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1、摩托车发动机原理摩托车发动机原理(yunl)及及整车结构整车结构总装厂总装厂1第一页，共51页。内容内容(nirng)2发动机的基础知识介绍发动机的基础知识介绍12发动机的主要性能指标及特性发动机的主要性能指标及特性3发动机的典型系统及结构发动机的典型系统及结构摩托车的结构组成及作用摩托车的结构组成及作用4第二页，共51页。一、发动机的基础知识介绍一、发动机的基础知识介绍(jisho)31 1、发动机的分类：、发动机的分类：1 1）内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内）内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油燃机称为汽油
2、机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易(rngy)(rngy)，制造成本低；柴油，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。第三页，共51页。一、发动机的基础知识介绍一、发动机的基础知识介绍(jisho)42）内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。）内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二
3、行程内燃机。把曲轴转两圈（把曲轴转两圈（720），活塞在气缸），活塞在气缸(q n)内上下往复运动四个行程，完成一个工内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360)，活塞在气缸，活塞在气缸(q n)内上内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。第四页，共51页。一、发动机的基础知识介绍一、发动机的基础知识介绍(jisho)53）内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动）内燃机按照冷却方式不同可以分为
4、水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气的空气(kngq)作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好。靠，冷却效果好。第五页，共51页。一、发动机的基础知识介绍一、发动机的基础知识介绍(jisho)64）按照气缸数目）按照气缸数目(shm)分类内燃机按照气缸数目分类内燃机按
5、照气缸数目(shm)不同可以分为单缸不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。缸的发动机称为多缸发动机。第六页，共51页。一、发动机的基础知识介绍一、发动机的基础知识介绍(jisho)75）内燃机按照气缸排列方式不同可以）内燃机按照气缸排列方式不同可以(ky)分为单列式和双列式。单列式发动机的分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸
6、布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为一般为90)称为称为V型发动机，若两列之间的夹角型发动机，若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。称为对置式发动机。第七页，共51页。汇报汇报(hubo)内容内容8发动机的基础知识介绍发动机的基础知识介绍12发动机的主要性能指标及特性发动机的主要性能指标及特性3发动机的典型系统及结构发动机的典型系统及结构摩托车的结构组成及作用摩托车的结构组成及作用4第八页，共51页。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构91 1、发动机的基本构造
7、：、发动机的基本构造：发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是(hi shi)(hi shi)柴油机；无论是四行程发动机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是(hi shi)(hi shi)二行程发动机；无论是单缸发动机，二行程发动机；无论是单缸发动机，还是还是(hi shi)(hi shi)多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统：常工作，都必须具备以下一些机构和系统：第九页，共51页。101）曲柄
8、连杆机构）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转(xunzhun)运动，并从曲运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转转(xunzhun)运动转化成活塞的直线
9、运动：运动转化成活塞的直线运动：二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统系统及结构及结构第十页，共51页。112）配气机构）配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程(guchng)，定时开，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入。气缸，并使废气从启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入。气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程气缸内排出，实现换气过程(guchng)。配气机构大多采用顶置气门式配。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成：气机构，一般由气门组、气门传动
10、组和气门驱动组组成：二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统及系统及结构结构第十一页，共51页。123）燃料供给）燃料供给(gngj)系统系统汽油机燃料供给汽油机燃料供给(gngj)系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去：气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去：二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及及结构结构第十二页，共51页。13一套完整的燃料供给系统主要由空滤器、化油器、缸头燃烧室、进排气道和排气管一套完整的燃料供给系统主要由空
11、滤器、化油器、缸头燃烧室、进排气道和排气管等组合而成。空滤器主要负责空气的过滤和净化，根据滤芯的材质不同有纸质和海等组合而成。空滤器主要负责空气的过滤和净化，根据滤芯的材质不同有纸质和海棉质两种；化油器主要负责汽油的雾化和油气的混合，目前主要有等真空式和柱塞棉质两种；化油器主要负责汽油的雾化和油气的混合，目前主要有等真空式和柱塞式化油器两种，随着排放指标的日益严格，式化油器两种，随着排放指标的日益严格，150cc150cc以上排量摩托车将大部分采用电喷以上排量摩托车将大部分采用电喷结构，化油器也将逐渐电磁喷射阀所替代。燃烧室顾名思义是混合气燃烧的型腔，结构，化油器也将逐渐电磁喷射阀所替代。燃烧
12、室顾名思义是混合气燃烧的型腔，但如何提高燃烧速度，使燃烧充分，这就需要合理设计进排气道和燃烧室形状但如何提高燃烧速度，使燃烧充分，这就需要合理设计进排气道和燃烧室形状(xngzhun)(xngzhun)，提高混合气的充量效率以实现理想空燃比。排气管除了排放废气外，提高混合气的充量效率以实现理想空燃比。排气管除了排放废气外，还要对有毒污染物进行净化和氧化，以减轻对环境的污染。还要对有毒污染物进行净化和氧化，以减轻对环境的污染。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构第十三页，共51页。144）润滑系统）润滑系统 润滑系的功用润滑系的功用(gngyng)是向作相对运动的零件
13、表面输送定量的清是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。些阀门等组成。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及及结构结构第十四页，共51页。155）冷却系统）冷却系统 冷却系的功用是将受热零件冷却系的功用是将受热零件(ln jin)吸收的部分热量及时散发出去，保证发吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状
14、态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。扇、水箱、节温器等组成。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统及系统及结构结构第十五页，共51页。166）点火）点火(din hu)系统系统 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火的
15、全部设备称为点火(din hu)系，点火系，点火(din hu)系通常由蓄电池、发电机、分系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火电器、点火(din hu)线圈和火花塞等组成。线圈和火花塞等组成。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及及结构结构第十六页，共51页。177）起动系统）起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转向下运动使曲轴旋转(xunzhu
16、n)。发动机才能自行运转，工作循环才能。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。的起动系。两大机构：曲柄连杆机构、两大机构：曲柄连杆机构、配气机构配气机构五大系统：燃料供给系统、五大系统：燃料供给系统、(进排气系统进排气系统)润滑系统、润滑系统、冷却系统、冷却系统、点火系统、点火系统、起动系统起动系统二、发动机的典型二、发动机的典型(din
17、xng)系统及系统及结构结构第十七页，共51页。182 2 2 2、发动机常用、发动机常用、发动机常用、发动机常用(chn yn)(chn yn)(chn yn)(chn yn)术语介绍术语介绍术语介绍术语介绍上止点上止点上止点上止点TDC:TDC:TDC:TDC:活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最 高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限
18、位置高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置下止点下止点下止点下止点BDC:BDC:BDC:BDC:活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最 低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构第十八页，共51页。19活塞行程活塞行程S:S:活
19、塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止 点之间的距离，对应一个活塞行程，曲轴旋转点之间的距离，对应一个活塞行程，曲轴旋转180180。曲柄半径曲柄半径R:R:曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离，通常活塞行程曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离，通常活塞行程 为曲柄半径的两倍，即为曲柄半径的两倍，即 S=2R S=2R。气缸工作容积气缸工作容积VhVh：活塞从一个止点运动：活塞从一个止点运动(yndng)(yndng)到另一个止点所扫过的容积。到另一个止点所扫过的容积。Vh=Vh=（D/4D/4）2S2S发动机的排量发动机的排量Vh:Vh:多
20、缸发动机各气缸工作容积的总和。多缸发动机各气缸工作容积的总和。Vh=i Vh Vh=i Vh 压缩比压缩比:气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸 总容积与燃烧室容积之比，表示了气体的压缩程度。总容积与燃烧室容积之比，表示了气体的压缩程度。=Vc/=Vc/（Vh+Vc Vh+Vc）二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统系统及结构及结构第十九页，共51页。203 3、四冲程发动机的工作、四冲程发动机的工作(gngzu)(gngzu)原理原理二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统及系统及结构结构第二十页，共51页
21、。211)进气行程进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力力(xl)，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，空气经空气
22、滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为气缸内气体压力略低于大气压，约为0.0750.09MPa，同时受到残余，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到废气和高温机件加热的影响，温度达到370400K。实际汽油机的进气。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸门是在活塞到
23、达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。入更多的可燃混合气。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统及系统及结构结构第二十一页，共51页。222)压缩行程压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的
24、大小而定，可燃混合气压力可达燃混合气压力可达0.61.2MPa，温度可达，温度可达600700K。压缩比越大，压缩终压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于(yuy)气体压力和温度过高，可气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增
25、加以外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，但。汽油及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，但。汽油机的压缩比一般为机的压缩比一般为611二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及及结构结构第二十二页，共51页。233)作功行程作功行程作功行程包括燃烧过程作功行程包括燃烧过程(guchng)和膨胀过程和膨胀过程(guchng)，在这一行，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火
26、提前角即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达达35MPa，最高温度可达，最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，推动，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，
27、气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到作功行程结束，气体压力降低到0.30.5MPa，气体温度降低到，气体温度降低到13001600K。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统系统及结构及结构第二十三页，共51页。244)4)排气行程排气行程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先气行程。当作功接近终了时，排气门
28、开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开行程也是排气门提前打开(d ki)(d ki)，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体
29、压力仍高于大气压力，约为气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.1050.115MPa0.115MPa，温度约为，温度约为9009001200K1200K。曲轴曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinx
30、ng)系统及系统及结构结构第二十四页，共51页。254 4 4 4、连杆活塞、连杆活塞、连杆活塞、连杆活塞(husi)(husi)(husi)(husi)机构机构机构机构 1 1 1 1）组成）组成）组成）组成:活塞活塞活塞活塞(husi)(husi)(husi)(husi)、活塞、活塞、活塞、活塞(husi)(husi)(husi)(husi)环、活塞环、活塞环、活塞环、活塞(husi)(husi)(husi)(husi)销、连杆、连杆销、连杆、连杆销、连杆、连杆销、连杆、连杆轴瓦（或滚针轴承）轴瓦（或滚针轴承）轴瓦（或滚针轴承）轴瓦（或滚针轴承）二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxn
31、g)系统系统及结构及结构第二十五页，共51页。262 2）活）活 塞塞 功用：承受气体压力，并通过活塞功用：承受气体压力，并通过活塞(husi)(husi)销传给连杆驱使曲销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞轴旋转，活塞(husi)(husi)顶部还是燃烧室的组成部分。顶部还是燃烧室的组成部分。工作条件：活塞工作条件：活塞(husi)(husi)在高温、高压、高速、润滑不良的条在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞件下工作。活塞(husi)(husi)直接与高温气体接触，瞬时温度可达直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞以上，因此，
32、受热严重，而散热条件又很差，所以活塞(husi)(husi)工作时温度很高，顶部高达工作时温度很高，顶部高达600600700K700K，且温度分布很，且温度分布很不均匀；活塞不均匀；活塞(husi)(husi)顶部承受气体压力很大，特别是作功行程顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大高达压力最大高达3 35MPa5MPa，这就使得活塞，这就使得活塞(husi)(husi)产生冲击，并承产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞受侧压力的作用；活塞(husi)(husi)在气缸内以很高的速度在气缸内以很高的速度(8(812m/s)12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯往复运
33、动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞性力，使活塞(husi)(husi)受到大的附加载荷。活塞受到大的附加载荷。活塞(husi)(husi)在这种恶在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并速磨损，还会产生附加载荷和劣的条件下工作，会产生变形并速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及及结构结构第二十六页，共51页。27 要求要求:a.:a.要有足够的刚度和强度，传力可靠；要有足够的刚度和强度，传力可靠；b.b.导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；导热性能好，要耐高压、耐
34、高温、耐磨损；c.c.质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高 强度铝合金；强度铝合金；构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类，平体形式有关，都是为满足可燃混
35、合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单(jindn)(jindn)，制造容易，受热面积小，顶部应力分面较为均匀。凸顶活塞顶部凸起呈球顶，制造容易，受热面积小，顶部应力分面较为均匀。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、的形状和位置必须有利于可燃混
36、合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U U形凹坑等等。形凹坑等等。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构第二十七页，共51页。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统系统及结构及结构28v活塞头部活塞头部v 活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环活塞环，起密封作用，又称为防漏部。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下槽和一道油环
37、槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部(dn b)(dn b)较远些。活塞顶部较远些。活塞顶部(dn b)(dn b)吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱还有密封作用和传热作用，与活塞环一起
38、密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将内，同时还将(70(7080)%80)%的热量通过活塞环传给气缸壁的热量通过活塞环传给气缸壁第二十八页，共51页。二、发动机的典型二、发动机的典型(dinxng)系统及系统及结构结构29活塞裙部活塞裙部 活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力并承受侧压力(yl)(yl)。裙部的长短取决于侧压力。裙部的长短取决于侧压力(yl)(yl)的大小和活塞直径。
39、所谓侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力(yl)(yl)是指是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力气体压力(yl)(yl)的水平分力使活塞压向气缸壁。的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力压缩行程和作功行程气体的侧压力(yl)(yl)方向正方向正好相反，由于燃烧压力好相反，由于燃烧压力(yl)(yl)大大高于压缩压力大大高于压缩压力(yl)(yl)，所以，作功行程中的侧压力，所以，作功行程中的侧压力(yl)(yl)也大大也大大高于压缩行程中的侧压力高于压缩行程中的侧压力(yl)(yl)。活塞裙部承受。活塞裙部承受侧压力侧压
40、力(yl)(yl)的两个侧面称为推力面，它们处于的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。与活塞销轴线相垂直的方向上。第二十九页，共51页。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构30v活塞裙部构造特点活塞裙部构造特点:v 为了为了(wi le)(wi le)使裙部两侧承受气体压力并使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞
41、销座轴线方向的厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的
42、长轴方向与销座垂直，短椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。圆。第三十页，共51页。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构31 组成组成(z chn):(z chn):气环和油环气环和油环3 3）活塞环）活塞环 工作条件工作条件工作条件工作条件:活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其 是是是是 第一道环最为
43、困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用 寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作 用，温度很高用，温度很高用，温度很高用，温度很高(特别是第一道环温度可高达特别是第一道环温度可高达特别是第一道环温度可高达特别是第一道环温度可高达600K)600K)600K)600K
44、)，活塞环在气缸，活塞环在气缸，活塞环在气缸，活塞环在气缸 内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润 滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于 气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活
45、塞往复运动时，沿径向会产气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产 生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活 塞环弹性塞环弹性塞环弹性塞环弹性(tnxng)(tnxng)(tnxng)(tnxng)好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合好，
46、强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合 金铸铁金铸铁金铸铁金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一，第一，第一，第一 道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。第三十一页，共51页。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构32 气气 环环:气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸(q
47、 n)(q n)直径，它与活直径，它与活塞一起装入气缸塞一起装入气缸(q n)(q n)后，外表面紧贴在气缸后，外表面紧贴在气缸(q n)(q n)壁上，形成第一密封壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸面，被封闭的气体不能通过环周与气缸(q n)(q n)之间，便进入了环与环槽的空之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用力又大大加强了第一密封面的密封作用 第一环桶面，第二环锥面。桶面结构第一环桶面，第二环锥面。桶面结构(jigu
48、)使机油容易进入摩擦面，减使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故对气缸表面的适应性和对活塞偏小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封；而锥面结构摆的适应性均较好，有利于密封；而锥面结构(jigu)减小了环与气缸壁减小了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的于刮油；活塞上行时，由于锥面的油楔油楔作用，能在油膜上作用，能在油膜上飘浮飘浮过去，过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起机油上窜减小磨损，安
49、装时，不能装反，否则会引起机油上窜第三十二页，共51页。二、发动机的典型系统二、发动机的典型系统(xtng)及结及结构构334 4）活塞）活塞(husi)(husi)销销v活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。活塞销把活塞承受的气体压力传给连杆。活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够足够(zgu)(zgu)的强度和刚度，表面韧性好，的强度和刚度，
50、表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。活塞销的内孔有三种形状：表面光洁度。活塞销的内孔有三种形状：a a 圆柱形；圆柱形；b b 两段截锥与一段圆柱组合；两段截锥与一段圆柱组合；c c两两段截锥形。圆柱形孔结构简单，加工容易，段截锥形。圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，但从受力角度分析，中间