组成。与空气的摩擦、气流的干扰组成。其大小与汽车结构、车速等有关。其大小与汽车结构、车速等有关。4、坡坡度度阻阻力力Fi：汽汽车车在在坡坡道道上上时时，其其总总重重力力沿坡道方向的分力。沿坡道方向的分力。5、驱动力与总阻力、驱动力与总阻力F的关系的关系FFfFwFiFFt，汽车匀速行驶；，汽车匀速行驶；FFt，汽车减速行驶；，汽车减速行驶；FF,则汽车打滑。则汽车打滑。九、汽车发动机的定义及其类型九、汽车发动机的定义及其类型（一）定义：（一）定义：1)发发动动机机：将将某某一一种种形形式式的的能能量量转转换换为为机机械能的机器。械能的机器。2)热热力力发发动动机机（热
7、热机机）：将将热热能能转转换换为为机机械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。3)内内燃燃机机：燃燃料料（气气、液液体体）燃燃烧烧的的热热气气直接将所含热能转变为机械能的一种机器。直接将所含热能转变为机械能的一种机器。（二）内燃机的用途和特点（二）内燃机的用途和特点1、用途：、用途：在在交交通通运运输输、工工程程机机械械、军军用用国国防防、中中小电站等处均能用到。小电站等处均能用到。2、特点（相对于蒸汽机）、特点（相对于蒸汽机）1）有效热效率较高）有效热效率较高蒸汽机：蒸汽机：1116柴油机（增压后）：柴油机（增压后）：3046汽油机：汽油机：20302）功率范
8、围广，适应性好）功率范围广，适应性好3）体积功率高，单位功率质量小）体积功率高，单位功率质量小4）使用操纵方便，启动快）使用操纵方便，启动快5）运行比较安全，不易引起爆炸事故）运行比较安全，不易引起爆炸事故6）对对于于燃燃料料的的要要求求较较高高，不不能能直直接接使使用用固固体燃料体燃料7）排放、噪声引起的危害较大）排放、噪声引起的危害较大8）结构较复杂，零件的加工精度高）结构较复杂，零件的加工精度高十、内燃机分类十、内燃机分类（一）按所用燃料分（一）按所用燃料分1、用液体燃料内燃机、用液体燃料内燃机2、用气体燃料内燃机、用气体燃料内燃机3、用多种燃料内燃机、用多种燃料内燃机（二）按燃料在汽缸
9、内的着火方式分（二）按燃料在汽缸内的着火方式分1、压燃式内燃机、压燃式内燃机2、点燃式内燃机、点燃式内燃机（三）按完成一个工作循环的冲程数分（三）按完成一个工作循环的冲程数分工工作作循循环环：发发动动机机各各气气缸缸完完成成进进气气、压压缩缩、做功、排气四个过程成为一个工作循环。做功、排气四个过程成为一个工作循环。1、二二冲冲程程内内燃燃机机：曲曲轴轴转转一一圈圈，活活塞塞在在气气缸缸内内上上下下往往复复各各一一次次完完成成一一个个工工作作循循环环的的内燃机。内燃机。2、四四冲冲程程内内燃燃机机：曲曲轴轴转转两两圈圈，活活塞塞在在气气缸缸内内上上下下往往复复各各两两次次完完成成一一个个工工作作
10、循循环环的的内燃机。内燃机。（四）按冷却方式分（四）按冷却方式分1、水冷式水冷式内燃机内燃机2、风冷式风冷式内燃机内燃机（五）按气缸数目及排列方式分（五）按气缸数目及排列方式分1、单缸机单缸机2、多缸机多缸机（单列式和多列式）（单列式和多列式）（六）按进气方式分（六）按进气方式分1、非增压非增压内燃机内燃机2、增压增压内燃机内燃机（七）按活塞运动方式分（七）按活塞运动方式分1、往复式往复式内燃机内燃机2、旋转式旋转式内燃机内燃机表表0-5 0-5 运输汽车分级运输汽车分级图图0-2 0-2 典型轿车的总体构造典型轿车的总体构造图图0-3 0-3 驱动力产生示意图驱动力产生示意图图图2-5 2-
11、5 风冷发动机的气缸盖与气缸体风冷发动机的气缸盖与气缸体图图1-2 1-2 发动机示意图发动机示意图水冷多缸机排列旋转式发动机第二章第二章 内燃机的基本工作原内燃机的基本工作原理及总体构造理及总体构造本章主要内容：本章主要内容：1、有关汽车发动机的名词术语、有关汽车发动机的名词术语2、四冲程内燃机的工作原理、四冲程内燃机的工作原理3、二冲程内燃机的工作原理、二冲程内燃机的工作原理4、汽车发动机的总体构造、汽车发动机的总体构造第一节第一节 四冲程发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理一、内燃机的基本名词术语一、内燃机的基本名词术语1、上止点（下止点）、上止点（下止点）定定义义：活活塞塞顶顶离离曲
12、曲轴轴旋旋转转中中心心最最远远（近近)处处。即活塞的最高（低）位置。即活塞的最高（低）位置。2、活塞冲程、活塞冲程S定义：定义：活塞上、下止点之间的距离。活塞上、下止点之间的距离。若曲柄半径为若曲柄半径为R，则：，则：S2R3、气缸工作容积（气缸排量）、气缸工作容积（气缸排量）Vs定义：定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。活塞从上止点到下止点所扫过的容积。定义式：定义式：Vs=（/4）D2S常常作作为为表表征征内内燃燃机机尺尺寸寸大大小小及及动动力力性性能能的的主主要要结结构参数之一。构参数之一。4、发动机排量（发动机工作容积）、发动机排量（发动机工作容积）VL定义：定义：发动机各气缸工作
13、容积的总和。发动机各气缸工作容积的总和。定义式：定义式：VLVs*ii:发动机气缸数。发动机气缸数。5、燃烧室容积、燃烧室容积Vc定义：定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。6、气缸总容积气缸总容积Va定义：定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。定义式：定义式：VaVsVc7、压缩比、压缩比c定定义义：压压缩缩前前气气缸缸中中气气体体的的最最大大容容积积与与压压缩缩后后的的最小容积之比。最小容积之比。定义式：定义式：cVa/Vc物物理理意意义义：表表示示气气缸缸内内气气体体被被压压缩缩的的倍倍数数或或燃燃气气
14、燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。柴油机柴油机c：1422汽油机汽油机c：69（轿车有的达到（轿车有的达到911）二、单缸四冲程汽油机的工作原理二、单缸四冲程汽油机的工作原理1、进气冲程进气冲程活塞：活塞：从上止点移动到下止点从上止点移动到下止点气门：气门：进气门打开，排气门关闭进气门打开，排气门关闭曲轴：曲轴：旋转从旋转从0A180A进气终了压力：进气终了压力：pde0.0750.09Mpa进气终了温度：进气终了温度：Tde370400K2、压缩冲程压缩冲程活塞：活塞：从下止点移动到上止点从下止点移动到上止点气门：气门：进气门关闭，排气门关闭
15、进气门关闭，排气门关闭曲轴：曲轴：旋转从旋转从180A360A压缩终了压力：压缩终了压力：pco0.82.0Mpa压缩终了温度：压缩终了温度：Tco600700K爆爆燃燃：由由于于气气体体压压力力和和温温度度过过高高，在在燃燃烧烧室室内内离离点点燃燃中中心心较较远远处处的的末末端端可可燃燃混混合合气气自自燃燃而而造造成成的的一一种不正常燃烧。种不正常燃烧。后后果果：轻轻微微爆爆燃燃，发发动动机机功功率率有有所所升升高高；但但过过度度，则则会会使使发发动动机机过过热热，功功率率下下降降，经经济济性性变变差差，零零件寿命下降等。件寿命下降等。现象：现象：发生爆燃时，有尖锐的金属敲击声传出。发生爆燃
16、时，有尖锐的金属敲击声传出。表表面面点点火火：由由燃燃烧烧室室内内炽炽热热表表面面（如如排排气气门门头头、火火花花塞塞电电极极、积积碳碳）点点燃燃混混合合气气产产生生的的另另一一种种不不正正常燃烧。常燃烧。后果：后果：发动机的性能下降，零部件寿命降低。发动机的性能下降，零部件寿命降低。现象：现象：发生表面点火时，有沉闷的敲击声传出。发生表面点火时，有沉闷的敲击声传出。3、做功冲程做功冲程活塞：活塞：从上止点移动到下止点从上止点移动到下止点气门：气门：进气门关闭，排气门关闭进气门关闭，排气门关闭曲轴：曲轴：旋转从旋转从360A540A最高压力：最高压力：pmax3.06.5Mpa最高温度：最高温
17、度：Tmax22002800K膨胀终了压力：膨胀终了压力：pex0.30.6Mpa膨胀终了温度：膨胀终了温度：Tex12001500K4、排气冲程排气冲程活塞：活塞：从下止点移动到上止点从下止点移动到上止点气门：气门：进气门关闭，排气门开启进气门关闭，排气门开启曲轴：曲轴：旋转从旋转从540A720A排气终了气体压力（残余废气压力）：排气终了气体压力（残余废气压力）：pr0.1050.115Mpa排气终了气体温度（残余废气温度）：排气终了气体温度（残余废气温度）：Tr9001100K二、单缸四冲程二、单缸四冲程柴油机柴油机的工作原理的工作原理1、进气冲程、进气冲程与汽油机主要区别：与汽油机主要
18、区别：进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气。进气终了压力：进气终了压力：pde0.080.09Mpa进气终了温度：进气终了温度：Tde340380K2、压缩冲程、压缩冲程与汽油机的主要区别：压缩比高于汽油机；在压缩过程快要结束的时候，喷油器向气缸内喷入柴油。当油与空气混合后在高压下达到其自燃点就开始着火燃烧。压缩终了压力：压缩终了压力：pco3.05.0Mpa压缩终了温度：压缩终了温度：Tco7501000K3、做功冲程、做功冲程柴柴油油机机由由于于是是边边喷喷油油、边边混混合合、边边燃燃烧烧，所所以以，所所以以最最开开始始虽虽然然活活塞塞有有所所下下行行，但气缸内的压力基本不变。但气缸内的压
19、力基本不变。最高压力：最高压力：pmax4.59Mpa最高温度：最高温度：Tmax18002500K膨胀终了压力：膨胀终了压力：pex0.20.5Mpa膨胀终了温度：膨胀终了温度：Tex10001200K4、排气冲程、排气冲程排气终了气体压力：排气终了气体压力：pr0.1050.12Mpa排气终了气体温度：排气终了气体温度：Tr700900K四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较（p：Mpa；T：K）汽油机柴油机 进 气pde0.0750.090.080.09Tde370400340380 压 缩pco0.61.23.05.0Tco600700750100
20、0 做 功pmax3.06.54.59Tmax2200280018002500pex0.30.60.20.5Tex1200150010001200 排 气 pr0.1050.1150.1050.12 Tr9001100700900三、四冲程汽油机、柴油机特点比较三、四冲程汽油机、柴油机特点比较1、由由于于柴柴油油机机压压缩缩比比较较高高，燃燃料料燃燃烧烧非非常常完完全全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。所以柴油机的有效热效率好，经济性好。汽油机：汽油机：be=270325g/(kw.h)柴油机柴油机:be=214285g/(kw.h)2、柴柴油油机机无无点点火火系系，所所以以故故障障少少些
21、些，易易保保养养。但但柴柴油油机机有有高高精精度度零零件件如如喷喷油油泵泵、喷喷油油器器等等，其成本较高，并且加工较难。其成本较高，并且加工较难。3、柴柴油油机机最最高高爆爆发发压压力力高高，所所以以对对发发动动机机的的零零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。4、柴油机转速低于汽油机柴油机转速低于汽油机原因：原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负荷较大，故其零部件的质受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。量需较大，导致运动时惯性力较大。2）汽油机可燃混合气的混合时间和）汽油机可燃混合气的混
22、合时间和质量优于柴油机。质量优于柴油机。5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。放优于汽油机，而微粒排放较高。6、柴油机启动困难，汽油机易启动。柴油机启动困难，汽油机易启动。第二节第二节 二冲程内燃机的工作原理二冲程内燃机的工作原理二冲程内燃机：二冲程内燃机：一、结构介绍一、结构介绍1、换气机构（气孔、气阀）换气机构（气孔、气阀）2、曲轴箱扫气、扫气泵扫气曲轴箱扫气、扫气泵扫气3、活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气活塞顶部为凸顶，以引导气流扫气4、活塞裙部较长，有缺口等活塞裙部较长，有缺口等二、二冲程汽油机的工作原理二、二冲程汽油机的工作原
23、理（一）（一）结构介绍结构介绍（二）工作原理（二）工作原理1、第一冲程、第一冲程活塞：活塞：从下止点到上止点从下止点到上止点活活塞塞上上方方：换换气气；三三孔孔关关闭闭后后，压压缩缩可可燃燃混混合气合气活塞下方：活塞下方：新鲜混合气由进气口进入曲轴箱新鲜混合气由进气口进入曲轴箱曲轴：曲轴：旋转从旋转从0A180A2、第二冲程、第二冲程活塞：活塞：从上止点到下止点从上止点到下止点活活塞塞上上方方：可可燃燃混混合合气气燃燃烧烧膨膨胀胀做做功功；排排气气口露出后排气；扫气口露出后开始扫气。口露出后排气；扫气口露出后开始扫气。活活塞塞下下方方：进进气气口口被被下下移移地地活活塞塞关关闭闭后后新新鲜鲜混
24、混合合气气被被下下移移的的活活塞塞预预压压缩缩，扫扫气气口口露露出出后后，被被预预压压缩缩的的新新鲜鲜气气体体经经过过扫扫气气口口进进入入活塞上方的气缸内。活塞上方的气缸内。曲轴：曲轴：旋转从旋转从180A360A示功图示功图：三、二冲程柴油机的工作原理三、二冲程柴油机的工作原理（一）（一）结构介绍结构介绍1、有排气阀，无排气口。有排气阀，无排气口。2、进进气气口口设设置置在在气气缸缸上上部部，进进气气口口和和扫气口为同一气口。扫气口为同一气口。3、通过扫气泵扫气。通过扫气泵扫气。（二）工作原理（二）工作原理第一冲程：第一冲程：活塞从下止点到上止点。活塞从下止点到上止点。最最开开始始，通通过过
25、扫扫气气泵泵换换气气；当当进进气气口口被被关关闭闭后后，对对进进入入到到气气缸缸内内的的空空气气进进行行压压缩缩；快快到到上上止止点点时时喷喷油油器器喷喷油油入入燃燃烧烧室室，油油气气混混合自燃起来。合自燃起来。第二冲程：第二冲程：活塞从上止点到下止点。活塞从上止点到下止点。气气缸缸内内的的燃燃气气燃燃烧烧膨膨胀胀做做功功；活活塞塞下下移移排排气气阀阀打打开开排排气气；露露出出扫扫气气孔孔后后开开始始利利用用扫扫气气泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。泵将新鲜空气扫入气缸进行扫气。四四、二二冲冲程程汽汽油油机机的的优优缺缺点点（同同四四冲冲程程汽汽油油机相比较）机相比较）（一）优点：（一）优点：1、
26、从从工工作作原原理理上上来来讲讲，在在发发动动机机排排量量和和转转速速相相同同的的前前提提下下，二二冲冲程程发发动动机机的的功功率率理理论论上上是四冲程发动机的是四冲程发动机的2倍。倍。2、由由于于二二冲冲程程发发动动机机的的做做功功频频率率比比较较高高，所所以发动机运转比较平稳。以发动机运转比较平稳。3、无无专专门门的的换换气气机机构构，所所以以结结构构简简单单，质质量量小。小。4、由于附属机构少，所以使用、维护很方便。由于附属机构少，所以使用、维护很方便。所以摩托车上多用。所以摩托车上多用。（二）缺点：（二）缺点：1、废气不易排除干净。废气不易排除干净。2、换气时减少了有效工作行程。换气时
27、减少了有效工作行程。3、部部分分新新鲜鲜可可燃燃混混合合气气随随废废气气排排出出，使能源浪费，经济性下降。使能源浪费，经济性下降。4、同时造成环境污染。同时造成环境污染。第三节第三节 发动机主要性能指标与特性发动机主要性能指标与特性一、主要性能指标一、主要性能指标（一）动力性指标（一）动力性指标1、有效转矩、有效转矩Ttq（N.M）定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。发动机通过飞轮对外输出的转矩。由由测测功功机机测测得得。其其值值与与发发动动机机曲曲轴轴所所受受到到的的阻阻力力矩相等。矩相等。2、发动机转速、发动机转速n（r/min）由转速表直接读取。由转速表直接读取。3、有效功率、有效
28、功率Pe（KW）定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。发动机通过飞轮对外输出的功率。计算式：计算式：PeTtq*2n/60*10-3Ttq*n/9550（二）经济性指标（二）经济性指标1、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be定定义义：发发动动机机每每发发出出1KW有有效效功功率率，在在1h内内所所消消耗耗的燃油质量（以的燃油质量（以g为单位）。为单位）。定义式：定义式：beB/Pe*103（g/KW.h）其其中中B：发发动动机机在在单单位位时时间间内内的的耗耗油油量量（kg/h）,可可在实验中测得。在实验中测得。（三）发动机的运转性能指标（三）发动机的运转性能指标1、排气品质、排气品质2、噪
29、声、噪声3、启动性、启动性二、发动机的速度特性二、发动机的速度特性（一）定义（一）定义1、发发动动机机特特性性：发发动动机机的的性性能能是是随随着着许许多多因因素素而变化的，其变化规律称为发动机的特性。而变化的，其变化规律称为发动机的特性。2、发发动动机机的的速速度度特特性性：发发动动机机油油门门开开度度不不变变，发发动动机机的的性性能能指指标标（如如发发动动机机的的功功率率、转转矩矩、有有效效燃燃油油消消耗耗率率等等）随随着着曲曲轴轴转转速速变变化化的的规规律。律。3、发发动动机机的的外外特特性性：发发动动机机油油门门全全开开，发发动动机机的的性性能能指指标标（如如发发动动机机的的功功率率、
30、转转矩矩、有有效效燃燃油油消消耗耗率率等等）随随着着曲曲轴轴转转速速变变化化的的规规律律。又称为发动机的总功率特性。又称为发动机的总功率特性。（二）速度特性制取步骤（汽油机为例）（二）速度特性制取步骤（汽油机为例）1）发发动动机机预预热热，将将点点火火提提前前角角、水水温温（8095）、油温（油温（80左右）保持最佳。左右）保持最佳。2）将将油油门门固固定定在在某某一一位位置置后后，先先将将发发动动机机满满负负荷荷稳稳定定运运转转在在最最低低转转速速处处，此此时时即即为为试试验验的的起起点点。记记录录耗耗一定量燃油所需要的时间、测功器读数、转速。一定量燃油所需要的时间、测功器读数、转速。3）依
31、依次次减减少少发发动动机机负负荷荷，使使其其转转速速增增加加，根根据据发发动动机机所所选选择择的的转转速速间间隔隔，使使发发动动机机稳稳定定工工作作在在某某一一转转速速处处，再再进进行行此此时时数数据据记记录录。如如此此试试验验几几个个点点，到到发发动机功率开始下降为止。动机功率开始下降为止。4）在在坐坐标标上上描描点点。（横横坐坐标标发发动动机机曲曲轴轴转转速速，纵纵坐坐标标为发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）为发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）（三）发动机外特性（三）发动机外特性曲线曲线。分分析析：此此特特性性代代表表了了发发动动机机所所具具有有的的最最高高动动力力性能。性能。1、
32、可可以以从从此此曲曲线线上上找找出出发发动动机机所所能能发发出出的的最最高高功率和最高转矩及其相应转速。功率和最高转矩及其相应转速。2、最高转矩和最高功率所对应的转速不同最高转矩和最高功率所对应的转速不同3、发发动动机机的的最最低低燃燃油油消消耗耗率率并并不不是是出出现现在在最最高高功功率率或或最最高高转转矩矩对对应应的的转转速速下下，此此说说明明发发动动机机的的最最高高动动力力性性与与最最好好经经济济性性不不能能兼兼得得。最最低低燃燃油油消消耗耗率率所所对对应应的的转转速速介介于于最最高高功功率率和和转矩对应的转速之间。转矩对应的转速之间。（四）发动机工作状况（四）发动机工作状况发发动动机机
33、工工作作状状况况(简简称称发发动动机机工工况况):一一般般用用发发动动机机的的功功率率与与曲曲轴轴转转速速来来表表示示；有有时时也也用用负负荷荷与发动机曲轴转速来表示。与发动机曲轴转速来表示。发发动动机机在在某某一一转转速速下下的的负负荷荷：就就是是当当时时发发动动机机发发出出的的功功率率与与同同一一转转速速下下所所可可能能发发出出的的最最大功率之比。以百分数表示。大功率之比。以百分数表示。注意：注意：负荷与功率不是同一概念。负荷与功率不是同一概念。第四节第四节 发动机的总体构造发动机的总体构造CA488Q为例（传统的化油器式汽油机）：为例（传统的化油器式汽油机）：一、机体组一、机体组作用：作
34、用：组成：气缸盖、气缸体、油底壳等组成：气缸盖、气缸体、油底壳等二、曲柄连杆机构二、曲柄连杆机构作用：作用：组成：活塞、连杆、曲轴、飞轮等组成：活塞、连杆、曲轴、飞轮等三、配气机构三、配气机构作用：作用：组成：进（排）气门、摇臂、凸轮轴等组成：进（排）气门、摇臂、凸轮轴等四、供给系四、供给系作用：作用：组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器等组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器等五、点火系五、点火系作用：作用：组成：蓄电池、发电机、火花塞、分电器等组成：蓄电池、发电机、火花塞、分电器等六、冷却系六、冷却系作用：作用：组成：水泵、水箱、风扇、节温器等组成：水泵、水箱、风扇、节温器等七、润滑
35、系七、润滑系作用：作用：组成：机油泵、机油滤清器、润滑油道等组成：机油泵、机油滤清器、润滑油道等八、起动系八、起动系作用：作用：组成：起动机及其附属组成：起动机及其附属装置装置第五节第五节 内燃机产品名称和型号编制规则内燃机产品名称和型号编制规则按照按照GB72591制定制定第三章第三章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构作作用用：将将燃燃料料燃燃烧烧的的热热能能转转换换为为机机械械能能，将将活活塞塞的的往往复复运运动动转转变变为为曲曲轴轴的的旋旋转转运运动动，并并将将能能量量传输出去。传输出去。本章主要内容：本章主要内容：1、曲柄连杆机构的受力及运动分析曲柄连杆机构的受力及运动分析2、机体组机体组3、
36、活塞连杆组活塞连杆组4、曲轴飞轮组曲轴飞轮组第一节第一节 曲柄连杆机构的受力及运动分析曲柄连杆机构的受力及运动分析一、运动分析一、运动分析活塞组、连杆小头：活塞组、连杆小头：上下往复运动；上下往复运动；连连杆杆大大头头、杆杆身身、连连杆杆盖盖：主主要要做做左左右右摆摆动动，同时伴有上下往复运动；同时伴有上下往复运动；曲轴、飞轮：曲轴、飞轮：主要做旋转运动。主要做旋转运动。以上各零部件均是做以上各零部件均是做变速变速运动、运动、周期性周期性的。的。二、受力种类及受力分析二、受力种类及受力分析1）气体作用力气体作用力（主要）（主要）（1）作功行程）作功行程FpFp分解为分解为FpFp1 1 和和F
37、pFp2 2：FpFp2 2：垂垂直直于于缸缸壁壁，使使活活塞塞与与缸缸壁壁之之间间产产生生侧侧压压力。力。FpFp1 1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。沿着连杆方向，作用在曲柄销上。FpFp1 1 继续分解为：继续分解为：FrFr：沿着曲柄方向。沿着曲柄方向。FsFs：为：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用力矩：曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用力矩：T TS*RS*R（2）压缩行程）压缩行程FpFp分解为分解为FpFp1 1 和和FpFp2 2：FpFp2 2：垂垂直直于于缸缸壁壁，使使活活塞塞与与缸缸壁壁之之间间产产生生侧侧压力。压力。FpFp1 1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。沿着连杆方向
38、，作用在曲柄销上。FpFp1 1 ：继续分解为：继续分解为：FrFr：沿着曲柄方向。沿着曲柄方向。FsFs：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩。为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩。2）惯性力惯性力（主要）（主要）（1）往复惯性力）往复惯性力1 1）活塞从上止点到下止点：）活塞从上止点到下止点：前半行程：前半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。加速度方向向下，往复惯性力方向向上。后半行程：后半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。加速度方向向上，往复惯性力方向向下。2 2）活塞从下止点到上止点：）活塞从下止点到上止点：前半行程：前半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。加速度方向向
39、上，往复惯性力方向向下。后半行程：后半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。加速度方向向下，往复惯性力方向向上。往复惯性力使发动机产生上下震动。往复惯性力使发动机产生上下震动。（2）离心力）离心力FcyFcy：始始终终与与往往复复惯惯性性力力的的方方向向一一致致，加加剧剧了了发发动机的上下震动。动机的上下震动。FcxFcx：使发动机产生水平方向的震动。使发动机产生水平方向的震动。3）摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）第二节第二节 机体组机体组一、气缸体曲轴箱（一、气缸体曲轴箱（水冷水冷、风冷风冷）1、气缸体曲轴箱结构、气缸体曲轴箱结构形式形式1）一
40、一般般式式气气缸缸体体：曲曲轴轴轴轴线线与与气气缸缸体体下下表表面面在在同同一一平平面面上上。加加工工简简单单容容易易。如如492QA发发动动机的气缸体。机的气缸体。2）龙龙门门式式气气缸缸体体：曲曲轴轴轴轴线线与与气气缸缸体体下下表表面面不不在在同同一一平平面面上上。工工艺艺性性差差，刚刚度度、强强度度较较好好。如如6102发动机的气缸体。发动机的气缸体。3）隧隧道道式式气气缸缸体体：为为了了安安装装滚滚动动轴轴承承，曲曲轴轴座座孔孔加加工工成成隧隧道道式式，曲曲轴轴为为组组合合式式曲曲轴轴。结结构构刚度最好。如刚度最好。如6135发动机。发动机。2、工作条件和材料、工作条件和材料1）气缸工
41、作条件：）气缸工作条件：气气缸缸受受到到高高温温、高高压压的的冲冲击击；受受到到腐腐蚀蚀；活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。2）材料：）材料：优质合金铸铁优质合金铸铁。但但是是为为了了降降低低成成本本，通通常常是是机机体体用用灰灰铸铸铁铁，气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套。气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套。3、气缸套气缸套1）干式气缸套）干式气缸套外外表表面面不不直直接接与与冷冷却却水水接接触触；壁壁厚厚13mm；外外表表面面加加工工精精度度高高，与与气气缸缸孔孔配配合合紧紧密密，不不易易漏漏水水、漏漏气气。多多用用于于功功率率较较小小的汽油机上或不用
42、。的汽油机上或不用。2）湿式气缸套）湿式气缸套外外表表面面直直接接与与冷冷却却水水直直接接接接触触；壁壁厚厚59mm；外外表表面面加加工工较较粗粗糙糙；设设置置有有漏漏水水密密封封装装置置；冷冷却却效效果果优优于于干干式式；刚刚性性差差；多用于车用柴油机上。多用于车用柴油机上。二、二、气缸盖气缸盖1、作用、作用封封闭闭气气缸缸上上部部；与与活活塞塞顶顶部部和和气气缸缸壁壁一一起起构构成成燃燃烧烧室室；是是配配气气机机构构的的多多数数零零件件的的安装机体。安装机体。2、工作条件和材料、工作条件和材料1）工工作作条条件件：受受到到高高温温、高高压压的的冲冲击击；受受到腐蚀作用。到腐蚀作用。2）材材
43、料料：灰灰铸铸铁铁、合合金金铸铸铁铁、铝铝合合金金（汽汽油机用）油机用）3、结构形式、结构形式1）整体缸盖：）整体缸盖：一台发动机一个气缸盖。一台发动机一个气缸盖。结结构构较较紧紧凑凑，零零件件数数目目少少，成成本本低低，发发动动机机的的总总长长度度减减少少；但但刚刚性性差差，易易变变形形，使使得得发发动动机机的的密密封封性性下下降降，系系列列化化程程度度差差，加加工工报报废废率率高；适用于缸径高；适用于缸径105mm的发动机。的发动机。2）块状缸盖：）块状缸盖：2缸或缸或2缸以上共用一个缸盖。缸以上共用一个缸盖。适用于适用于105mm缸径缸径105mm可可用用；缸缸径径120mm的的优优先先
44、采采用用；缸径缸径160mm都采用。都采用。4、汽油机燃烧室、汽油机燃烧室1）对汽油机燃烧室的要求）对汽油机燃烧室的要求（1）有利于提高热效率有利于提高热效率（2）有利于排气净化）有利于排气净化（3）有利于换气）有利于换气（4）有利于燃烧平静）有利于燃烧平静（5）有利于组织气流运动）有利于组织气流运动2）几种典型燃烧室：）几种典型燃烧室：（1）盆型：盆型：结构简单，但不够紧凑。结构简单，但不够紧凑。（2）楔楔型型：结结构构简简单单，较较紧紧凑凑，能能形形成成挤挤气气流流，但但使使得得HC排放增加。排放增加。（3）半半球球型型：结结构构紧紧凑凑，但但配配气气机机构构复复杂杂，工工作作较较粗粗暴，
45、多用于高速汽油机。暴，多用于高速汽油机。三、气缸垫：三、气缸垫：多用金属石棉衬垫。多用金属石棉衬垫。四、缸盖螺栓：四、缸盖螺栓：拧紧：拧紧：从中间往两边依次对角分次进行；从中间往两边依次对角分次进行；拧松：拧松：从两边往中间依次对角进行从两边往中间依次对角进行五五、油油底底壳壳：放放油油螺螺塞塞带带磁磁性性，对对随随着着润润滑滑油油进进入入油油底壳的铁屑进行吸附。底壳的铁屑进行吸附。第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组活活塞塞组组：活活塞塞、活活塞塞环环（气气环环、油油环环）、活塞销、卡环等。活塞销、卡环等。连连杆杆组组：连连杆杆、连连杆杆盖盖、连连杆杆轴轴瓦瓦、连连杆杆螺钉等。螺钉等。一、活塞
46、一、活塞1、作用、作用1）承受力、传力。）承受力、传力。2）组成燃烧室。组成燃烧室。2、工作条件工作条件（非常恶劣非常恶劣）三高：三高：高温、高压、高速高温、高压、高速两难：两难：冷却困难、润滑困难冷却困难、润滑困难一腐蚀：一腐蚀：受到酸性物质的腐蚀受到酸性物质的腐蚀3、材料、材料常用：常用：铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）强强化化发发动动机机：高高级级铸铸铁铁、耐耐热热钢钢（主主要要为为了了提高其强度）提高其强度）新新型型：金金属属陶陶瓷瓷（有有组组合合式式的的（陶陶瓷瓷用用于于活活塞顶部），也有整体式的）塞顶部），也有整体式的）总总之之，对对于于转转速速较较
47、高高的的发发动动机机来来说说，活活塞塞材材料料多多选选择择质质量量较较轻轻的的铝铝合合金金；而而对对于于低低速速机机，现在多用灰铸铁。现在多用灰铸铁。4、加工制造方法、加工制造方法1）铸造）铸造2）锻造）锻造3）液态模锻）液态模锻5、结构、结构1）顶部：顶部：汽油机：汽油机：二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机多用平顶。多用平顶。柴油机：柴油机：有平顶、凹顶、有平顶、凹顶、形、碗形、盆型、形、碗形、盆型、花瓣形等。花瓣形等。2）头部（又叫环槽部、防漏部）头部（又叫环槽部、防漏部）头部：头部：又叫防漏部、环槽部。加工有活塞环又叫防漏部、环槽部。加工有活塞环槽的部分。槽
48、的部分。作用：作用：密封、传热、传力密封、传热、传力 。护槽圈（护槽圈（图图2-192-19）3）裙部：）裙部：指最后一道油环槽下缘起至活塞底指最后一道油环槽下缘起至活塞底面的部分。面的部分。（1 1）作用：）作用：承受侧压力、导向。承受侧压力、导向。（2 2）裙部的椭圆变形）裙部的椭圆变形A A、原因、原因（图图2-20）A）沿活塞销的方向，金属量较多沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受所以在其受热膨胀后，此处的膨胀量就最大。热膨胀后，此处的膨胀量就最大。B）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯作用后，使活塞顶部在销座
49、跨度内发生弯曲变形。曲变形。C C）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销的轴线方向。形也沿活塞销的轴线方向。B B、预预防和控制裙部防和控制裙部椭圆变椭圆变形的措施形的措施 、尽量减少活塞的受热。、使活塞的侧表面形状与变形相适应。、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。、在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量。（图2-21、2-22、2-23）、采用油冷活塞。（图2-24）、减少销座方向的金属量，以减少其受热变形（图2-26）（3）活塞销座活塞销座A A、作用：、作用：支承活塞销，将活塞顶部气体作用支承活塞销，将活塞顶部气体作用 力经过活塞销传给连杆。
50、力经过活塞销传给连杆。B B、活塞销偏移布置、活塞销偏移布置（图（图2-252-25）目的：目的：为了减少活塞在上下往复运动时敲击为了减少活塞在上下往复运动时敲击 气缸的噪音与磨损。气缸的噪音与磨损。（4 4）裙部的表面处理）裙部的表面处理汽油机：汽油机：常用镀锡方法常用镀锡方法柴油机：柴油机：一般是磷化，还有的用涂石墨。一般是磷化，还有的用涂石墨。6、活塞在气缸内的安装注意事项、活塞在气缸内的安装注意事项1）按按照照活活塞塞顶顶部部的的指指定定标标记记安安装装（注注意意喷喷油方向、气门方向）油方向、气门方向）2）同同台台发发动动机机的的活活塞塞质质量量差差不不能能超超过过10g，并与相同尺寸