汽車原理及維修講義(一).docx

汽車原理及維修講義目 錄第一部分 緒論一、世界各國名車標(biāo)識（1）二、介紹汽車發(fā)展史（1）三、 車的類型（1）按動力裝置類型分類（4）按行駛道路條件分類（4）按行駛機構(gòu)的特征分類（4）國產(chǎn)汽車產(chǎn)品型號編制規(guī)則（4）汽車總體構(gòu)造(5)四、汽車的主要技術(shù)參數(shù)（6）第二部分 發(fā)動機第一章 發(fā)動機（8）一、基本結(jié)構(gòu)（8）二、基本術(shù)語（8）三、四沖程汽油機工作原理（9）四、四沖程柴油機工作原理（10）五、二沖程汽油機工作原理（11）六、汽油機與柴油機、四沖程與二沖程內(nèi)燃機的比較（12）七、發(fā)動機的總體構(gòu)造（13）第一節(jié) 發(fā)動機性能指標(biāo)（14）一、動力性指標(biāo)（14）二、經(jīng)濟性指標(biāo)（15）1.有效熱效率（15）2.有效燃油消耗率（15）三、強化指標(biāo)（15）1.升功率（15）2.強化系數(shù)（15）四、緊湊性指標(biāo)（15）1.比容積（16）2.比質(zhì)量（16）五、環(huán)境指標(biāo)（16）六、可靠性指標(biāo)（16）七、耐久性指標(biāo)（16）八、工藝性指標(biāo)（16）九、內(nèi)燃機速度特性（16）第二節(jié) 化油器式發(fā)動機的燃油系統(tǒng)（17）一、 燃油系統(tǒng)的功用及組成（17）二、 發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況對可燃混合氣成分的要求（18）1.可燃混合氣的形成過程（18）2.可燃混合氣成分的表示法（19）3.化油器特性及發(fā)動機各種工況對混合氣成分的要求-（19）4.中等負(fù)荷（20）5.大負(fù)荷和全負(fù)荷（20）6.加速（20）第三節(jié) 汽油噴射式發(fā)動機的燃油系統(tǒng)（21）汽油噴射系統(tǒng)的分類（21）第四節(jié) 柴油機燃油系統(tǒng)（23）一、柴油及其使用性能（23）二、柴油機混合氣形成特點（24）三、柴油機燃油系統(tǒng)的功用（24）四、柴油機燃油系統(tǒng)的組成（24）第五節(jié) 進排氣系統(tǒng)及排氣凈化裝置(25)一、進氣系統(tǒng)(25)二、排氣系統(tǒng)-（26）三、消 聲 器（28）四、排氣凈化裝置（28）第六節(jié) 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)-(29)一、冷卻系統(tǒng)的功用-(29)二、水冷系統(tǒng)的組成-(30)三、冷 卻 液-(30)第七節(jié) 發(fā)動機潤滑系統(tǒng)-（31）一、潤滑系統(tǒng)的功用-（31）二、潤滑方式-（31）三、潤滑系統(tǒng)的組成及油路-（31）四、 潤 滑 劑-（32）五、 潤滑油的種類-(32)第八節(jié) 發(fā)動機點火系統(tǒng)(33)第九節(jié) 發(fā)動機起動系統(tǒng)-（34）一、發(fā)動機的起動（34）二、發(fā)動機的起動方式（34）第三部分 汽車傳動系第一章 汽車傳動系統(tǒng)概述（36）第二章 離合器（36）第一節(jié) 離合器的功用與要求（36）第二節(jié) 摩擦離合器的工作原理（37）第三章 變速器與分動器（38）第一節(jié) 概 述（38）一、變速器的功用與分類（38）二、普通齒輪變速器的工作原理（39）第二節(jié) 普通齒輪變速器的變速傳動機構(gòu)（40）第三節(jié) 自動變速器（40）一、自動變速器的優(yōu)點（40）二、自動變速器的組成（41）第四節(jié) 萬向傳動裝置（41）第四部分 汽車行駛系第一章 車 架（43）第二章 車輪與輪胎（44）第一節(jié) 車 輪（44）第二節(jié) 輪 胎（44）一、輪胎的作用與分類（44）二、有內(nèi)胎輪胎的構(gòu)造（45）第三章 懸 掛（47）懸架的功用和分類（47）第五部分 汽車控制系統(tǒng)第一章 轉(zhuǎn)向系（50）第一節(jié) 概 述（50）第二節(jié) 轉(zhuǎn) 向 器（51）第二章 制 動 系（53）第一節(jié) 概 述（53）一、制動系的功用和組成（53）二、制動裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（53）三、對制動系的要求（54）第二節(jié) 車輪制動器（55）一、鼓式車輪制動器（55）二、鉗盤式車輪制動器（55）基本結(jié)構(gòu)和工作原理（55）第三節(jié) 電控防抱死制動系統(tǒng)（ABS）（56）一、機械柱塞式ABS液壓制動系統(tǒng)（56）二、電磁閥式ABS液壓制動系統(tǒng)(Bosch式)（58）第六部分 汽車常識第一章 行車竅門（66）第二章 養(yǎng)護常識（75）22 / 23汽車原理及維修第一部分 緒論一、世界各國名車標(biāo)識二、介紹汽車發(fā)展史 目前，全世界汽車保有量超過65億輛，按全世界人口平均9人就擁有1輛，其中轎車最多、占總保有量的80左右。汽車普及率最高的是美國，平均13人擁有1輛；西歐、北歐、日本等發(fā)達國家，平均23人擁有1輛；東歐、俄羅斯、韓國等國家平均約10人擁有1輛。 1883年德國工程師卡爾奔馳設(shè)計制造了一個單缸四沖程內(nèi)燃機和一輛三輪汽車，并在1886年獲得了專利(有人認(rèn)為這個專利是汽車誕生的認(rèn)證)。1886年德國工程師哥特里布，戴姆勒將自制的單缸四沖程內(nèi)燃機裝在一輛改裝的馬車上，也制成了汽車。奔馳和戴姆勒二人隨后創(chuàng)辦了自己的公司，開始小批生產(chǎn)內(nèi)燃機和汽車。他們二人首先把汽車與工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系在一起，并把汽車推上了歷史舞臺。建國初期我國的主要汽車企業(yè)及其產(chǎn)品 企 業(yè) 產(chǎn)品(括號內(nèi)為裝載量) 第一汽車制造廠 解放CAl0中型貨車(4t) 解放CA30中型越野汽車(25t) 紅旗CA770高級轎車(7人) 第二汽車制造廠 東風(fēng)EQ240中型越野汽車(25t) 東風(fēng)EQl40中型貨車(5t) 南京汽車制造廠 躍進NJl30輕型貨車(25t) 躍進NJ230輕型越野汽車(15t) 濟南汽車制造廠 黃河JNl50重型貨車(8t) 北京汽車制造廠 北京BJ212輕型越野汽車(5人) 北京第二汽車制造廠 北京BJl30輕型貨車(2t) 上海汽車制造廠 上海SI-1760中級轎車(5人) 上?？蛙噺S 上海SK640中型客車(80人) 上海SK660鉸接式客車(145人) 北京市客車總廠 北京BK650大型客車(100人) 四川汽車制造廠 紅巖CQ260重型越野汽車(10t) 陜西汽車制造廠 攀登SX250重型越野汽車(10t)我國引進的整車項目 合 資 企 業(yè) 前 期 項 目 近 期 項 目一汽-大眾汽車有限公司奧迪100中級轎車，捷達普及型轎車 奧迪A6、A4中高級轎車 神龍汽車有限公司 富康普及型轎車上海大眾汽車有限公司 桑塔納中級轎車 帕薩特中級轎車 上海通用汽車公司別克新世紀(jì)中高級轎車、別克賽歐普及型轎車天津汽車工業(yè)(集團)有限公司夏利微型轎車華利微型貨車及客車 夏利2000普及型轎車北京吉普汽車有限公司 切諾基輕型越野汽車 大切諾基輕型越野汽車廣州標(biāo)致汽車有限公司 標(biāo)致505中級轎車 本田雅閣中級轎車 長安汽車公司 奧拓微型轎車 羚羊普及型轎車 重型汽車集團公司 斯太爾重型貨車 南京汽車聯(lián)營公司依維柯輕型客車及貨車 英格爾普及型轎車 江鈴汽車公司 江鈴輕型貨車 福特全順輕型客車 哈爾濱飛機制造公司松花江微型貨車及客車三、車的類型按用途分:轎車轎車是供個人使用的載送少量乘員的汽車。轎車按照發(fā)動機工作容積分級： 轎車分級 發(fā)動機工作容積(L) 微型轎車 普及型轎車 中級轎車 中高級轎車 高級轎車 10 1O16 1625 2540 40(2)客車客車是供公共服務(wù)用的載送較多乘員的汽車?？蛙嚢凑哲囕v總長度分級： 客車分級 車輛總長度(m) 微型客車 輕型客車 中型客車 大型客車 特大型客車 35 3570 7010 1012 指鉸接式客車和雙層客車(3)貨車貨車是載送貨物的運輸汽車，貨車按照汽車的總質(zhì)量分級：貨車分級汽車總質(zhì)量(t)微型貨車輕型貨車中型貨車重型貨車1818606O14142.專用汽車(略)按動力裝置類型分類1 內(nèi)燃機汽車燃料：汽油、柴油、液化石油氣、天然氣、醇類等?；钊絻?nèi)燃機：汽車絕大多數(shù)使用。燃?xì)廨啓C：高功率；高油耗；體積小。2 電動汽車（EV）蓄電池式電動汽車（ZEV） 燃料電池式電動汽車（FCEV） 復(fù)合車（HEV）3 噴氣式汽車按行駛道路條件分類1 公路用車 2 非公路用車按行駛機構(gòu)的特征分類1、輪式汽車 2、其他類型形式結(jié)構(gòu)的車輛國產(chǎn)汽車產(chǎn)品型號編制規(guī)則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBT94171988，國產(chǎn)汽車型號應(yīng)能表明其廠牌、類型和主要特征參數(shù)等。該型號由拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，包括首部、中部和尾部三部分： 首部由2個或3個拼音字母組成，是識別企業(yè)的代號。如：CA代表一汽，EQ代表二汽，BJ代表北京等。 中部由4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，分為首位、中間兩位、和末位數(shù)字3部分，其含義如表所示。汽車型號中部4位阿拉伯?dāng)?shù)字的含義首位數(shù)字(19)表示車輛類別中間兩位數(shù)字表示各類汽車的主要特征參數(shù)末位數(shù)字 1 表示載貨汽車 數(shù)字表示汽車的總質(zhì)量(t)表示企業(yè)自定序號 2 表示越野汽車 3 表示自卸汽車 4 表示牽引汽車 5 表示專用汽車 6 表示客車 數(shù)字01m表示車輛的總長度。 7 表示轎車 數(shù)字01升表示發(fā)動機工作容積 8 (暫缺) 9表不半掛車或?qū)Ｓ冒霋燔?數(shù)字表示汽車的總質(zhì)量(t) 注：*汽車總質(zhì)量超過100t，允許用3位數(shù)字。 *汽車總長度大于10m,數(shù)字lm。 尾部由拼音字母或加上阿拉伯?dāng)?shù)字組成，可表示變型車與基本型的區(qū)別或?qū)Ｓ闷嚨姆诸悺?例如：型號CAl092表示第一汽車廠生產(chǎn)的貨車，總質(zhì)量9t，末位數(shù)字2表示在原車型CA1091的基礎(chǔ)上改進的新型。型號CA7226L表示第一汽車廠生產(chǎn)的轎車，發(fā)動機工作容積22L，序號6表示5缸發(fā)動機的車型，尾部字母L表示加長型(即小紅旗加長型中級轎車)。汽車總體構(gòu)造 汽車通常由發(fā)動機、底盤、車身、電氣設(shè)備4部分組成。典型的轎車總體構(gòu)造如圖1-1所示。 發(fā)動機的作用是使輸進氣缸內(nèi)的燃料燃燒而發(fā)出動力?，F(xiàn)代汽車廣泛應(yīng)用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，它一般由機體、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃油供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)(汽油發(fā)動機采用)、起動系統(tǒng)等部分組成。 底盤作用接受發(fā)動機的動力，使汽車產(chǎn)生運動，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。 車身是駕駛員的工作場所，也是裝載乘客和貨物的部件。它包括車前板制件(俗稱車頭),車身本體、還包括貨車的駕駛室和貨箱以及某些汽車上的專用作業(yè)設(shè)備。 電氣設(shè)備包括電源組、發(fā)動機起動系統(tǒng)和點火系統(tǒng)、汽車照明和信號裝置、儀表、導(dǎo)航系統(tǒng)、電視、音響、電話等電子設(shè)備、微處理機、中央計算機及各種人工智能裝置等。 為滿足不同使用要求，汽車的總體構(gòu)造和布置形式可以各不相同。按發(fā)動機和各個總成的相對位置不同，現(xiàn)代汽車的布置形式通常有如下5種：見下圖 現(xiàn)代汽車的布置形式：a)FR式；b)FF式；c)RR式；d)MR式；e)4wD式 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動(FR)是傳統(tǒng)的布置形式。大多數(shù)貨車、部分轎車和部分客車采用這種形式。 發(fā)動機前置前輪驅(qū)動(FF)是在轎車上盛行的布置形式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、減小轎車質(zhì)量、降低地板高度、改善高速行駛時的操縱穩(wěn)定性等優(yōu)點。 發(fā)動機后置后輪驅(qū)動(RR)是目前大、中型客車盛行的布置形式，具有降低室內(nèi)噪聲、有利于車身內(nèi)部布置等優(yōu)點。少數(shù)轎車也采用這種形式。 發(fā)動機中置后輪驅(qū)動(MR)是目前大多數(shù)跑車及方程式賽車所采用的形式。由于汽車采用功率和尺寸很大的發(fā)動機，將發(fā)動機布置在駕駛員座椅之后和后軸之前有利于獲得最佳軸荷分配和提高汽車性能。此外，某些大、中型客車也采用這種布置形式，把配備的臥式發(fā)動機裝在地板下面。 全輪驅(qū)動(nWD)是越野汽車特有的形式，通常發(fā)動機前置，在變速器后面裝有分動器，以便將動力分別輸送到全部車輪上。四、汽車的主要技術(shù)參數(shù) 為了說明汽車的主要技術(shù)性能，經(jīng)常用下列參數(shù)來表示。 1整車裝備質(zhì)量 汽車完全裝備好的質(zhì)量(kg以下各質(zhì)量參數(shù)相同)，應(yīng)是：完整的發(fā)動機、底盤、車身、全部電氣設(shè)備和車輛正常行駛所需要的輔助設(shè)備的質(zhì)量及加足燃、潤料，冷卻液的質(zhì)量和隨車工具、備用車輪及備品等的質(zhì)量之和。 2最大總質(zhì)量 汽車滿載時的總質(zhì)量。 3最大裝載質(zhì)量 最大總質(zhì)量和整車整備質(zhì)量之差。 4最大軸載質(zhì)量 汽車單軸所承載的最大總質(zhì)量。 5車長 垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠在汽車前、后最外端突出部位的兩垂面間的距離(mm，以下各尺寸參數(shù)同)。 6車寬 平行于車輛縱向?qū)ΨQ平面并分別抵靠車輛兩側(cè)固定突出部位(除后視鏡、側(cè)面標(biāo)志燈、方位燈、轉(zhuǎn)向指示燈等)的兩平面之間的距離。 7車高 車輛支承平面與車輛最高突出部位相抵靠的水平面之間的距離。 8軸距 汽車直線行駛位置時，同側(cè)相鄰兩軸的車輪落地中心點到車輛縱向?qū)ΨQ平面的兩條垂線間的距離。 9輪距 在支承平面上，同軸左右車輪兩軌跡中心間的距離(軸兩端為雙輪時，為左右兩條雙軌跡的中線間的距離)。 10前懸 在直線行駛位置時，汽車前端剛性固定件的最前點到通過兩前輪軸線的垂面間的距離。 11后懸 汽車后端剛性固定件的最后點到通過最后車輪軸線的垂面間的距離。12最小離地間隙 滿載時，車輛支承平面與車輛(圖11所示，08b區(qū)域內(nèi))最低點之間的距離。 13接近角 汽車前端突出點向前輪引的切線與地面的夾角(o)。 14離去角 汽車后端突出點向后輪引的切線與地面的夾角(0)。 15轉(zhuǎn)彎直徑 外轉(zhuǎn)向輪(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置)的中心平面在車輛支承平面上的軌跡圓 直徑(mm)。 16最高車速 汽車在平坦公路上行駛時能達到的最高速度(kmh)。 17最大爬坡度 汽車滿載時的最大爬坡坡能力(0)或)。 18平均燃料消耗量 汽車在公路上行駛時平均的燃料消耗量(L100km)。 汽車常用結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖1-2所示。圖1-1 典型轎車的總體構(gòu)造1.發(fā)動機；2.前懸架；3.前輪；4.前輪制動器；5.副車架；6.離合器；7.變速器；8.傳動軸；9.主減速器及差速器；10.后懸架；11.后輪制動器；12.傳動軸（半軸）；13.后輪；14.消聲器；15.油箱；16.車身；17.轉(zhuǎn)向盤；18.車前板制件圖1-2 汽車常用主要結(jié)構(gòu)參數(shù)L-車長；B-車寬；H-車高；L1、L2-軸距；A1、A2-輪距；S1-前懸；S2-后懸；1-接近角；2-離去角；C-最小離地間隙第二部分第一章 發(fā)動機一、基本結(jié)構(gòu) 如圖2-1所示1、 正時齒輪2、 殼體3、 連桿4、 曲軸5、 軸瓦6、 慣性輪7、 凸輪8、 氣門頂桿9、 活塞銷10、活塞11、氣缸12、進氣門13、火花塞14、濾清器15、進氣管16、出氣管 17、排氣門 圖2-1 單缸汽油發(fā)動機二、基本術(shù)語 1工作循環(huán)活塞式內(nèi)燃機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、作功和排氣等四個工作過程組成的封閉過程。周而復(fù)始地進行這些過程，內(nèi)燃機才能持續(xù)地作功。 2上、下止點 活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(如圖2-2)。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。 3活塞行程 上、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半徑只稱為曲柄半徑。顯然，曲軸每回轉(zhuǎn)一周，活塞移動兩個活塞行程。對于氣缸中心線通過曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機，其S = 2R。 4氣缸工作容積上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積， 圖2-2活塞式內(nèi)燃機示意圖 記作Vs。式中：D氣缸直徑，mm；S活塞行程，mm。 5.內(nèi)燃機排量內(nèi)燃機所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機排量，記作VL。式中：i氣缸數(shù)； Vs氣缸工作容積，L。 6燃燒室容積 活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積，記作Vc。 7氣缸總?cè)莘e氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e，記作Va。8壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比，記作。 壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。 9工況 內(nèi)燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速。 10負(fù)荷率 內(nèi)燃機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負(fù)荷率，以百分?jǐn)?shù)表示。負(fù)荷率通常簡稱負(fù)荷。三、四沖程汽油機工作原理（注意：氣門狀態(tài)、曲軸位置、活塞位置） 四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機在四個活塞行程內(nèi)完成進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，即在一個活塞行程內(nèi)只進行一個過程。因此，活塞行程可分別用四個過程命名。1、 進氣行程 活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時排氣門關(guān)閉，進氣門開啟。在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內(nèi)形成一定的真空度?？諝夂推偷幕旌衔锿ㄟ^進氣門被吸入氣缸，并在氣缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。 因為進氣系統(tǒng)有阻力，所以進氣終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力，約為0.080.09 MPa。由于進氣門、氣缸壁、活塞等高溫零件以及前一個循環(huán)殘留在氣缸內(nèi)的高溫廢氣對混合氣的加熱，致使進氣終了時氣缸內(nèi)的氣體溫度高于大氣溫度，約為320-380K。 氣缸內(nèi)的氣體壓力隨氣缸容積或曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系稱作示功圖，它能直觀地顯示氣缸內(nèi)氣體壓力的變化(圖2-3)。在示功圖上，進氣行程從進氣行程上止點r開始至進氣行程下止點a結(jié)束，曲線ra表示進氣行程中氣缸內(nèi)氣體壓力的變化。 2壓縮行程(圖2-4b) 進氣行程結(jié)束后，曲軸繼續(xù)帶動活塞由下止點移至上止點。這時，進、排氣門均關(guān)閉。隨著活塞移動，氣缸容積不斷減小，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。壓縮終了時，氣缸內(nèi)氣體的壓力約為0.81.5MPa，溫度約為600750K。壓縮行程的示功圖如圖2-3所示，c點為壓縮行程終點，也是壓縮行程上止點。 壓縮行程有利于混合氣的迅速燃燒并可提高內(nèi)燃機的有效熱效率。一般壓縮比：710，太大容易發(fā)生不正常燃燒。 3.作功行程(圖2-4) 壓縮行程結(jié)束時，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃，火焰迅速傳遍整個燃燒室，同時放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹，壓力和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止點移至下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。這時，進、排氣門仍舊關(guān)閉。 在作功行程中，燃燒氣體的最大壓力可達30-6，5MPa，最高溫度可達2200-2800K。隨著活塞向下止點移動，氣缸容積不斷增大，氣體壓力和溫度逐漸降低。在作功行程結(jié)束時，壓力約為0.350.5MPa，溫度約為1200-1500K。 在示功圖(圖2-3c)上的曲線czb表示作功行程氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情形。 4.排氣行程(圖2-4d) 排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點，此時膨脹過后的燃燒氣體(或稱廢氣)在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外。當(dāng)活塞到達上止點時，排氣行程結(jié)束，排氣門關(guān)閉。排氣行程終了時，在燃燒室內(nèi)尚殘留少量廢氣，稱其為殘余廢氣。因為排氣系統(tǒng)有阻力，所以殘余廢氣的壓力比大氣壓力略高，約為0.1050.12MPa，溫度約為900-1100K。 在示功圖(圖2-3d)上的曲線br代表排氣行程。 至此，四沖程汽油機經(jīng)過進氣、壓縮、作功和排氣等四個行程而完成一個工作循環(huán)。這期間活塞在上、下止點間往復(fù)運動四個行程，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，即每一個行程有1800曲軸轉(zhuǎn)角。 但在實際進氣過程中，進氣門早于上止點開啟，遲于下止點關(guān)閉。在排氣過程中，排氣門早于下止點開啟，遲于上止點關(guān)閉。即進、排氣過程所占的曲軸轉(zhuǎn)角均超過1800 進氣門早開晚關(guān)的目的是為了增加進入氣缸內(nèi)的混合氣量和減少進氣過程所消耗的功。 排氣門早開晚關(guān)的目的是為了減少氣缸內(nèi)的殘余廢氣量和排氣過程消耗的功。減少殘余廢氣 量，會相應(yīng)地增加進氣量。四、四沖程柴油機工作原理 四沖程柴油機的工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，在各個活塞行程中，進、排氣門的開閉和曲柄連桿機構(gòu)的運動與汽油機完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油機和汽油機在混合氣形成方法及著火方式上有著根本的差別。因此，在敘述柴油機工作原理時只涉及與汽油機不同之處。 1進氣行程 在柴油機進氣行程中，被吸人氣缸的只是純凈的空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，殘 余廢氣的溫度較低，因此進氣行程結(jié)束時氣缸內(nèi)氣體的壓力較高，約為00850095MPa，溫度較低，約為310340K。 2壓縮行程 因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力可高達35MPa，溫度可高達7501000K。 3作功行程 在壓縮行程結(jié)束時，噴油泵將柴油泵人噴油器，并通過噴油器噴人燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈細(xì)霧狀。細(xì)微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化，并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。 在作功行程中，燃燒氣體的最大壓力可達69MPa，最高溫度可達18002200K。作功行程結(jié)束時，壓力約為02-05MPa，溫度約為10001200K。 4.排氣行程排氣終了時氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0105-012MPa，溫度約為700900K。圖2-3 四沖程汽油機的示功圖a） 進氣行程；b）壓縮行程；c）作功行程；d）排氣行程 圖2-4 四沖程汽油機工作原理示意圖1.排氣門；2.汽缸蓋；3.火花塞；4.進氣門；5.汽缸；6.活塞；7.連桿；8.曲軸五、二沖程汽油機工作原理 二沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。在四沖程內(nèi)燃機中，常把排氣過程和進氣過程合稱為換氣過程, 在二沖程內(nèi)燃機中換氣過程是指廢氣從氣缸內(nèi)被新氣掃除并取代的過程。這兩種內(nèi)燃機工作循環(huán)的不同之處主要在于換氣過程。 圖2-5為曲軸箱換氣式二沖程汽油機的工作原理示意圖。由圖可見，曲軸箱換氣式二沖程汽油機不設(shè)進、排氣門，而在氣缸3的下部開設(shè)三個孔：進氣孔1、排氣孔2和掃氣孔5，并由活塞6來控制三個孔的開閉，以實現(xiàn)換氣過程。 1第一行程 活塞在曲軸帶動下由下止點移至上止點。 當(dāng)活塞還處于下止點時，進氣孔被活塞關(guān)閉，排氣孔和掃氣孔開啟。這時曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣經(jīng)掃氣孔進入氣缸，掃除其中的廢氣。隨著活塞向上止點運動，活塞頭部首先將掃氣孔關(guān)閉，掃氣終止。但此時排氣孔尚未關(guān)閉，仍有部分廢氣和可燃混合氣經(jīng)排氣孔繼續(xù)排出，稱其為額外排氣。當(dāng)活塞將排氣孔也關(guān)閉之后，氣缸內(nèi)的可燃混合氣開始被壓縮(圖2-5a)。直至活塞到達上止點，壓縮過程結(jié)束。 在活塞到達上止點之前，隨著活塞上移，曲軸箱8的容積增大，曲軸箱內(nèi)形成一定的真空度。當(dāng)活塞裙部將進氣孔開啟時，空氣和汽油的混合物被吸人曲軸箱，開始進氣(圖2-5b)，空氣和汽油在曲軸箱內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。 2第二行程活塞由上止點移至下止點。在壓縮過程終了時，火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃(圖2-5c)。燃燒氣體膨脹作功。此時排氣孔和掃氣孔均被活塞關(guān)閉，唯有進氣孔仍然開啟?？諝夂推徒?jīng)進氣孔繼續(xù)流人曲軸箱，直至活塞裙部將進氣孔關(guān)閉為止。隨著活塞繼續(xù)向下止點運動，曲軸箱容積不斷縮小，其中的混合氣被預(yù)壓縮。此后，活塞頭部先將排氣孔開啟，膨脹后的燃燒氣體已成廢氣，經(jīng)排氣孔排出。至此作功過程結(jié)束，開始先期排氣。隨后活塞又將掃氣孔開啟，經(jīng)過預(yù)壓縮的可燃混合氣從曲軸箱經(jīng)掃氣孔進入氣缸 (圖2-5d)，掃除其中的廢氣，開始掃氣過程。這一過程將持續(xù)到下一個活塞行程中掃氣孔被關(guān)閉時為止。 圖2-5 單缸兩沖程汽油機工作原理圖 1.進氣孔；2.排氣孔；3.汽缸；4.火花塞；5.掃氣孔；6.活塞；7.連桿；8.曲軸箱；9.曲軸六、汽油機與柴油機、四沖程與二沖程內(nèi)燃機的比較以上敘述了各類往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的簡單工作原理，從中可以看出汽油機與柴油機、四沖程與二沖程內(nèi)燃機的若干異同之處。 四沖程汽油機與四沖程柴油機的共同點是： 1)每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行程，每個行程各占1800曲軸轉(zhuǎn)角，即曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周完成一個工作循環(huán)。 2)四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗功行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度要比其它三個行程時大得多，即在一個工作循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為了改善曲軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性，可在曲軸上安裝轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機并使其按一定的工作順序依次進行工作。 兩者不同之處是： 1)汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續(xù)到進氣和壓縮行程終了，時間較長。柴油機的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小部分作功行程，時間很短。 2)汽油機的可燃混合氣用電火花點燃，柴油機則是自燃。所以又稱汽油機為點燃式內(nèi)燃機，稱柴油機為壓燃式內(nèi)燃機。 二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機相比具有下列一些特點。 1)曲軸每轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)，作功一次。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速相同時，二沖程內(nèi)燃機單位時間的作功次數(shù)是四沖程內(nèi)燃機的兩倍。由于曲軸每轉(zhuǎn)一周作功一次，因此曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度比較均勻。 2)二沖程內(nèi)燃機的換氣過程時間短，僅為四沖程內(nèi)燃機的13左右。另外，進、排氣過程幾乎同時進行，利用新氣掃除廢氣，新氣可能流失，廢氣也不易清除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機的換氣質(zhì)量較差。 3)曲軸箱換氣式二沖程內(nèi)燃機因為沒有進、排氣門，而使結(jié)構(gòu)大為簡化。七、發(fā)動機的總體構(gòu)造 汽車發(fā)動機是極為復(fù)雜的機器。為了實現(xiàn)其由熱能到機械能的轉(zhuǎn)換，同時也為了達到優(yōu)異的性能指標(biāo)，發(fā)動機包含許多機構(gòu)和系統(tǒng)。這些機構(gòu)和系統(tǒng)的構(gòu)造和組成，又隨發(fā)動機的用途、生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)年代的不同而千差萬別。但就其總體構(gòu)造而言，卻都是由機體組、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、進排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)和有害排放物控制裝置等組成。如果是汽油機，還包括點火系統(tǒng)。若為增壓發(fā)動機，則還應(yīng)有增壓系統(tǒng)。1、 從冷卻方式上分：風(fēng)冷、水冷、油冷。一般小型發(fā)動機上采用風(fēng)冷。大型發(fā)動機上采用水冷或油冷。2、從氣缸的排列方式分： 汽車用多缸發(fā)動機氣缸的排列型式如圖26所示。其中常見的有兩種：直列式，多用于六缸以下的發(fā)動機；“V”型式，多用于八缸以上的發(fā)動機，這種結(jié)構(gòu)型式剛度大，縮短了發(fā)動機的長度和高度，質(zhì)量也有所減輕。對置氣缸式發(fā)動機高度比其它型式的小，使得汽車(特別是轎車和大型客車)的總布置更為方便。氣缸對置對于風(fēng)冷發(fā)動機也是有利的。 圖2-6 汽缸的排列型式a）直列式；b）“V”型式；c）對置式3、曲軸箱的型式 曲軸箱有三種結(jié)構(gòu)型式：如圖2-7所示。 圖2-7 曲軸箱基本結(jié)構(gòu)型式 a）平分式；b）龍門式；c）隧道式 平分式一一主軸承座孔中心線位于曲軸箱分界面上。其特點是制造方便，但剛度小，且前后端呈半圓形，與油底殼接合面的密封較困難。多用于中小型發(fā)動機。 龍門式主軸承座孔中心線高于曲軸軸線分界面。其特點是結(jié)構(gòu)剛度較大。且油底殼前后端為一平面，其密封簡單可靠，被大中型發(fā)動機所廣泛采用。 上述兩種型式，其主軸承座孔均為分開式，內(nèi)孔和端面的加工是在主軸承蓋上用定位銷或定位套(平分式)，或主軸承蓋兩側(cè)平面(龍門式)定位，并用螺栓固定后進行的，因而軸承蓋既不可換位也不可換向。為避免錯裝，在主軸承盞上都有位置和方向記號。 隧道式一主軸承座孔不分開。其特點是結(jié)構(gòu)剛度最大，主軸承同軸度易保證，多用于機械負(fù)荷較大的、主軸承采用滾動軸承的發(fā)動機中。第一節(jié) 發(fā)動機性能指標(biāo) 發(fā)動機的性能指標(biāo)用來表征發(fā)動機的性能特點，并作為評價各類發(fā)動機性能優(yōu)劣的依據(jù)。同時，發(fā)動機性能指標(biāo)的建立還促進了發(fā)動機結(jié)構(gòu)的不斷改進和創(chuàng)新。因此，發(fā)動機構(gòu)造的變革和多樣性是與發(fā)動機性能指標(biāo)的不斷完善和提高密切相關(guān)的。一、動力性指標(biāo) 動力性指標(biāo)是表征發(fā)動機作功能力大小的指標(biāo)，一般用發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速和平均有效壓力等作為評價發(fā)動機動力性好壞的指標(biāo)。1有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，記作Te，單位為Nm。有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角位移的乘積即為發(fā)動機對外輸出的有效功。2有效功率發(fā)動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率，記作戶Pe，單位為kW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機的有效功率可以用臺架試驗方法測定，也可用測功器測定有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后用如下公式計算出發(fā)動機的有效功率pe。：式中：Te-一有效轉(zhuǎn)矩，Nm； n曲軸轉(zhuǎn)速，rmin。3發(fā)動機轉(zhuǎn)速 發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為rmin。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的高低，關(guān)系到單位時間內(nèi)作功次數(shù)的多少或發(fā)動機有效功率的大小，即發(fā)動機的有效功率隨轉(zhuǎn)速的不同而改變。因此，在說明發(fā)動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。在發(fā)動機產(chǎn)品標(biāo)牌上規(guī)定的有效功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速分別稱作標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速。發(fā)動機在標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的工作狀況稱作標(biāo)定工況。標(biāo)定功率不是發(fā)動機所能發(fā)出的最大功率，它是根據(jù)發(fā)動機用途而制定的有效功率最大使用限度。同一種型號的發(fā)動機，當(dāng)其用途不同時，其標(biāo)定功率值并不相同。 有效轉(zhuǎn)矩也隨發(fā)動機工況而變化。因此，汽車發(fā)動機以其所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速作為評價發(fā)動機動力性的一個指標(biāo)。4平均有效壓力 單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力，記作Pme，單位為MPa。顯然，平均有效壓力越大，發(fā)動機的作功能力越強。二、經(jīng)濟性指標(biāo)發(fā)動機經(jīng)濟性指標(biāo)包括有效熱效率和有效燃油消耗率等。1有效熱效率 燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)稱為有效熱效率，記作e。顯然，為獲得一定數(shù)量的有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機的經(jīng)濟性越好。2有效燃油消耗率 發(fā)動機每輸出lkWh的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作be。，單位為g(kWh)。be可按下式計算：式中：B發(fā)動機在單位時間內(nèi)的耗油量，ksh，可由試驗測定； Pe發(fā)動機的有效功率，kW。 顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。三、強化指標(biāo) 強化指標(biāo)是指發(fā)動機承受熱負(fù)荷和機械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)，一般包括升功率和強化系數(shù)等。1升功率 發(fā)動機在標(biāo)定工況下，單位發(fā)動機排量輸出的有效功率稱為升功率，記作PL。升功率大,表明每升氣缸工作容積發(fā)出的有效功率大，發(fā)動機的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷都高。2強化系數(shù) 平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數(shù)。 活塞平均速度是指發(fā)動機在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作時，活塞往復(fù)運動速度的平均值。它與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系為： 式中：Cm活塞平均速度，ms； S活塞行程，mm；n發(fā)動機標(biāo)定轉(zhuǎn)速，rmin。 不論是活塞平均速度高，還是平均有效壓力大，均使發(fā)動機的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷增高。因此，強化系數(shù)表征了發(fā)動機的強化程度。隨著發(fā)動機技術(shù)的不斷進步，其強化程度愈來愈高。 強化系數(shù)記作PmeCm。四、緊湊性指標(biāo) 緊湊性指標(biāo)是用來表征發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)緊湊程度的指標(biāo)，通常用比容積和比質(zhì)量衡量。1.比容積 發(fā)動機外廓體積與其標(biāo)定功率的比值稱為比容積。2比質(zhì)量 發(fā)動機的干質(zhì)量與其標(biāo)定功率的比值稱為比質(zhì)量。干質(zhì)量是指未加注燃油、機油和冷卻 液的發(fā)動機質(zhì)量。 比容積和比質(zhì)量越小，發(fā)動機結(jié)構(gòu)越緊湊。五、環(huán)境指標(biāo) 環(huán)境指標(biāo)主要指發(fā)動機排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關(guān)系到人類的健康及其賴以生存的 環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴(yán)格的控制法規(guī)，以期消減發(fā)動機排氣和噪聲對環(huán)境的污染。當(dāng)前，排放性和噪聲水平已成為發(fā)動機的重要性能指標(biāo)。 在排放性方面，目前主要限制一氧