汽車拖拉機(jī)學(xué) 結(jié)構(gòu)部分

1、結(jié)構(gòu)部分 第一章 發(fā)動機(jī)的工作原理和總體結(jié)構(gòu)第一節(jié) 發(fā)動機(jī)的概述第二節(jié) 發(fā)動機(jī)的基本術(shù)語第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)第五節(jié) 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)和特性第六節(jié) 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則第一節(jié) 發(fā)動機(jī)的概念一、概念一、概念 1、發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)是將燃料燃燒釋放的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)械；凡是將燃料燃燒所產(chǎn)生 的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器統(tǒng)稱為熱力發(fā)動熱力發(fā)動機(jī)機(jī)，簡稱發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)； 2、熱力發(fā)動機(jī)分類熱力發(fā)動機(jī)分類： 根據(jù)燃料燃燒部位不同分為 （1）外燃機(jī)外燃機(jī)：燃料在發(fā)動機(jī)外部燃燒的稱為外燃機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)等等； （2）內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒的稱為內(nèi)燃機(jī)，如柴油

2、機(jī)、汽油機(jī)等等；二、發(fā)動機(jī)分類：、發(fā)動機(jī)分類： 內(nèi)燃機(jī)類型很多，通常按不同特征作如下分類： 1、按所用燃料分按所用燃料分：汽油機(jī)、柴油機(jī)、石油液化氣機(jī)、沼氣機(jī)等； 第一節(jié) 發(fā)動機(jī)的概念2、按循環(huán)行程數(shù)分按循環(huán)行程數(shù)分：二行程發(fā)動機(jī)、四行程發(fā)動機(jī)；3、按氣缸數(shù)分按氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動機(jī)、多缸發(fā)動機(jī)4、按冷卻方式分：、按冷卻方式分：水冷式發(fā)動機(jī)、風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)； 5、按著火方式分按著火方式分：點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)、壓燃式發(fā)動機(jī)； 6、按轉(zhuǎn)速分：按轉(zhuǎn)速分：高速發(fā)動機(jī)、低速發(fā)動機(jī)；7、按氣缸排列方式分：、按氣缸排列方式分：立式發(fā)動機(jī)、臥式發(fā)動機(jī)、V型發(fā)動機(jī)、對置式發(fā)動機(jī)； 第二節(jié) 發(fā)動機(jī)的基本術(shù)語見下頁圖11中，

3、活塞2置于氣缸1中，活塞可在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動，活塞通過連桿3和曲軸4相連，曲軸可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。1、上止點(diǎn)：上止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常只活塞上行到最高位置（圖11a）；2、下止點(diǎn)：下止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞下行到最低位置（圖11b ）；3、活塞行程活塞行程（s）：上、下兩止點(diǎn)間的距離（mm）；4、曲柄半徑曲柄半徑（R）：與連桿下端（及連桿大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離（mm）；顯然，s=2R。曲軸沒轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，活塞移動兩個(gè)行程。5、氣缸工作容積氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間容積（L）；式中：D氣缸直徑（mm）。6、發(fā)動機(jī)排量、發(fā)動

4、機(jī)排量（VL）：發(fā)動機(jī)所有氣缸工作容積之和（L）。設(shè)發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)為i，則7、燃燒室容積燃燒室容積(VC)：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(L)；、氣缸總?cè)莘e（、氣缸總?cè)莘e（）：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸的工作容積與燃燒室容積之和，即)(10462LsDVh)(LiVVhLchaVVV9、壓縮比壓縮比()：氣缸縱容給與燃燒室的比值，即它表示活塞有下止點(diǎn)運(yùn)動到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。一般汽油機(jī)的壓縮比為610，柴油機(jī)的壓縮比為1522。10、發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)發(fā)動機(jī)的工

5、作循環(huán)：在氣缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一系列連續(xù)過程（進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣）稱發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)。11、二沖程發(fā)動機(jī)二沖程發(fā)動機(jī)：活塞往復(fù)兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動機(jī)。12、四沖程發(fā)動機(jī)四沖程發(fā)動機(jī)：活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動機(jī)。chcchcaVVVVVVV1第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理一、四沖程汽一、四沖程汽油機(jī)的工作原理油機(jī)的工作原理 四沖程汽油機(jī)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣完成一個(gè)工作循環(huán)的，如左圖12為單缸四沖程汽油機(jī)工作原理示意圖。 第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程：活塞由曲軸帶動從上止點(diǎn)鄉(xiāng)下止點(diǎn)運(yùn)動。此時(shí)，進(jìn)氣門開啟，排

6、氣門關(guān)閉（圖12a）。由于活塞下移，活塞想搶容積增大，形成一定真空度，在真空吸力的作用下，經(jīng)過濾清的空氣與化油器供給的汽油形成混合氣，經(jīng)進(jìn)氣被吸入氣缸，至活塞運(yùn)動到下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，進(jìn)氣過程結(jié)束。2、壓縮過程、壓縮過程：進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)，活塞在曲軸的帶動下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動（圖12b）。此時(shí)進(jìn)排氣門均關(guān)閉，隨著活塞上移，活塞上腔容積不斷減少，混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。 3、做功過程：、做功過程：壓縮過程結(jié)束（圖12c），火花塞產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，在氣體壓力作用下，活塞由上止點(diǎn)鄉(xiāng)下止點(diǎn)運(yùn)動，再通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸

7、出做功，至活塞運(yùn)動到下止點(diǎn)時(shí)，做功過程結(jié)束。第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理4、排氣過程、排氣過程：在做功過程終了時(shí)，排氣門被打開，活塞在曲軸帶動下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動（圖12d），廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)動作用下自排氣們排出氣缸，至活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣過程結(jié)束。排氣行程結(jié)束后，進(jìn)氣門再次開啟，又開始下一個(gè)工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，發(fā)動機(jī)就自行運(yùn)轉(zhuǎn)。二、四沖程柴油機(jī)的工作原理二、四沖程柴油機(jī)的工作原理四沖程柴油機(jī)和四沖程汽油機(jī)工作原理一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程組成，但是柴油和汽油性質(zhì)不同，柴油機(jī)在可燃混合氣的形成、著火方式等與汽油機(jī)有較大的區(qū)別。下面主要

8、介紹與汽油機(jī)工作原理不同之處，見下頁圖為單缸四沖程柴油機(jī)工作原理示意圖。 第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理1、進(jìn)氣行程：進(jìn)氣行程：如圖13a所示，它不同于汽油機(jī)的是進(jìn)入氣缸的不是混和氣而是純空氣。2、壓縮行程：、壓縮行程：如圖13b所示，不同于汽油機(jī)的是壓縮的是純空氣，且由于柴油機(jī)壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機(jī)高，壓力可達(dá)3MPa5Mpa，溫度可達(dá)8001000K。第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理3、作功行程：作功行程：如圖13c所示，此行程與汽油機(jī)油很大不同。壓縮行程末噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速氣化并與空氣形成可燃混和氣，因此此時(shí)氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃 溫度（

9、約為500K左右），柴油自行著火燃燒，且以后的一段時(shí)間內(nèi)邊噴射邊燃燒，氣缸內(nèi)溫度、壓力急劇升高，推動和活塞下行作功。4、排氣行程：排氣行程：如圖13d所示，與汽油機(jī)排氣行程基本相同，排氣終了，氣缸壓力約為105125MPa，溫度約為8001000K。三、二沖程汽油機(jī)的工作原理三、二沖程汽油機(jī)的工作原理二沖程汽油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)也需向氣缸內(nèi)引入可燃混和氣，然后將其壓縮著火作功后，再將燃燒后的廢氣排到大氣中去，但它完成上述工作，且在活塞往復(fù)運(yùn)動兩個(gè)行程完成的。第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理其工作原理示意圖如圖14。從圖看氣缸上開了三個(gè)口，排氣口位于作功時(shí)活塞行程的三分之二處，它稍高于換氣口，進(jìn)氣口在氣

10、缸的下面。其工作原理如下：第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理第一行程第一行程：活塞在曲軸的帶動下，由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)活塞上行到將換氣口排氣口關(guān)閉式（圖14a），已進(jìn)入氣缸的混合氣被壓縮，直到活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)，壓縮行程便結(jié)束。隨活塞上行，曲軸箱容積增大，形成一定真空度，當(dāng)活塞上行到進(jìn)氣口露出時(shí)（圖14 b），化油器供應(yīng)的新鮮空氣在真空吸力的作用下被吸入曲軸箱內(nèi)。第二行程：第二行程：當(dāng)活塞上行到接近上止點(diǎn)時(shí)（圖14 c），火花塞產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，混合氣著火燃燒產(chǎn)生高溫高壓，在氣壓的作用下，活塞由上止向下止點(diǎn)運(yùn)動，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。當(dāng)活塞下移到將進(jìn)氣口堵死時(shí)，隨著活塞繼續(xù)下移，曲

11、軸箱內(nèi)的新鮮混合氣 被頂壓。第三節(jié) 發(fā)動機(jī)的工作原理當(dāng)活塞下行到排氣口露出時(shí)（圖14 d），燃燒后的廢氣在自身壓力下經(jīng)排氣口排出氣缸，緊接著換氣口開啟，曲軸箱被頂壓的混合氣經(jīng)換氣口進(jìn)入氣缸，這一過程為“換氣過程”，它一直延續(xù)到下一行程活塞上行到將換氣口、排氣口關(guān)閉為止。至此，活塞完成一個(gè)工作循環(huán)，以后活塞重復(fù)上述工作過程，周而復(fù)始，從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：排氣口位置稍高于換氣口，這樣可使作功行程將要結(jié)束時(shí)，排氣口首先露出，氣缸內(nèi)的廢氣在殘壓的作用下迅速排出，即有利于排氣干凈，也可使氣缸內(nèi)的壓力迅速降低，便于當(dāng)換氣口露出時(shí)，新鮮空氣進(jìn)入氣缸。四、二沖程柴油機(jī)四、二沖程柴油機(jī)工作原

12、理工作原理二沖程柴油機(jī)工作原理同二沖程汽油機(jī)有相似處，不同的是進(jìn)入氣缸的不是混合氣，而是空氣，且新鮮空氣由換氣泵提高壓力后經(jīng)氣缸外的空氣室和氣缸上的進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸內(nèi)，而廢氣由專設(shè)的排氣門排出，工作原理示意圖見下頁圖15。工作原理讀者可以自己分析！第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)是一部由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式很多。即使是同一類型發(fā)動機(jī)，其具體結(jié)構(gòu)也是各種各樣，下面以東風(fēng)EQ1090E型汽車用的EQ61001型發(fā)動機(jī)為例，介紹四沖程汽油機(jī)的一般構(gòu)造（下頁圖16）。一、機(jī)體組一、機(jī)體組 1、組成、組成：氣缸蓋4、氣缸體11及油底殼14；有的發(fā)動機(jī)將氣缸體分鑄成上下兩部分

13、，上部為氣缸體，下部為曲軸箱。 2、作用、作用：作為發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)的裝配基體，而且其本身的許多不見有分別是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分；第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)1、組成組成：主要包括活塞23、連桿31、帶有飛輪9的曲軸2等。2、作用作用：是發(fā)動機(jī)借以產(chǎn)生動力，并將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而輸出動力。三、配氣機(jī)構(gòu)三、配氣機(jī)構(gòu)1、組成：組成：主要包括進(jìn)氣門5、排氣門3、挺住25、推桿21、搖臂20、凸輪軸10、以及凸輪軸正時(shí)齒輪16（由曲軸正時(shí)齒輪17驅(qū)動）。 2、作用：作用：使可燃混和氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)從氣缸排出廢

14、氣。第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)四、供給系四、供給系1、組成、組成：主要包括汽油箱、汽油泵26、汽油濾清器、化油器7、空氣濾清器19，進(jìn)氣管6、排氣管8，排氣消聲器等。 2、作用作用：把汽油和空氣混合成合適的可燃混合氣供入氣缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。五、點(diǎn)火系五、點(diǎn)火系1、組成、組成：主要包括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機(jī)；將低壓電流變成高壓電流的斷電器（與分電裝置等組合成為分電器24）和點(diǎn)火線圈，把高壓電流按規(guī)定時(shí)刻通過分電裝置通到各氣缸的火花塞等。2、作用作用：保證按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的混合氣。第四節(jié) 發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)六、冷卻系冷卻系1、組成：、組成：主要包括水泵2、

15、散熱器、風(fēng)扇1、分水管、氣缸體放水閥以及氣缸體和氣缸蓋里鑄出得空腔水套等。2、作用、作用:把受熱機(jī)件的熱量散到空氣中去，以保證發(fā)動機(jī)正常工作。七、潤滑系1、組成：組成：主要包括機(jī)油泵15、集濾器28、限壓閥、潤滑油道、機(jī)油粗濾器27、機(jī)油細(xì)濾器29和機(jī)油冷卻器等。2、作用：作用：是將潤滑油供給作相對運(yùn)動的零件以減少它們之間的摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，并部分的冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。八、起動系起動系：主要包括起動機(jī)及其附屬裝置，用以使靜止的發(fā)動機(jī)起動并轉(zhuǎn)入自行轉(zhuǎn)動。車用汽油機(jī)一般都由上述兩個(gè)機(jī)構(gòu)和五個(gè)系統(tǒng)組成。第五節(jié) 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)有:動力性指標(biāo)(有效轉(zhuǎn)矩,有效功率

16、,轉(zhuǎn)速等)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(燃油消耗率)。1、有效轉(zhuǎn)矩、有效轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以Te表 示，單位為Nm，有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。2、有效功率：、有效功率：發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為發(fā)動機(jī)的有效功率。用Pe表示，單位為kW，它等到于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機(jī)的有效功率可以用臺架試驗(yàn)方式測定，測功器測出有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速。則，有效功率可用下面公式計(jì)算：式中：Te有效轉(zhuǎn)矩， Nm； n曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。發(fā)動機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。)(9550106023kWnTenTePe)/(103hkWgPeGg

17、fe第五節(jié) 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)（2）3、燃油消耗率、燃油消耗率：發(fā)動機(jī)每發(fā)出1kW的功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g 單位），用ge 表示。燃油消耗率可由下式計(jì)算：式中：Gf發(fā)動機(jī)每單位時(shí)間內(nèi)的耗油量，kg/h，可用試驗(yàn)測定。 Pe發(fā)動機(jī)有效功率，kW。第六節(jié) 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，我國于1982年對內(nèi)燃機(jī)名稱和型號編制方法重新審定頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)（GB72582）。該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容如下：1、內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名，例如柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)、沼氣機(jī)，雙燃料發(fā)動機(jī)等。2、內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)碼和漢語拼音字母組成。3、內(nèi)燃機(jī)型號由下列四部分組

18、成：（1）首部：為產(chǎn)品系列符號和（或）換代標(biāo)志符號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門或由部主管標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)。（2）中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號組成。（3）后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 （4）尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。內(nèi)燃機(jī)型號的排列順序及符號所代表的意義如下：第六節(jié) 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則（2）型號編制示例：柴油機(jī)：（1）165F表示單缸，四沖程，缸徑65mm，風(fēng)冷。（2）R175表示單缸，四沖程，缸徑75mm水冷，能用型（這里到R表示175的換代標(biāo)志符號）。（3）R175ND，表示單缸，四沖程，缸徑75mm，凝氣冷卻，發(fā)電機(jī)用（R含義同上）。（4）X4105表示四缸，四沖程，缸徑105mm，水冷（這里取X表示系列代號）。（5）495T表示四缸，四沖程，缸徑95mm，水冷，拖機(jī)用。 （6）12V135ZG表示12缸，V型，二沖程，缸徑135