1、1发动机相关知识发动机相关知识工程车辆研究所徐庆华2011.03热力发动机的分类热力发动机的分类 热力发动机热力发动机（热机）（热机）内燃机内燃机 外燃机外燃机（如蒸汽机、（如蒸汽机、StirlingStirling机机）燃气轮机燃气轮机（旋转式内燃机）（旋转式内燃机）活塞式内燃机活塞式内燃机 旋转活塞式旋转活塞式（WankelWankel）往复活塞往复活塞发动机结构、原理发动机结构、原理按燃料：按燃料：汽、柴、汽、柴、NG、LPG、酒精等、酒精等按着火方式：按着火方式：压燃式、点燃式压燃式、点燃式按冲程：按冲程：四、二四、二按冷却：按冷却：水、风、油水、风、油按气缸数：按气缸数：单、双、多单
2、、双、多按转速：按转速：低、中、高低、中、高按增压：按增压：非增压、增压非增压、增压按气缸排列：按气缸排列：立、卧、直列、立、卧、直列、V、对置、对置按混合气准备方式：按混合气准备方式：化油器、燃料喷射化油器、燃料喷射按气门、凸轮轴布置：按气门、凸轮轴布置：顶置、侧置顶置、侧置按用途：按用途：农用、船用、汽车用、工程机械用、发电用农用、船用、汽车用、工程机械用、发电用发动机结构、原理发动机结构、原理卡特皮勒3408型柴油机基本术语基本术语发动机基本术语上止点和下止点上止点和下止点 曲柄半径曲柄半径R和活塞行程和活塞行程S缸径缸径D气缸工作容积和发动机排量气缸工作容积和发动机排量（Vh=1/4D
3、2S,VL=iVh）燃烧室容积燃烧室容积VC和气缸总容积和气缸总容积Va压缩比压缩比图1-14 BJ492Q汽油机外特性发动机的基本性能指标发动机的基本性能指标 动力性能指标动力性能指标（有效功率，有效转矩，转速，平均有效压力）经济性能指标经济性能指标（有效燃油消耗率，有效润滑油消耗率，有效热效率）环保性能指标环保性能指标（排放，噪声）结构性能指标结构性能指标（比容积，比功率质量）运转性能指标运转性能指标（冷启动性，可靠性，耐久性）加工工艺性能加工工艺性能指标指标等。排放指标排放指标指从发动机指从发动机油箱油箱、曲轴箱曲轴箱排出的气体和从排出的气体和从气缸气缸中排出的废气中所含中排出的废气中所
4、含的有害排放物的量。主要是的有害排放物的量。主要是CO、HC、NOX和和PM。噪声噪声（GB1495-79GB1495-79）如）如轿车在加速行驶时，车外最大的允许噪声为轿车在加速行驶时，车外最大的允许噪声为82dB（A）。比容积比容积单位容积的发动机功率单位容积的发动机功率比功率质量比功率质量单位标定功率的发动机干质量（无冷却液、润滑油和燃油）单位标定功率的发动机干质量（无冷却液、润滑油和燃油）有效功率有效功率是指发动机在单位时间内发出的有效功，以是指发动机在单位时间内发出的有效功，以Pe表示，单位是表示，单位是kW 有效转矩有效转矩是指发动机曲轴输出的转矩是指发动机曲轴输出的转矩,以以Tt
5、q表示表示,单位是单位是Nm,Pe=Ttqn/9550 转速指标转速指标是指发机曲轴每分钟转的转数，以是指发机曲轴每分钟转的转数，以n表示，单位是表示，单位是r/min 有效燃油消耗率有效燃油消耗率是指单位功率在单位时间内燃料的消耗电量，以是指单位功率在单位时间内燃料的消耗电量，以be表示，单表示，单 位是位是g/(kw.h)有效润滑油消耗率有效润滑油消耗率是指单位功率在单位时间内润滑油的消耗量，以是指单位功率在单位时间内润滑油的消耗量，以b bm m表示，表示，单位是单位是g/(kwh)有效热效率有效热效率指实际循环发出的有效功与消耗的燃料的热值之比，以指实际循环发出的有效功与消耗的燃料的热
6、值之比，以et表示表示(现代柴油机标定工况下的有效热效率不超过现代柴油机标定工况下的有效热效率不超过45%，汽油机不超过，汽油机不超过30%)基本工作原理基本工作原理（以四冲程柴油机为例）四冲程柴油机(除进气、着火方式等以外，四冲程柴油机工作原理和汽油机基本相同。)活塞在一个工作循环中从上止点到下止点，又从下止点到上止点,往复运动两次，同时完成进气、压缩、作功和排气四个工作过程。发动机基本工作原理及组成进气冲程：进气门开启，排气门关闭。活塞从上止点向下止点移动。吸入新鲜空气（可燃气体）压缩冲程：进排气门关闭，活塞从下止点向上止点移动。作功冲程 （膨胀冲程）进排气门关闭，可燃气体燃烧后放出大量热
7、能，形成高温高压推动活塞从上止点向下止点运动。排气冲程：进气门关闭，排气门开启。活塞由下止点向上止点运动，将燃烧后的废气排出。发动机的总体构造发动机的总体构造 机体与气缸盖机体与气缸盖 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 配气机构配气机构 燃油供给系统燃油供给系统 冷却系统冷却系统 润滑系统润滑系统 点燃式发动机点火系统点燃式发动机点火系统 起动装置起动装置发动机总体构造 曲柄连杆机构是运动件，是曲柄连杆机构是运动件，是发动机的主要部件之一。混合气发动机的主要部件之一。混合气燃烧产生的压力推动活塞在气缸燃烧产生的压力推动活塞在气缸内运动，通过连杆变成为曲轴的内运动，通过连杆变成为曲轴的旋转运动，并对外输
8、出功率。旋转运动，并对外输出功率。曲柄连杆机构包括活塞连杆组、曲轴飞轮组两大部件两大部件。活塞连杆曲轴组结构及装配活塞连杆组结构及装配活塞组活塞组 活塞组在气缸内承受和传递燃烧气体压力，与气缸盖、活塞组在气缸内承受和传递燃烧气体压力，与气缸盖、缸套内壁构成密封的燃烧室空间。活塞组包括缸套内壁构成密封的燃烧室空间。活塞组包括活塞、活塞环活塞、活塞环（气环（气环和和油环）、活塞销油环）、活塞销及及活塞销卡环活塞销卡环等零件。等零件。活塞结构活塞结构活塞由活塞由活塞顶部、活塞头部（环槽部）活塞顶部、活塞头部（环槽部）和和裙部裙部三部分组成。三部分组成。柴油机活塞 活塞顶部活塞顶部指从活塞顶面到到第一
9、道气指从活塞顶面到到第一道气环上环岸部分（汽油机活塞顶部和柴环上环岸部分（汽油机活塞顶部和柴油机活塞顶部结构上有较大的差异）。油机活塞顶部结构上有较大的差异）。活塞头部活塞头部是从第一道气环槽到油环槽是从第一道气环槽到油环槽的环槽部。的环槽部。活塞裙部活塞裙部是指从油环槽下环岸到活塞是指从油环槽下环岸到活塞底部底部。活塞顶面形状（a）平顶（b）凹顶（c）凸顶(d)(e)(f)深凹顶新工艺：新工艺：活塞顶面一般进行阳极氧化处理，以增加热阻。活塞顶面一般进行阳极氧化处理，以增加热阻。活塞环活塞环 活塞环分活塞环分气环气环和和油环油环两种两种。气环 作用：作用：密封和导热密封和导热材料：材料：优质铸
10、铁、球墨铸铁和合金铸铁（耐热、耐磨以及高强度和冲优质铸铁、球墨铸铁和合金铸铁（耐热、耐磨以及高强度和冲击韧度），镀铬、喷钼、磷化处理。铬基陶瓷复合镀层（击韧度），镀铬、喷钼、磷化处理。铬基陶瓷复合镀层（CYPRCCC）活塞环活塞环和粉末冶金的金属陶瓷等和粉末冶金的金属陶瓷等新工艺新工艺切口：切口：直切口、阶梯型切口直切口、阶梯型切口、斜切口、斜切口、带防转销钉槽、带防转销钉槽（见图3-7）断面形状断面形状：矩形环：矩形环、锥面环、锥面环、正扭曲内切环、反扭曲内切环、正扭曲内切环、反扭曲内切环、梯形环梯形环、桶面环、桶面环等等（见图3-8）(a)直切口(b)阶梯型切口(c)斜切口(d)带防转销钉
11、槽 气环的切口形状(a)矩形环 (b)锥面环 (c)正扭曲内切环(d)反扭曲内切环 (e)梯形环 (f)桶面环 图3-8 气环的断面形状 油环 其作用是其作用是涂油涂油和和刮油刮油 普通槽孔式：普通槽孔式：回油孔有圆孔、指状铣刀铣削的长条孔和回油孔有圆孔、指状铣刀铣削的长条孔和 片状铣刀铣削的扁孔等片状铣刀铣削的扁孔等 钢带组合式：钢带组合式：由上下刮片和支撑弹簧组成由上下刮片和支撑弹簧组成 背衬式：背衬式：在油环背面衬以波纹钢带圈或弹簧圈在油环背面衬以波纹钢带圈或弹簧圈1.衬环是波纹钢带圈衬环 2.衬环是弹簧圈(C)(C)背衬式油环背衬式油环1回油孔 2、4刮片 3支撑弹簧 油 环活塞销及卡
12、环活塞销及卡环 活塞销活塞销 图3-10 活塞销 活塞销卡环活塞销卡环 连杆组连杆组 图3-11 连杆组组成：组成：功能：功能：材料：材料：要求强度高、刚度好、抗疲劳强度高且要求强度高、刚度好、抗疲劳强度高且柔韧性好。一般用中碳钢或中碳合金钢，柔韧性好。一般用中碳钢或中碳合金钢，模锻成型，并调质处理模锻成型，并调质处理平切口和斜切口连杆平切口和斜切口连杆斜切口连杆常用的定位方法：斜切口连杆常用的定位方法：止口定位止口定位 套筒定位套筒定位 锯齿定位锯齿定位斜切口连杆大头的定位方式1.止口定位 2.锯齿定位 3.套筒定位（a)普通形状轴承(b)等厚度合金层(c)轴向变厚度轴承 1.定位舌 2.瓦
13、背 3.合金层连杆轴瓦 连杆轴瓦连杆轴瓦(上瓦和下瓦上瓦和下瓦)3.3 3.3 曲轴飞轮组曲轴飞轮组 曲轴组 v 组成组成v 功能功能 曲轴曲轴 组成组成:前端、后端、曲拐和平衡重等。有整体式和组合式之分。前端、后端、曲拐和平衡重等。有整体式和组合式之分。材料：材料：要求疲劳强度、冲击韧性和耐磨性好。一般用中碳钢或镍铬、铬钼、要求疲劳强度、冲击韧性和耐磨性好。一般用中碳钢或镍铬、铬钼、铬钒等合金钢锻模，或高强度球墨铸铁铸成。主轴颈、曲柄销表面进铬钒等合金钢锻模，或高强度球墨铸铁铸成。主轴颈、曲柄销表面进 行高频淬火或氮化处理，曲柄销与曲柄臂的过渡圆角出采用滚压喷丸行高频淬火或氮化处理，曲柄销与
14、曲柄臂的过渡圆角出采用滚压喷丸 等硬化处理等硬化处理 曲轴轴承曲轴轴承（主轴瓦）：（主轴瓦）：有上、下瓦。由瓦背和合金层组成，用定位舌定位。有上、下瓦。由瓦背和合金层组成，用定位舌定位。瓦背用低碳钢制造，合金层有锡基和铅基白合金（汽油机），铜基、铝锑镁和瓦背用低碳钢制造，合金层有锡基和铅基白合金（汽油机），铜基、铝锑镁和铝锡合金（柴油机）铝锡合金（柴油机）常见的曲拐排列与发火顺序常见的曲拐排列与发火顺序 三缸机三缸机(单列单列)，三个曲拐互成三个曲拐互成120120 夹角，发火间隔为夹角，发火间隔为720720 /3=240/3=240 ,发火顺序为发火顺序为1-2-31-2-3 四缸机四缸机
15、(单列单列),),四曲拐布置在同一平面四曲拐布置在同一平面,发火间隔发火间隔720720 /4=180/4=180 ,发火顺序发火顺序1-3-4-2/1-2-4-31-3-4-2/1-2-4-3 五缸机五缸机(单列单列),),五个曲拐沿圆周均匀布置在五个平面内五个曲拐沿圆周均匀布置在五个平面内,各平面夹角为各平面夹角为7272 ,发火间隔为发火间隔为720720 /5=144/5=144 ,发火顺序为发火顺序为1-2-4-5-31-2-4-5-3 六缸机六缸机(单列单列),),六个曲拐分别布置在三个平面内六个曲拐分别布置在三个平面内,各平面夹角为各平面夹角为120120 ,发火间隔为发火间隔为
16、720720 /6=120/6=120 ,发火顺序为发火顺序为1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4 六缸机六缸机(V(V型型),),曲拐布置和单列三缸机相同曲拐布置和单列三缸机相同,三个曲拐互成三个曲拐互成120120 夹角夹角,V,V型夹角为型夹角为9090 ,采用交采用交替式发火替式发火,发火顺序为发火顺序为1-4-2-5-3-61-4-2-5-3-6 八缸机八缸机(V(V型型),),V V型夹角为型夹角为9090 ,发火间隔发火间隔720720 /8=90/8=90 ,四个曲拐可布置在同一平面四个曲拐可布置在同一平面,采用交采用交替式发火替式发火,发火顺序为发火顺序为1-8-3-
17、6-4-5-2-71-8-3-6-4-5-2-7或或1-5-3-7-4-8-2-61-5-3-7-4-8-2-6；四个曲拐也可布置在互相错开；四个曲拐也可布置在互相错开9090 的的平面内平面内(空间曲拐布置空间曲拐布置),),发火顺序为发火顺序为1-5-4-2-6-3-7-81-5-4-2-6-3-7-8等等飞轮飞轮 功用：功用：蓄能和供能，启动，上止点标记蓄能和供能，启动，上止点标记 材料材料:铸铁、铸钢或球墨铸铁铸铁、铸钢或球墨铸铁 机体、气缸套和气缸盖是发动机的非运动件，是发动机形机体、气缸套和气缸盖是发动机的非运动件，是发动机形状尺寸的主要决定因素。机体气缸盖是箱体类零件，是发动机状
18、尺寸的主要决定因素。机体气缸盖是箱体类零件，是发动机主要运动件的安装位置和运动空间，发动机其他系统和附件的主要运动件的安装位置和运动空间，发动机其他系统和附件的安装位置，都要由机体和缸盖提供。安装位置，都要由机体和缸盖提供。发动机机体与气缸盖 1.气缸盖 2.气缸垫 3.气缸体 机体、气缸套和气缸盖（卡特皮勒柴油机）机体与气缸套机体与气缸套 机体的结构形式机体的结构形式 机体的结构形式 平分式：平分式：一般一般 龙门式：龙门式：桑塔纳桑塔纳2000GSi2000GSi的的AJRAJR型型 隧道式：隧道式：6135Q6135Q 机体的排列方式机体的排列方式 L L型：型：一般一般 对置式：对置式
19、：保时捷保时捷2.5L62.5L6 V V型：型：奥迪奥迪A2.4-1V6A2.4-1V6气缸套气缸套 无无缸套缸套干缸套干缸套湿缸套湿缸套 缸套的定位 气缸盖和气缸垫气缸盖和气缸垫功用功用结构特点：结构特点：燃烧室，各种零部件的布置燃烧室，各种零部件的布置材料：材料：优质灰铸铁、合金铸铁或铝合金优质灰铸铁、合金铸铁或铝合金形式：形式：整体式和组合式整体式和组合式 气缸盖气缸盖 气缸垫气缸垫气缸盖螺栓气缸盖螺栓油底壳油底壳 配气机构的功用配气机构的功用 配气机构的功用配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火顺序是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火顺序的要求，定时开启和
20、关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。气缸，废气得以及时从气缸排出。发动机配气机构 包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门锁销、气门弹簧等，气门传动组包括凸轮轴、摇臂、挺杆、推杆等。曲轴通过正时齿轮或链轮带动凸轮轴旋转，如左图所示，凸轮8推动挺杆6经推杆3、摇臂5开启进气门或排气门4，保证按时吸入新气或排除废气。配气机构配气机构的布置方式及特点配气机构的布置方式及特点 气门的布置形式气门的布置形式 气门侧置气门侧置 气门顶置气门顶置 气门混合布置气门混合布置 凸轮轴布置形式凸轮轴
21、布置形式 凸轮轴上置凸轮轴上置 凸轮轴下置凸轮轴下置 凸轮轴中置凸轮轴中置 下置凸轮轴侧置气门 单顶置凸轮轴（SOHC）双顶置凸轮轴（DOHC）Single(Dual)Over Head Camshaft1.进气门 2.排气门气门混合布置方式凸轮轴的传动方式凸轮轴的传动方式齿轮传动齿轮传动链传动链传动带传动带传动每缸气门数每缸气门数气门间隙气门间隙 凸轮轴带传动DOHC带传动 DOHC链传动每缸四气门每缸五气门1、3凸轮轴 2、4进、排气门 配气定时配气定时 为了提高发动机的动力性能和经济性能，就需要提高发动机的为了提高发动机的动力性能和经济性能，就需要提高发动机的充气系数充气系数。提高充气系
22、数除了提高气门通过能力，即增加气门升程、采用合提高充气系数除了提高气门通过能力，即增加气门升程、采用合理的气门锥理的气门锥角、加大气门和气道喉口直径、设计有优异动力性能的配气凸轮角、加大气门和气道喉口直径、设计有优异动力性能的配气凸轮型线等以外，型线等以外，合理的配气定时（配气相位）也是一个很重要的因素合理的配气定时（配气相位）也是一个很重要的因素。配气定时配气定时指的是进、排气门开启关闭时刻和延续的曲轴转角指的是进、排气门开启关闭时刻和延续的曲轴转角。发动机配。发动机配气定时可以用配气定时（或配气相位）图表示，也可用配气相位气定时可以用配气定时（或配气相位）图表示，也可用配气相位角图表示。角
23、图表示。配气机构的零部件配气机构的零部件 配气机构的零部件 气门组件气门组件 凸轮轴凸轮轴 挺柱挺柱 挺杆挺杆 摇臂摇臂?气门组件气门组件 气门气门 气门弹簧气门弹簧 气门导管气门导管 气门座圈气门座圈 气门组 气门气门材料：要求足够的强度、刚度，耐热和耐磨能力。进气门一般用铬钢、材料：要求足够的强度、刚度，耐热和耐磨能力。进气门一般用铬钢、镍铬钢等普通合金钢。排气门用高铬硅耐热合金钢。镍铬钢等普通合金钢。排气门用高铬硅耐热合金钢。结构：头部和杆部结构：头部和杆部头部形状头部形状钠冷气门钠冷气门气门弹簧气门弹簧（双弹簧和变螺距弹簧）（双弹簧和变螺距弹簧）气门头部形状 钠冷气门气门导管和气门座气
24、门导管和气门座1气门导管 2卡圈 3气缸盖 4气门座圈气门导管和气门座圈凸轮轴凸轮轴功用功用材料：材料：要求有足够的刚度和韧性凸轮表面要耐磨，一般用优质铸铁、中要求有足够的刚度和韧性凸轮表面要耐磨，一般用优质铸铁、中碳钢和中碳合金钢制造，经调质处理以提高疲劳强度。凸轮表面淬火、碳钢和中碳合金钢制造，经调质处理以提高疲劳强度。凸轮表面淬火、光磨。光磨。结构结构 凸轮轴结构 凸轮轴的驱动：凸轮轴的驱动：齿轮、链轮和齿形皮带齿轮、链轮和齿形皮带 挺柱挺柱1.凸轮中心线与挺柱轴线不重合 2.凸轮表面倾斜 挺柱（机械挺柱和液压挺柱）机械挺柱和液压挺柱）挺杆挺杆摇臂摇臂 汽油机燃料供给系统的功能汽油机燃料
25、供给系统的功能是根据发动机运转工况是根据发动机运转工况的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的汽油，的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的汽油，以形成产生一定输出功率的可燃混合气。汽油机供给以形成产生一定输出功率的可燃混合气。汽油机供给的汽油，要雾化良好并与空气形成均质混合气。传统的汽油，要雾化良好并与空气形成均质混合气。传统汽油机采用化油器供油，用节气门来控制混合气数量，汽油机采用化油器供油，用节气门来控制混合气数量，以达到控制汽油机运转工况的目的。以达到控制汽油机运转工况的目的。汽油机燃料供给系统 化油器式汽油机供给系示意图 化油器供油系统化油器供油系统 化油器化油器汽油箱汽油箱汽油滤清
26、器汽油滤清器汽油泵汽油泵油管油管 柴油机燃料供给系统的功能柴油机燃料供给系统的功能是根据内燃机工作循环要求，是根据内燃机工作循环要求，定时、定量、定压、按一定的供油规律定时、定量、定压、按一定的供油规律将柴油喷入气缸，将柴油喷入气缸，雾化并与空气形成混合气燃烧。雾化并与空气形成混合气燃烧。柴油机燃料供给系统组成组成 ：柴油机工作过程柴油机工作过程1 1、低压油路、低压油路2 2、高压回路、高压回路3 3、回油回路、回油回路三三 条条 油油 路路1 1、低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是、低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为由输
27、油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.15MPa0.3Mpa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。这段油路称为低压油路。2 2、高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建、高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在立的，一般在10Mpa10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。以上，故这段油路称为高压油路。3 3、回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大、回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大3 34 4倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷油泵进油室的倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷油泵进油室的一端装有限压
28、阀（又称溢流阀），大量多余的燃油经限压阀和回一端装有限压阀（又称溢流阀），大量多余的燃油经限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。发动机润滑系统的功能发动机润滑系统的功能润滑作用：润滑作用：润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗；润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗；清洗作用：清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；冷却
29、作用：冷却作用：机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；密封作用：密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；防锈蚀作用：防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；液压作用：液压作用：润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；减震缓冲作用：减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓
30、冲作用在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用。在现代发动机中，润滑油还起到不解体在现代发动机中，润滑油还起到不解体即即可判断发动机故障可判断发动机故障的作用，即根据对机油进行变质分析和的作用，即根据对机油进行变质分析和磨屑质量的测定，找出发动机故障部位，判断发动机是否应该大修。磨屑质量的测定，找出发动机故障部位，判断发动机是否应该大修。发动机润滑系统发动机的主要润滑方式发动机的主要润滑方式 压力润滑压力润滑,飞溅润滑飞溅润滑,混合润滑混合润滑以及以及润滑脂润滑润滑脂润滑8.3 8.3 润滑系统的组成和润滑油润滑系统的组成和润滑油v 润滑系统润滑系统 组成组成 由油底壳、机油
31、集滤器、机油泵、机油粗、精滤清器和润滑油道机油冷却由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油粗、精滤清器和润滑油道机油冷却器等组成。有的汽车发动机润滑系统还有机油冷却器。用机油压力表监视压力润滑器等组成。有的汽车发动机润滑系统还有机油冷却器。用机油压力表监视压力润滑油压力，有的还用机油温度表监视机油温度。油压力，有的还用机油温度表监视机油温度。工作原理工作原理 机油泵通过集滤器将润滑油从油底壳内抽出，送入机体主油道，通过机油滤清器过滤杂质，机油泵通过集滤器将润滑油从油底壳内抽出，送入机体主油道，通过机油滤清器过滤杂质，进入各润滑油道。当机油输出压力太高时，溢流阀开启，保护机油泵以免过载。当机油滤清器进
32、入各润滑油道。当机油输出压力太高时，溢流阀开启，保护机油泵以免过载。当机油滤清器阻塞，旁通阀开启，以保证流入润滑油道的润滑油量。限压阀用来限制主油道润滑油压力。进阻塞，旁通阀开启，以保证流入润滑油道的润滑油量。限压阀用来限制主油道润滑油压力。进入润滑油道的压力油，一部分润滑曲轴主轴颈，再通过曲柄臂斜油道润滑曲柄销，同时从连杆入润滑油道的压力油，一部分润滑曲轴主轴颈，再通过曲柄臂斜油道润滑曲柄销，同时从连杆杆身上的油道对活塞销进行润滑。另一部分经单向阀和机体缸盖油道到达气缸盖油道，供给液杆身上的油道对活塞销进行润滑。另一部分经单向阀和机体缸盖油道到达气缸盖油道，供给液压挺柱所需的机油，同时润滑挺
33、柱。到达凸轮轴的润滑油，对凸轮轴颈进行压力润滑。压挺柱所需的机油，同时润滑挺柱。到达凸轮轴的润滑油，对凸轮轴颈进行压力润滑。桑塔纳2000GSi轿车发动机润滑系统 1 1集滤器集滤器 2 2油底壳油底壳 3 3皮带轮皮带轮 4 4机油滤清器机油滤清器 5 5机油冷却器机油冷却器 6 6转子泵齿轮转子泵齿轮 7 7转子泵齿圈转子泵齿圈 8 8安全阀安全阀 本田NSX轿车V62汽油机润滑系统1旁通阀 2机油泵 3集滤器 4油底壳 5放油塞 6安全阀7机油滤清器 8主油道 9分油道 10曲轴 11中间轴 12限压阀 13凸轮轴 桑塔纳发动机润滑系 发动机冷却系统发动机冷却系统 的的 功功 能能 保证
34、发动机在任何工况保证发动机在任何工况下都能运转在适当的工作下都能运转在适当的工作温度下，保证发动机可靠温度下，保证发动机可靠工作，减少磨损，减少油工作，减少磨损，减少油耗，降低有害气体排放。耗，降低有害气体排放。分类分类:风冷风冷和和水冷水冷 发动机的水冷却系统 冷却系功能和分类冷却系功能和分类发动机冷却系统水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。它由散热器、水泵、风扇、冷却水套、温度调节装置和水温指示装置等组成。水冷系的组成水冷系的组成 1百叶窗 2散热器 3散热器盖 4风
35、扇 5水泵 6节温器 7缸盖水套 8水温表 9机体水套 10分水管 11放水阀 冷却液在强制循环水冷系中的流动散热器内的冷却水加压后通过气缸体进水孔压送到气缸体水套和气缸盖水套内，冷却水在吸收了机体的大量热量后经气缸盖出水孔流回散热器。由于有风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。因此，受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中，热量不断地散发到大气中去，冷却后的水流到散热器的底部，又被水泵抽出，再次压送到发动机的水套中，如此不断循环，把热量不断地送到大气中去，使发动机不断地得到冷却。工作原理工作原理通常，冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为小循环，另一条为大循环。所谓小循环就是水温低
36、时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高；而大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动。通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。节温器节温器节温器是冷却系中用来调节冷却温度的重要机件，它的工作是否正常，对发动机工作温度影响很大，间接地影响了发动机的动力性能和耗油量，因此，节温器不可随便拆除。蜡式节温器蜡式节温器蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中
37、常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向下的推力。由于反推杆下端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向上反推力，阀门开启，当发动机水温达到86以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。功用：保证发动机达到稳定运转的最低转速，使发动机顺利起动。功用：保证发动机达到稳定运转的最低转速，使发动机顺利起动。一般汽油机一般汽油机50rpm，在在1010时，时，1515秒起动。秒
38、起动。柴油机柴油机100rpm，55时，时，1515秒起动。秒起动。起动方式：起动方式：人力起动、电力起动机起动压缩空气起动、惯性起动和辅助人力起动、电力起动机起动压缩空气起动、惯性起动和辅助发动机起动等。发动机起动等。现代汽车发动机都采用电力起动系统。电力起动方便、迅现代汽车发动机都采用电力起动系统。电力起动方便、迅速，起动可靠，结构简单，起动系统体积小。速，起动可靠，结构简单，起动系统体积小。电力起动系统组成电力起动系统组成：蓄电池、直流电动机、控制装置蓄电池、直流电动机、控制装置和和传动系统传动系统等等 电力起动机分类：电力起动机分类：惯性啮合式、机械啮合式、惯性啮合式、机械啮合式、电枢
39、移动式和电枢移动式和电磁啮合式电磁啮合式发动机起动系统 电磁啮合式起动机总体结构 工工作作原原理理起动开关11打到起动档，电磁开关2得电，电磁开关中的活动铁芯5在电磁力的作用下滑行，经拉杆6带动传动叉7将驱动小齿轮8啮入飞轮齿圈，当小齿轮啮入飞轮后，活动铁芯5推动接触盘4将接柱12、13接通，蓄电池15电流直接流入电动机14的励磁绕组和电枢绕组，产生转矩使发动机起动。此时，吸拉线圈10被短路失效，齿轮的啮合由保位线圈9的电磁力保持。松开起动开关11的钥匙，此时，保位线圈9经吸拉线圈10通电，两线圈的电磁力互相抵消，活动铁芯5在回位弹簧的作用下迅速恢复原位，使小齿轮8退出啮合，接触盘4脱离接触，
40、切断主电路，启动机停止工作。辅助起动措施辅助起动措施进气预热等进气预热等q发动机点火系的功能：发动机点火系的功能：是根据发动机工况，定时按是根据发动机工况，定时按次序产生高压火花，点燃燃烧室内的可燃混合气。击次序产生高压火花，点燃燃烧室内的可燃混合气。击穿火花塞电极间混合气，在两电极间产生电火花所需穿火花塞电极间混合气，在两电极间产生电火花所需要的电压，称为要的电压，称为击穿电压击穿电压（其大小与火花塞电极间间（其大小与火花塞电极间间隙大小和形状，与气缸内可燃混合气的压力、温度以隙大小和形状，与气缸内可燃混合气的压力、温度以及发动机的工况等有关）及发动机的工况等有关）。q发动机点火系是发动机点
41、火系是能够定时、按次序在火花塞电极间能够定时、按次序在火花塞电极间产生电火花的全部设备的总称产生电火花的全部设备的总称。发动机点火系统 传统触点式点火系传统触点式点火系组成：组成：1蓄电池 2点火和起动开关 3点火线圈 4分电器 5点火电容 6触点断电器 7火花塞 传统点火系组成q转速的要求不同：叉车发动机要求转速相对低转速的要求不同：叉车发动机要求转速相对低q外特性曲线不同：低速大扭矩外特性曲线不同：低速大扭矩q动力输出方式：很多需要带动力输出方式：很多需要带PTOPTO口口q飞轮结构：配较大的摩擦片需较大直径的飞轮飞轮结构：配较大的摩擦片需较大直径的飞轮q油门和熄火操作方向的差别油门和熄火
42、操作方向的差别q其他附件：发电机、悬置、油底壳、风扇高度、其他附件：发电机、悬置、油底壳、风扇高度、进排气口的朝向等进排气口的朝向等叉车发动机和汽车发动机的主要差异叉车用柴油机特性曲线简介叉车用柴油机特性曲线简介 柴油机工作时，功率、扭矩、转速、耗油率等参数的相互变化规律就称柴油机的特性。将这些变化规律用曲线的形式表示出来，就叫柴油机的特性曲线。在柴油机的各个参数中，如果将曲轴转速n作为独立的变数,其它参数（功率N、扭矩M，耗油率g等）的变化关系，就叫柴油机速度特性。表示这一关系的变化曲线N=f1(n)、M=f2(n)、g=f3(n)称为速度特性曲线。柴油机除速度特性外，还有负荷特性、万有特性
43、等，但速度特性是柴油机最主要的特性。在速度特性中，对叉车匹配来说，又以扭矩特性和功率特性最重要。当油门开度最大时所测得的速度特性，称为柴油机的外特性。试验测定时，将柴油机置于测功试验台上，通过水力或电力测功器加载，使曲轴在一定的转速下稳定运转，（如：n=600、800转/分），分别测得各个转速下的扭矩M(牛顿米)。将测得的数据绘在M-n坐标系中，连接各点得一平滑曲线，如图1所示，这就是扭矩特性曲线。然后按下式计算各个转速时的功率N:N=Mn/9550 千瓦并在图中画出功率曲线。柴油机的外特性曲线如图1和2所示。图1 柴油机外特性曲线示意图图2 ISUZU 6BG1柴油机外特性曲线 柴油机都装有
44、调速器，以使柴油机工作稳定。柴油机的外特性中由调速器控制的部分叫调速特性。如图2功率曲线中柴油机转速n在20002270转/分时对应的特性就称调速特性。叉车用柴油机的主要技术参数叉车用柴油机的主要技术参数柴油机参数很多,在此介绍一些主要参数，包括柴油机功率、转速、扭矩、排放指标等参数。1 转速参数额定转速：柴油机在额定工况下的转速，如图2中最大功率点对应的转速2000 r/min。叉车用柴油机额定转速一般在20002800r/min。低怠速：柴油机不带负荷的最低稳定转速，一般称为怠速；柴油机低怠速一般在6001000 r/min之间。高怠速：柴油机在最大油门下的不带负载转速，一般称为最高空转速
45、，如图2中无负荷最大速度2270r/min。调速率：是指柴油机调速区段的转速范围与额定转速的比值。其计算公式为：调速率(最高空转速额定转速）/额定转速100%：叉车用柴油机的主要技术参数叉车用柴油机的主要技术参数2 扭矩参数额定扭矩：指柴油机在额定转速时的扭矩。最大扭矩：指柴油机在外特性上扭矩的最大值。如图8-2中最大扭矩416.8Nm。扭矩储备系数：指柴油机的过载能力，其计算公式为：扭矩储备系数(最大扭矩-额定扭矩)/额定扭矩100%叉车用柴油机的主要技术参数叉车用柴油机的主要技术参数3 功率额定功率：指发动机在额定工况下的功率。额定功率分为15min功率、1h功率、12h功率、持续功率等。
46、1)15min功率是指发动机很少在大负荷下工作，只有短时间达到大负荷，这样确定的功率为15min功率，适用于汽车、军用车辆、摩托车的发动机功率的标定。2)1h功率是指发动机连续在大负荷下工作不超过1h，这样确定的功率为1h额定功率，适用于拖拉机、工程机械、船舶用发动机功率标定。3)12h功率是指发动机连续在大负荷下工作不超过12h，这样确定的功率为12h额定功率，适用于拖拉机、农业排灌、电站等发动机功率标定。4)持续功率指发动机在最大负荷下不间断工作，这样确定的额定功率为持续额定功率，适用于农业灌溉、电站、船舶、铁路牵引等发动机功率标定。叉车发动机一般采用1h功率进行标定。叉车用柴油机的主要技
47、术参数叉车用柴油机的主要技术参数4 经济性参数柴油机经济性参数主要是指燃油消耗率，即柴油机每发出 1千瓦有效功率，在1小时内所消耗的燃油量，单位为g/kwh。其次还有机油消耗率等。5 排放指标销往中国的叉车用柴油机噪声应该符合GB14097“中小功率柴油机噪声限值”标准。销往中国的叉车用柴油机排放应该符合GB20891“非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法”标准。销往国外的叉车均要求符合对方当地执行的相关排放标准。叉车用柴油机的主要技术参数叉车用柴油机的主要技术参数6 柴油机使用环境要求一般柴油机用于低于2000m海拔高度的环境。随着海拔高度的提高，大气压力降低，空气中的绝对含氧
48、量降低，柴油机功率下降。当高于2000m海拔高度时，柴油机不仅功率下降，而且由于含氧量不足，燃烧状况恶化，排气污染严重，气缸内容易产生积炭，加速柴油机损坏。因此，在高原上应选用高原专用型柴油机。叉车属于非道路工业车辆。在非道路用发动叉车属于非道路工业车辆。在非道路用发动机排放控制方面，国际上美国最先，欧盟、日本紧机排放控制方面，国际上美国最先，欧盟、日本紧跟。中国的非道路车辆排放标准目前也进入了实施跟。中国的非道路车辆排放标准目前也进入了实施阶段。阶段。合力合力110t内燃叉车排放现状内燃叉车排放现状 排放要求一般是根据发动机功率段的不同实排放要求一般是根据发动机功率段的不同实施时间有所区别。
49、就施时间有所区别。就HELI产品的功率段来说，产品的功率段来说，现阶段欧州和美国标准基本要求叉车用柴油机现阶段欧州和美国标准基本要求叉车用柴油机符合第符合第3阶段要求。阶段要求。目前我国正在实施目前我国正在实施GB20891-2007“非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法值及测量方法”标准标准GB20891-2007标准中规定的车辆（含柴油叉车）排放实施日期第阶段 2008年10月1日第阶段 2010年10月1日注：对于叉车用汽油机目前只有美国有排放要求，欧洲和中国还没有相关标准 目前符合欧州最新排放标准（欧3）的HELI叉车有：久保田240
50、3、久保田3600、五十铃C240、康明斯QSB4.5等配套的110t叉车。目前HELI叉车符合国2排放标准的有：新昌485、新昌490、新昌498、五十铃C240配套的13.5t系列叉车 朝柴6102、锡柴4110、锡柴6110、康明斯QSB4.5配套的510t叉车。叉车动力系统主要包含发动机安装、进气系统、排气系统、冷却系统、燃料系统。发动机安装 发动机安装系统主要包括：进气系统、发动机、发动机支脚、支脚安装胶垫及紧固件等（注：有时也含有风扇及紧固件）叉车动力系统叉车动力系统 发动机安装空滤器安装 进气系统的功用：提供足量新鲜、清洁的空气给发动机。主要包括空滤器和进气管及其连接件。叉车动力
