1、柴油发动机构造柴油发动机构造与维修与维修http:/ 1、掌握柴油发动机的基本工作原理与构造。2、系统地熟悉发动机主要零部件的典型结构、功用和工作过程 3、掌握国内外工程机械车辆发动机的一些新技术、新结构 4、具有初步拆装、调整、故障判断、维护使用等方面的技能 5、为后继专业课程和在今后的工作中从事柴油发动机生产、装配、维护、技术改造打下基础。一、目的和要求一、目的和要求http:/ 多听多看，将书本上的理论知识与实物结合起来学习。三、学习内容 主要对常用发动机的工作原理、组成结构、工作条件、维修方法、调整原理及方法进行学习。另外对国外一些发动机作一些简要介绍。http:/ 录http:/ 论
2、论 一台工程机械设备大部分由发动机、底盘、车身、液压系统、电器系统等部分组成。http:/ 发动机的定义：发动机的定义：将某一将某一种形式的能量转变为机械能种形式的能量转变为机械能的机器的机器 热力发动机（热机）：热力发动机（热机）：将热能转换为机械能的机器。将热能转换为机械能的机器。机械的心脏机械的心脏发动机发动机http:/ 发动机的种类：发动机的种类：外燃机、外燃机、内燃机内燃机、风能发动机风能发动机、太阳能发动机太阳能发动机等等 外外 燃燃 机：机：混合气在机器外部燃烧而产生热混合气在机器外部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。能，然后再转变成机械能。内内 燃燃 机：机：混合气在机器内
3、部燃烧而产生热混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。能，然后再转变成机械能。二、发动机的分类二、发动机的分类http:/ 1、外燃机、外燃机 1.1蒸汽机蒸汽机 是一个能够将蒸汽是一个能够将蒸汽中的热能转换为功的热中的热能转换为功的热机。机。泵、铁路机车和轮泵、铁路机车和轮船曾使用蒸汽机驱动。船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机在工业革命中起蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。今天人们还使用气轮机来发电。了基本的作用。今天人们还使用气轮机来发电。http:/ 1.2蒸汽机历史蒸汽机历史 世界上世界上第一台第一台蒸汽机是古希腊的亚历山大利亚城蒸汽机是古希腊的亚历山大利亚城的希罗于的希罗于1 1
4、世纪发明的风光管，不过它只不过是一个世纪发明的风光管，不过它只不过是一个玩具而已。玩具而已。约约16791679年法国物理学家年法国物理学家丹尼斯丹尼斯巴本巴本制造了第一台制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔萨缪尔莫兰莫兰也提出了也提出了蒸汽机的主意。蒸汽机的主意。16981698年年托马斯托马斯塞维利塞维利、17121712年年托马斯托马斯纽科门纽科门和和17691769年年詹姆斯詹姆斯瓦特瓦特制造了早期的工业蒸汽机，制造了早期的工业蒸汽机，18071807年年罗伯特罗伯特富尔顿富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。现代蒸
5、汽机的最大的现代蒸汽机的最大的优点优点是它几乎可以利用所有是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。原子反应堆、太阳能聚的燃料将热能转化为机械能。原子反应堆、太阳能聚热器等加热水，产生蒸汽推动蒸汽机热器等加热水，产生蒸汽推动蒸汽机。http:/ 瓦特瓦特蒸汽机蒸汽机17121712年年托马斯托马斯纽科门纽科门蒸汽机蒸汽机 17691769年，法国人年，法国人尼古尼古拉斯拉斯古诺古诺（Nichoals Nichoals CugnotCugnot 1725 172518041804）将一台简陋的蒸汽机装将一台简陋的蒸汽机装在一辆木制的三轮车在一辆木制的三轮车上上 ，发明了，发明了第一辆蒸第一辆
6、蒸汽汽车汽汽车 http:/ 是一种用高压蒸汽转动涡轮叶片，将蒸汽的热能转换为动能的机械。相较于原由詹姆斯瓦特发明的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅改善了热效率，更接近热力学中理想的可逆过程，并能提供更大的功率，至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别适用于火力发电和核能发电，世界上大约80%的电是利用涡轮蒸汽机所产生。1.3涡轮蒸汽机涡轮蒸汽机http:/ 是一种闭循环活塞式热机,是在1816年由苏格兰的R.斯特林发明。闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内,而开循环则如内燃机和一些蒸气机需要与大气交换气体。双活塞型斯特林引擎内活塞型斯特林引擎 1.4斯特林发动机斯特林发动机http
7、:/ 定义：定义：内燃机是内燃机是燃料燃料在汽缸内在汽缸内燃烧燃烧，产生高温高压气体，推动，产生高温高压气体，推动活活塞塞并并输出动力输出动力的机械。内燃机一般以的机械。内燃机一般以汽油汽油、柴油柴油或或煤气煤气等作为燃料。等作为燃料。基本工作特征：基本工作特征：内燃机是一种内燃机是一种工质开环式循环工质开环式循环并以并以间歇间歇方式工作的方式工作的发动机。发动机。内燃机的特点：内燃机的特点：热效率高热效率高(是当今热效率最高的热力发动机是当今热效率最高的热力发动机)、结构结构简单简单、比质量比质量(单位输出功率的质量单位输出功率的质量)轻、轻、移动方便移动方便。内燃机被广泛应用于交通运输内燃
8、机被广泛应用于交通运输(陆上、内河、海上和航空陆上、内河、海上和航空)、农业机、农业机械、工程机械和发电时作为动力，是现代车用发动机的主要型式。械、工程机械和发电时作为动力，是现代车用发动机的主要型式。内燃机构造与维修是本课程的内燃机构造与维修是本课程的主要内容主要内容2、内燃机、内燃机http:/ 1860年，法国工程师年，法国工程师莱诺依尔莱诺依尔（J.J.E.Lenair，18221900）制造出）制造出第一台以第一台以煤气煤气为燃料的内燃机，但由于既为燃料的内燃机，但由于既笨重笨重、效率又低效率又低，热效率低热效率低于于5，最大功率为最大功率为4.5kW，18601865年共生产了约年
9、共生产了约5000台，未能推广使用。台，未能推广使用。1876年年德国工程师年年德国工程师尼古拉斯尼古拉斯奥托奥托（N.A.Otto，18321891），试制，试制出第一台实用出第一台实用活塞式活塞式四冲程四冲程煤气煤气内燃机，并成批投入生产。在以后的十几年内燃机，并成批投入生产。在以后的十几年中，奥托共制造和出售了中，奥托共制造和出售了5万台这种内燃机，总马力达万台这种内燃机，总马力达20万以上。万以上。由于由于奥托内燃机奥托内燃机是第一种实用化的内燃机，所以人们一般把奥托看作是第一种实用化的内燃机，所以人们一般把奥托看作是内燃机的发明人。是内燃机的发明人。1883年，德国人戈特利布年，德国
10、人戈特利布海因里希海因里希戴姆勒戴姆勒（G.Daimler，18341900）和威廉）和威廉迈巴赫迈巴赫（Wilhelm Maybach 18461929）将）将奥托四行程发动机改进后，成功地制造出了第一台奥托四行程发动机改进后，成功地制造出了第一台卧式汽油内燃机卧式汽油内燃机 1884年，又推出了性能更好的年，又推出了性能更好的立式风冷发动机（立式风冷发动机（取名立钟）取名立钟）http:/ 1885 1885年年戴姆勒戴姆勒将立钟发动机安装于木制双轮车上，并让儿子将立钟发动机安装于木制双轮车上，并让儿子保罗驾驶；这辆取名保罗驾驶；这辆取名“骑式双轮车骑式双轮车”的双轮车获得德国专利，这的双
11、轮车获得德国专利，这是世界上第一辆是世界上第一辆摩托车摩托车。18861886年年戴姆勒戴姆勒把这种发动机安装在他为妻子把这种发动机安装在他为妻子4343岁生日而购买岁生日而购买的马车上，创造了第一辆的马车上，创造了第一辆戴姆勒汽车戴姆勒汽车，并由，并由迈巴赫迈巴赫成功地完成了成功地完成了试车。试车。18921892年，德国工程师年，德国工程师狄塞尔狄塞尔（R.DiecelR.Diecel，1858185819131913）提）提出了出了压燃式柴油机压燃式柴油机的理论。的理论。18931893年，狄塞尔制造了第一台试验样机。年，狄塞尔制造了第一台试验样机。在在18901890年前英国的年前英国
12、的克拉克克拉克(Dugald Clerk(Dugald Clerk，1854185419131913年年)和和罗伯逊罗伯逊(James Robson(James Robson，1833183319131913年年)、德国的、德国的卡尔卡尔奔驰奔驰(Karl(Karl BenzBenz，1844184419291929年年)成功地发明了成功地发明了二冲程内燃机二冲程内燃机。18881888年，的卡尔年，的卡尔奔驰将发动机安装在三轮车架上，发明了奔驰将发动机安装在三轮车架上，发明了世界上第一辆世界上第一辆三轮汽车三轮汽车。19571957年，德国人年，德国人汪克尔汪克尔(F.Wankel)(F.W
13、ankel)发明了发明了转子发动机转子发动机。http:/ 2020世纪世纪7070年代开始的年代开始的计算机、电子技术计算机、电子技术在内燃机研制中的应用在内燃机研制中的应用内燃机给世界带来了现代物质文明，在经过了超过一个世纪的发内燃机给世界带来了现代物质文明，在经过了超过一个世纪的发展之后，它的发展远远没有达到其顶点，今后内燃机的发展是以展之后，它的发展远远没有达到其顶点，今后内燃机的发展是以节节能能和和环保环保为中心，充分兼顾为中心，充分兼顾可靠性可靠性的要求，全面提高内燃机的的要求，全面提高内燃机的性能性能。http:/ 2.3内燃机的分类内燃机的分类按照所用按照所用燃料燃料分类：分类
14、：可分为液体燃料液体燃料发动机（汽油机、柴油机等）和气体燃料气体燃料发动机（天然气发动机、液化石油气发动机等）；按按着火方式着火方式分类：分类：可分为压燃式压燃式发动机和点燃式点燃式发动机；按工作循环的行程数分类：按工作循环的行程数分类：可分为四行程发动机和二行程发动机；按气缸数分类：按气缸数分类：可分为单缸发动机和多缸发动机；按气缸排列方式分类：按气缸排列方式分类：可分为立式、卧式、直列、V形和对置式等；按冷却方式分类：按冷却方式分类：可分为水冷式和风冷式；按发动机进气形式分为：按发动机进气形式分为：增压式和非增压式发动机此外，发动机还可按进气方式、气缸的气门数、凸轮轴布置位置此外，发动机还
15、可按进气方式、气缸的气门数、凸轮轴布置位置等进行分类。等进行分类。http:/ 发动机的工作原理和构造发动机的工作原理和构造 http:/ 1、上、下止、活塞行程、上、下止、活塞行程 点工作循环点工作循环2 2、气缸工作容积、气缸工作容积3 3、发动机排量、发动机排量第一节、发动机的常用术语第一节、发动机的常用术语http:/ 4、燃烧室容积、燃烧室容积 5 5、气缸总容积、气缸总容积6 6、压缩比关、压缩比关 7 7、工作循环、工作循环 http:/ 8、四行程发动机、四行程发动机 9 9、二行程发动机、二行程发动机http:/ 发动机工作原理发动机工作原理进气行程进气行程 进气门打开，排气
16、门关闭，活塞从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。空气和汽油的混合物被吸入气缸空气和汽油的混合物被吸入气缸，在气缸内进一步混合形，在气缸内进一步混合形成可燃混合气。成可燃混合气。进气终了时，气缸内气体压力约为进气终了时，气缸内气体压力约为0.080.080.09 MPa0.09 MPa，温度达，温度达到到320320400 K400 K。四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气缩、做功和排气一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理http:/ PV Vr ra a示功图示功图上止
17、点下止点http:/ 进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动;气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。温度同时升高。压缩终了时，混合气压力可达压缩终了时，混合气压力可达0.80.81.5 MPa1.5 MPa，温度可达，温度可达600600750 K750 K。采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引起起“爆震爆震”和和“
18、表面点火表面点火”，通常，通常=6=61111 http:/ PV Vr ra a示功图示功图大气压力线大气压力线c c上止点下止点进气门关闭排气门关闭压缩比：=Va/Vc温度600800K，压力6001500 kPa 压缩行程压缩行程http:/ 进、排气门仍然关闭。进、排气门仍然关闭。压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。到下
19、止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。燃烧最高压力可达燃烧最高压力可达3 36.5 MPa6.5 MPa，最高温度可达，最高温度可达2200220028002800 K K。作功终了时，气体压力降低到。作功终了时，气体压力降低到0.350.350.5 MPa0.5 MPa，气体温度降低到，气体温度降低到1200120017001700 K K。http:/ PV Vr ra a示功图示功图大气压力线大气压力线c cZ Zb b上止点下止点瞬时最高：温度2200-2800 K，压力3-5MPa 作功终了：温度1200-1700 K，压力300-500 kPa 作功行程作功行程http:/ 进气门关闭
20、，排气门开启；活塞从下止点向上止点进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。运动。膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。下，经排气门排出气缸。排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为残余废气。残余废气压力约为0.1050.1050.12 MPa0.12 MPa，温度，温度约为约为9009001100 K1100 K。http:/ PV Vr r示功图大气压力线大气压力线c cZ Zb b上止点下止点温度9001200 K 压力105125 k
21、Pa残余废气排气行程排气行程http:/ 进入气缸的是纯净的空气。进入气缸的是纯净的空气。因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时缸内气体故同汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高压力略高，约为，约为0.0850.0850.095 0.095 MaMa，而，而温度略低温度略低，约为，约为310310340 K340 K。压缩行程压缩行程 柴油机的压缩比大柴油机的压缩比大(一般为一般为161622)22)，压缩终了时缸内气体压力约，压缩终了时缸内气体压力约为为3 35 MPa5 MPa，温度约为，温
22、度约为7507501000 K1000 K，都比汽油机的高。，都比汽油机的高。压缩终了温度超过柴油的自燃温度。压缩终了温度超过柴油的自燃温度。http:/ 压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温度高于柴油自燃温度，温度高于柴油自燃温度，柴油自行着火燃烧。柴油自行着火燃烧。燃烧气体最高压力燃烧气体最高压力69 MPa，最高温度也可高达，最高温度也可高达18002500 K。作功终了时，气体压力约为作功终了时，气体压力约为0.20.5 MPa，温度约为，温度约为10001200 K。排气行程排气行程 排气终了时，缸
23、内残余废气压力约为排气终了时，缸内残余废气压力约为0.1050.12 MPa，气体温度约为，气体温度约为700900 K。http:/ 机体组机体组：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分系的组成部分 两个机构两个机构：曲柄连杆机构、配气机构曲柄连杆机构、配气机构 利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。利用飞轮贮存和输
24、出能量，完成整个工作循环。利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。五大系统五大系统：供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系起动系统统第三节第三节 发动机的总体构造发动机的总体构造http:/ 1）水冷发动机的气）水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成缸体和上曲轴箱常铸成一体；一体；（2 2）风冷发动机气缸）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造体与曲轴箱分别铸造;（3 3）气缸体上部的圆）气缸体
25、上部的圆柱形空腔称为气缸，下柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动箱，其内腔为曲轴运动的空间；的空间；（4 4）在气缸体内部铸）在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。套和润滑油道等。气缸体的特点气缸体的特点http:/ 有效转矩有效转矩Te 有效功率有效功率Pe 3210()609550eeeT nnpTkW式中：式中：Te有效转矩，有效转矩，Nm；n曲轴转速，曲轴转速，r/min。平均有效压力平均有效压力pme曲轴转速曲轴转速n第四节、发动机主要性能指标第四节、发动机主要性能指标http:/ e。2 2、经济性能指标包
26、括、经济性能指标包括 有效燃油消耗率有效燃油消耗率ge：单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其单位为表示，其单位为g/kWh3 3、强化指标、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括一般包括升功率升功率和和强化系数强化系数等。等。4 4、紧凑性指标、紧凑性指标用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。比容积比容积比质量比质量http:/ 5 5、环境性能指标环境性能指标
27、排放：排放：有害气体有害气体CO、HC、NOx、颗粒物颗粒物PM 噪音噪音 温室气体：温室气体：二氧化碳二氧化碳CO2等等 起动性能起动性能 6 6、可靠性指标、可靠性指标表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。7 7、耐久性指标、耐久性指标指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。http:/ 性能指标随发动性能指标随发动机曲轴转速变化的关机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度系称为发动机的速度特性曲线。特性曲线。8 8、发动机特性曲线、发动机特性曲线 发动机的主要性能
28、指标随其调整状况及运行工况发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况 (负荷、转速负荷、转速)变化变化而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。http:/ 发动机名称和型号编制规则发动机名称和型号编制规则 按照按照GB725GB7259191 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统一制定统一制定 内燃机内燃机名称名称均按所使用的主要均按所使用的主要燃料燃料命名，例如汽油命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。机、柴油机、煤气机等。内燃机内燃机型号型号由阿拉伯由阿拉伯数字数字和汉语和汉语拼音拼音字母组成。字母组成。内燃机型号由以下内燃机型号由以
29、下四部分四部分组成：组成：http:/ 首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示http:/ CA488：表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，水冷通用型，CA表示系列表示系列符号符号 1 1、汽油机汽油机 1E65F1E65F 单缸，二行程，缸径单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型汽油机，风冷通用型汽油机4100Q44100Q-4 四缸，
30、四行程，缸径四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用汽油机，第四种变型产品，水冷车用汽油机，第四种变型产品CA6102CA6102 六缸，四行程，缸径六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型汽油机，水冷通用型汽油机，CA表示系列符号表示系列符号8V1008V100 八缸，四行程、缸径八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型汽油机型，水冷通用型汽油机http:/ 490Q：表示四缸，直列，四行程，缸径表示四缸，直列，四行程，缸径90mm，水冷车用，水冷车用柴油机柴油机 ZS1100：表示表示ZS系列，单缸，四行程，缸径系列，单缸，四行程，缸径100mm，水，水冷通用型柴油机，冷通用型柴油机，
31、ZS系列为：直喷、双轴平衡式系列为：直喷、双轴平衡式2 2、柴油机柴油机 195195 单缸，卧式、四行程，缸径单缸，卧式、四行程，缸径95mm，水冷通用型柴油机，水冷通用型柴油机 165F165F 单缸，卧式，四行程，缸径单缸，卧式，四行程，缸径65mm，风冷通用型柴油机，风冷通用型柴油机8P102ZC6L8PC2-6L 八缸，平卧式，四行程，缸径八缸，平卧式，四行程，缸径102mm，增压、船用右机基本型柴油机，增压、船用右机基本型柴油机YC6135ZQYC6135ZQ 六缸，直列，四行程、缸径六缸，直列，四行程、缸径135mm，增压，水冷车用型柴油机，增压，水冷车用型柴油机http:/ 4
32、个气缸，气缸直径个气缸，气缸直径87.5mm87.5mm，活塞行程，活塞行程92mm92mm，压缩比为，压缩比为8.18.1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机排量。排量。http:/ 曲柄连杆机构曲柄连杆机构http:/ 其他冲程：把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动（依靠曲轴与飞轮的惯性）http:/ 、工作条件工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要
33、承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。工作条件:高温,高压,高速,化学腐蚀受力分析:气体作用力,往复慣性力,离心力，摩擦力http:/ 机体组机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳http:/ 气缸体的分类1）根据气缸的排列方式（1）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。（3）对置式：是
34、V型的特殊形式。http:/ 一般式一般式（平分式）（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。工拆卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机，汽油机，9090系列系列柴油机。（中小型）柴油机。（中小型）龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。（大中型发动机）加工困难。（大中型发动机）捷达轿车、富康轿车捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车、桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。性差、曲轴拆卸不方便。主轴承同轴度易
35、主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承保证，主轴承用滚动轴承负荷较大的柴油机上负荷较大的柴油机上 。油底壳油底壳安装平安装平面和曲面和曲轴旋转轴旋转中心在中心在同一高同一高度。度。气缸体上曲气缸体上曲轴的主轴承轴的主轴承孔为整体式。孔为整体式。2 2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为油底壳安装油底壳安装平面低于曲平面低于曲轴的旋转中轴的旋转中心。心。http:/ 3）根据冷却方式不同）根据冷却方式不同(1)(1)、水冷、水冷(2)(2)、风冷、风冷http:/ 5）干缸套和湿缸套）干缸套和湿缸套名称名称特点特点示意图示意图干缸套干缸套外壁不直接与冷却水接
36、触。外壁不直接与冷却水接触。1 1）壁厚较薄（）壁厚较薄（1mm1mm3mm3mm）；）；2 2）与刚体承孔过盈配合；与刚体承孔过盈配合；3 3）不易漏水漏气不易漏水漏气。湿缸套湿缸套外壁直接与冷却水接触。外壁直接与冷却水接触。1 1）壁厚较厚（）壁厚较厚（5mm5mm9mm9mm）；）；2 2）散热效果好；散热效果好；3 3）易漏水漏气；易漏水漏气；4 4）易穴蚀。易穴蚀。强度和刚度强度和刚度都较好，加都较好，加工复杂，拆工复杂，拆装不便，散装不便，散热不良。热不良。散热良好、冷散热良好、冷却均匀、加工却均匀、加工容易。容易。强度和刚度不强度和刚度不如干缸套，易如干缸套，易漏水。漏水。htt
37、p:/ 定义：其外表面不直接与冷却水接触。特点：1)壁厚较薄（1mm3mm）；2)与缸体承孔过盈配合；3)不易漏水漏气。13mmhttp:/ 厚 较 厚（5mm9mm）；2)散热效果好；3)易漏水漏气；4)易穴蚀 59mm0.050.15mmhttp:/ 类型名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半球形结构紧凑、结构紧凑、排气效果好排气效果好火焰行程短、燃烧速率火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高、热损失小、热效率高高桑塔纳桑塔纳 夏夏利利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散热结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处花塞置于燃烧室最高处，火焰
38、传播距离长，火焰传播距离长,燃燃烧速度较快烧速度较快切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、进工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃排气效果不如半球形燃烧室烧室,燃烧速度较低燃烧速度较低捷达捷达奥迪奥迪http:/ 冷激面，可形成挤气涡流；3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。http:/ 1)气门成横向V型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好；2)火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。是高速发动机常用的燃烧室；3)CO和HC排放最少，而NO的排放较高。http:/ 2.2 活塞连杆组活塞连杆组 ht
39、tp:/ 1 1 活塞活塞 1 1）功用：）功用：(1)(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。曲轴旋转。2 2）工作环境：）工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达高温、散热条件差；顶部工作温度高达600-700K600-700K，且分布不均匀；高速，线速度达到，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s10m/s，承受很大的惯性，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达力。活塞顶部承受最高可达3-5MPa3-5MPa（汽油机）的压力，使之（
40、汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。变形，破坏配合联结。3 3）材料：）材料：铝合金：质量小铝合金：质量小 （约为铸铁活塞的（约为铸铁活塞的50%50%70%70%）；）；导热性好（约为铸铁的三倍）；导热性好（约为铸铁的三倍）；3.3.热膨胀系数大。热膨胀系数大。灰铸铁灰铸铁活塞应具备活塞应具备的特点的特点A A 刚度和强度应足够大，传力可靠。刚度和强度应足够大，传力可靠。B B 导热性能好，耐高压、高温、磨损导热性能好，耐高压、高温、磨损C C 质量较小，尽可能减少往复惯性力质量较小，尽可能减少往复惯性力http:/ 2）活塞头部）活塞头部 位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分位置：第
41、一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环槽气环槽油环槽油环槽工作条件工作条件最恶劣，最恶劣，应离顶部应离顶部远些。远些。(1)(1)、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、(2)(2)、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，(3)(3)、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：作用：活塞活塞销孔http:/ 3）活塞裙部）活塞裙部(1)(1)位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。(2)(2)作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受
42、侧压作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。力，防治破坏油膜。http:/ http:/ 气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环 http:/ 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。http:/ 结构简单、制造方便、易于生产、应结构简单、制造方便、易于生产、应用面广用面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环断面不对称
43、，受力不平衡，使活塞环扭曲扭曲锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了减少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。表面接触压力，有利于磨合和密封。梯形环梯形环 加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环 外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形http:/ http:/ 1）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧长大于刮片长而产生径向力。第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。2)无侧隙，不窜油。3)刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。4)上下片可分别动作，适应性好。5)回油能力强。http:/ 三、活塞销 1作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连
44、杆。2结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。http:/ 1.全浮式（1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。(2)装配：1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。2）热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入。http:/ 2.半浮式(1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。（一般固定连杆小头）(2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。http:/ 1功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。1-小头；2-杆身；3-大头；4、9-装配记号（朝前）；5-螺母；6-连杆盖；7-连杆螺栓；8-
45、轴瓦；10-连杆体；11-衬套；12-集油孔 2 组成 1)、小头：用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油沟）2)、杆身：常做成“工”字形断面。3)、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻造而成，少数球墨铸铁 http:/ 3连杆大头（1）切口形式：有平切口(汽油机)和斜切口(柴油机)两种。（2）定位方式 连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口连杆。锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧配合定位。止口定位 斜切口（30-60 一般45）http:/
46、 连杆轴承（俗称小瓦）1.作用：保护连杆轴颈及连杆大头孔。2.组成：由钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。http:/ 曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、减振器等组成。起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴http:/ 1.把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。2.驱动配气机构及其它附属装置。材料：大多采用优质中碳钢或
47、中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。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。http:/ 5.曲拐的布置（1）布置原则 1）使各缸作功间隔角尽量相等。对直列多缸四冲程发动机，作功间隔角为7200/缸数。2)连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。3）V型发动机左右两气缸尽量交替作功http:/ 工作顺序：各缸完成同名行程的次序。http:/ http:/ 曲拐对称布置于四个平面内（或1个）。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/8=900。发动机工作顺序有18436572 http:/ 154863一7一2(左1一右1一左4一右2一左3一右
48、3一左2)；l一8436572(右1一右4一左2一右2一左3一右3一右4一左1)，http:/ 1、贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其它三个行程，使发动机运转平稳。2、利用飞轮上的齿圈起动时传力。3、将动力传给离合器。4、克服短暂的超负荷。http:/ 1、飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。飞轮边缘部分做的飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转厚些，可以增大转动惯量动惯量齿圈在发动机起动齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。合，带动曲轴旋转。一缸上止点记号一缸上止点记号圆周装有齿环，安装齿环时通常将齿环加热后套入，冷却后即紧密结合在一起。http:/ 2、有的飞轮上有一
49、缸上止点记号和点火提前角刻度线（汽油机）或供油提前角刻度线（柴油机），以便调整和检验点火正时，供油提前角和气门间隙。3、飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。http:/ 配气机构 本章讲授内容：配气机构概述 配气机构的构造 废气涡轮增压 配气机构的检修http:/ 第一节第一节 概概 述述一、配气机构的功用与组成一、配气机构的功用与组成 功用：功用：按发动机各缸的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸
50、，废气得以及时从气缸排出。对配气机构的要求：对配气机构的要求：按照确定的规律定时的开闭气门，进气充分，排气干净，换气效果好，开启迅速，落座平稳，无反跳或抖动，工作可靠，振动噪声小，结构简单，维修方便。http:/ 表示：鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度。充量系数与进气终了时气缸内的压力和温度有关。充量系数总是小于1，一般为0.8-0.9。就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而进、排气门的开启时刻和持续开启时间比较适当，使吸气和排气都尽可能充分 燃混合气质量作容积的新鲜空气或可进气状态下充满气缸工量空气或可燃混合气的质实际进入气缸内的新鲜充量系数 充量系数充量系数http
