發(fā)動機構(gòu)造與維修1

發(fā)動機構(gòu)造與維修總論提問：1、你還記得世界上第一輛汽車是什么時候問世的嗎？（1886年）2、你還記得是誰發(fā)明的第一輛汽車嗎？

（德國人卡爾·本茨）3、你能給汽車下一個定義嗎？（P1）4、你能說出汽車的主要組成嗎？發(fā)動機、底盤（傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系）、車身、電氣設(shè)備。5、你能說一說以上汽車各主要組成的作用嗎？6、你了解汽車的分類嗎？（P3）單元一發(fā)動機總體構(gòu)造一、發(fā)動機的作用和基本工作原理提問：你能說出發(fā)動機的作用嗎？發(fā)動機的作用：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能再轉(zhuǎn)化為機械能并對外輸出動力。提問：你了解發(fā)動機從哪怎么對外輸出動力嗎？（主要作用通過進氣、壓縮、作功、排氣，把燃燒汽油產(chǎn)生的作用力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的扭距力，以向底盤輸出扭距。也就是為汽車提供動力的源泉。）（一）發(fā)動機常用術(shù)語（實物、教具演示）上止點下止點SVcVh2RVa＝Vh＋VcS＝2R

發(fā)動機常用術(shù)語（P4—6）1、上止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處。2、下止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處。3、活塞行程（S）：上、下兩止點間的距離（單位：mm）沖程：從一個止點運動到另一個止點的過程。4、曲柄半徑（R）：從曲柄銷中心線到曲軸回轉(zhuǎn)中心線的距離。（顯然，曲軸每轉(zhuǎn)一圈，活塞運動兩個行程）S＝2R5、氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點到下止點所讓出的空間容積。Vh＝Πd2/4×10

6×S6、排量（VL，發(fā)動機工作容積）：發(fā)動機所有氣缸工作容積的總和。VL＝Vh×ii—氣缸數(shù)。7、燃燒室容積（Vc）：活塞處于上止點時活塞上方的空間容積。8、氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞處于下止點時活塞上方的空間容積。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和。即Va＝Vh＋Vc9、壓縮比（ε）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。ε＝Va/Vc＝（Vh＋Vc）/Vc＝1＋Vh/Vc

一般汽油機的壓縮比約為6—10，柴油機的壓縮比約為15—22。發(fā)動機常用術(shù)語（P4—6）（一）四沖程發(fā)動機的簡單工作原理（工作循環(huán)）工作循環(huán)：發(fā)動機每完成一次進氣、壓縮、作功、排氣的過程就叫一個工作循環(huán)。四沖程發(fā)動機：曲軸轉(zhuǎn)兩圈活塞運動四個行程完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機。1、四沖程汽油機的工作循環(huán)

1）進氣沖程要點：

活塞向下止點運動，進氣門開、排氣門關(guān)，汽油和空氣的混合氣被吸入氣缸。進氣終了的缸內(nèi)壓力為0.075—0.09MPa（低于外界壓力），進氣終了缸內(nèi)氣體溫度為370K—440K。排氣門關(guān)閉進氣門開啟2）壓縮沖程四沖程汽油機的工作循環(huán)要點：活塞向上止點運動，進、排氣門都關(guān)閉，氣缸中的氣體被壓縮。壓縮終了的缸內(nèi)壓力為0.6—1.2MPa，壓縮終了缸內(nèi)氣體溫度為600K—800K。進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉3）作功沖程四沖程汽油機的工作循環(huán)要點：

活塞運動到接近壓縮上止點時，活花塞跳火點燃混合氣。活塞沖向下止點，進、排氣門都關(guān)閉。最高壓力3—5MPa，最高溫度2200K—2800K。進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉瞬時最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa4）排氣沖程四沖程汽油機的工作循環(huán)要點：活塞向上止點運動，進氣門關(guān)、排氣門開，廢氣依靠自身的壓力及活塞的驅(qū)趕作用被排出氣缸。排氣終了的缸內(nèi)壓力為0.105—0.115MPa（略高于大氣壓力），排氣終了缸內(nèi)氣體溫度為900K—1200K。進氣門關(guān)閉排氣門打開殘余廢氣四沖程汽油機的工作循環(huán)2、四沖程柴油機的工作循環(huán)1）進氣沖程與汽油機的區(qū)別：

吸入氣缸的是純空氣。四沖程柴油機的工作循環(huán)2）壓縮沖程與汽油機的區(qū)別：壓縮的是純空氣。壓縮終了的缸內(nèi)壓力為3—5MPa，壓縮終了缸內(nèi)氣體溫度為800K—1000K。（壓力和溫度都遠高于汽油機）四沖程柴油機的工作循環(huán)3）作功沖程與汽油機的區(qū)別：

在壓縮沖程接近上止點時，噴油器將柴油以霧狀噴入燃燒室與壓縮后的高溫空氣混合并燃燒。最高壓力5—10MPa，最高溫度1800K—2200K。4）排氣沖程四沖程柴油機的工作循環(huán)四沖程柴油機的工作循環(huán)小結(jié)1)兩種發(fā)動機工作循環(huán)的共同特點：（討論）（1）每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈（720°），每個沖程曲軸轉(zhuǎn)半圈（180°），進、排氣門各開啟一次。（2）四個沖程中只有一個作功沖程，其它三個沖程都是消耗功的輔助沖程。（3）發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)時必須靠外力起動，依靠曲軸和飛輪儲存的能量（或其它缸作功）使進氣、壓縮和排氣沖程得以進行。四沖程柴油機的工作循環(huán)小結(jié)2）兩種發(fā)動機工作循環(huán)的主要不同之處：（討論）（1）進氣成分不同。汽油機——混合氣；柴油機——純空氣。（2）混合氣形成的地點不同。汽油機——進氣管和氣缸；柴油機——氣缸。（3）著火方式。汽油機——點燃；柴油機——壓燃。（三）二沖程發(fā)動機的簡單工作原理1、二沖程汽油機的簡單工作原理（了解）第一沖程：活塞向上運動，活塞上方換氣、壓縮，活塞下方進氣；第二沖程：活塞向下運動，活塞上方作功、換氣，活塞下方預(yù)壓混合氣。第一沖程：活塞向上運動，壓縮，噴油并燃燒；第二沖程：活塞下行至2/3行程時排氣，換氣。二沖程汽油機多用在摩托車上，二沖程柴油機用于中型汽車。（三）二沖程發(fā)動機的簡單工作原理1、二沖程汽油機的簡單工作原理（了解）二、發(fā)動機的總體構(gòu)造（一）發(fā)動機的組成1、汽油機（簡單解釋）兩大機構(gòu)：曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)。五大系統(tǒng)：燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系。2、柴油機（簡單解釋）兩大機構(gòu)、四大系統(tǒng)（無點火系）。（二）國產(chǎn)內(nèi)燃機型號編制規(guī)則（閱讀P13）例1：EQ6100－1例2：1E65F例3：12V135Z三、發(fā)動機主要性能指標和特性（一）主要性能指標1、動力性指標1）有效功率（Pe）：從發(fā)動機飛輪輸出的功率，單位：Kw。2）有效轉(zhuǎn)矩（Me）：從發(fā)動機飛輪輸出的轉(zhuǎn)矩，單位：N.m。

Pe和Me之間的關(guān)系：Pe＝Me×n/9550

式中n—發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min）2、經(jīng)濟性指標燃油消耗率（ge）發(fā)動機每發(fā)出1Kw的有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油克數(shù)。（二）發(fā)動機的特性1、速度特性：節(jié)氣門開度（或噴油泵供油拉桿位置）一定時，有效功率（Pe）、有效轉(zhuǎn)矩（Me）和燃油消耗率（ge）隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速（n）變化的特性。

速度特性包括部分特性和外特性。部分特性：

節(jié)氣門部分開啟時（或噴油泵供油拉桿所處位置供油量小于標定功率的循環(huán)供油量位置時）的速度特性。外特性：

節(jié)氣門全開時（或噴油泵供油拉桿在標定功率的循環(huán)供油量位置時）的速度特性。1）汽油機外特性曲線分析

要點：（1）最大功率和最大轉(zhuǎn)矩都對應(yīng)某一轉(zhuǎn)速。例：豐田威馳轎車用5A—FE發(fā)動機最大功率：77Kw/6000rpm。最大轉(zhuǎn)矩：135Nm/4800rpm。（2）最低油耗點出現(xiàn)在最大功率和最大轉(zhuǎn)矩點之間。2）柴油機外特性曲線分析

要點：（1）有效轉(zhuǎn)矩(Me)曲線比較平緩，超負荷能力較差。（2）燃油消耗率(ge)曲線平坦，可在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)省油。單元二曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)造與維修一、概述（一）曲柄連桿機構(gòu)的功用與組成1、功用：將燃氣作用在活塞頂上的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。（P21）2、組成：機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。1）機體組：氣缸蓋、氣缸墊、氣缸套、氣缸體、上下曲軸箱。曲柄連桿機構(gòu)的組成曲柄連桿機構(gòu)的組成2）活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等。3）曲軸飛輪組：曲軸、飛輪等。（二）工作條件1、高溫：最高溫度在2800K。2、高壓：最高壓力5—10MPa。3、高速：發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速：4000—6000r/min。（n＝6000r/min時，活塞1S要完成200個行程）4、受力復(fù)雜：氣體壓力、慣性力、摩擦力等。二、機體組的結(jié)構(gòu)與工作原理（一）氣缸體與曲軸箱1、基本結(jié)構(gòu)與功用2、氣缸體的常用材料：灰鑄鐵、鋁合金。3、上曲軸箱的基本結(jié)構(gòu)形式氣缸體與曲軸箱a）平分式b）龍門式c）隧道式1）平分式特點：主軸承座孔中心線位于曲軸箱分開面上，結(jié)構(gòu)簡單，剛度小，密封性差，多用于中小型發(fā)動機，如BJ492Q。2）龍門式特點：主軸承座孔中心線高于曲軸箱分開面，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度大，密封性好，多用于大中型發(fā)動機。如EQ6100—13）隧道式特點：剛度最大，主軸承同軸度好，拆裝困難，多用于大型柴油機。如6135Q、8V120柴油機。上曲軸箱的基本結(jié)構(gòu)形式4）下曲軸箱（油底殼，常用薄鋼板沖壓而成）1－襯墊2－穩(wěn)油擋板3－放油塞4、氣缸與氣缸套1）多缸發(fā)動機氣缸排列形式直列式：多用于六缸以下的發(fā)動機。V型：多用于六缸以上發(fā)動機。對置式:應(yīng)用較少。

2）氣缸套提問：你認為有必要鑲氣缸套嗎？為什么？使用氣缸套的目的：延長缸體的使用壽命，降低成本。常用材料：合金鑄鐵或合金鋼。形式：濕式氣缸套，干式氣缸套。氣缸套提問：仔細觀察上圖，你能說出兩種缸套各有什么特點嗎？干式氣缸套的特點：

不易漏水、漏氣，剛體剛度大，修理更換不便，散熱較差。裝配后缸套上平面與缸體上平面平齊。濕式氣缸套的特點：

散熱好，便于修理更換，易漏水、漏氣，易產(chǎn)生穴蝕，缸體剛度差。裝配后缸套上平面高出缸體上平面0.05—0.15mm。5、氣缸蓋與氣缸墊功用：封閉氣缸構(gòu)成燃燒室。常用材料：灰鑄鐵、鋁合金。結(jié)構(gòu)特點：（對照實物）1）氣缸蓋汽缸蓋上有：冷卻水套、進排氣門座及氣門導(dǎo)管孔、火花塞（噴油器）孔。汽油機常見燃燒室類型：盆形、楔形、半球形。氣缸蓋與氣缸墊各種燃燒室的特點（P28）汽油機常見燃燒室半球形燃燒室：

氣門尺寸大，換氣好；火花塞位于燃燒室中部，燃燒迅速；無擠氣間隙，低速性能差；配氣機構(gòu)復(fù)雜。楔形燃燒室：

氣門斜置，導(dǎo)流好，充氣效率高；有擠氣渦流，燃燒好。盆形燃燒室：

氣門尺寸小，換氣差；有擠氣渦流；燃燒速度較慢。2）氣缸墊作用：密封缸體與缸蓋之間的結(jié)合面，防止漏氣、漏水。形式：金屬——石棉氣缸墊，金屬骨架——石棉墊，純金屬氣缸墊。（國外開始使用耐熱密封膠）（氣缸墊安裝時應(yīng)注意卷邊的朝向，原則是朝向易修整的接觸面或硬平面）6、發(fā)動機的支撐采用彈性支撐（三點、四點）三、機體的檢修（一）氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修常見損傷：裂紋、變形和磨損1、裂紋部位及原因：氣缸體的薄弱部位，氣缸蓋的進、排氣門座之間的過梁處。因薄厚不均，冷熱不均，振動，鑲缸套時過盈量大，螺栓緊固力矩過大。氣缸蓋進、排氣門座之間的過梁處，因鑲氣門座或氣門導(dǎo)管時過盈量大。危害：漏氣、漏水。檢查：通過水壓試驗，壓力0.3—0.4MPa，保持5min不滲漏。修理：更換。2、變形原因：高溫時拆卸氣缸蓋，緊固順序、力矩不符合要求。危害：在缸體、缸蓋結(jié)合面處漏氣、漏水；造成曲軸彎曲。檢查：用直尺、厚薄規(guī)檢查。技術(shù)要求（P31）修理：局部不平可鏟修、磨修；變形較大時，可利用磨床進行磨削。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修對缸蓋進行磨削加工后應(yīng)測量燃燒室容積。想一想：你知道為什么要測量燃燒室容積嗎？測量要點：

清除積炭和污垢，將火花塞和進、排氣門按規(guī)定裝配好，并保證不泄漏；將量杯中80％煤油和20％機油的混合油注入燃燒室。要求：

所測容積不小于公稱容積的5％，各燃燒室容積的公差為公稱容積的1—2％。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修3、磨損1）氣缸磨損的特點及原因（1）氣缸磨損的特點（不均勻磨損）；沿軸向磨成上大下小的不規(guī)則的錐形，最大磨損部位出現(xiàn)在活塞處于上止點時，第一到活塞環(huán)所對應(yīng)的缸壁處。（缸肩）原因：側(cè)壓力，空氣臟，潤滑差。（2）沿徑向磨成不規(guī)則的橢圓形，橢圓的長軸在前后或左右方向。原因：側(cè)壓力，曲軸前、后竄動（軸向間隙大）。（3）沿軸向磨成兩頭小、中間大的“腰鼓形”。原因：潤滑油臟。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修2）氣缸磨損的測量量具：量缸表。（對照實物）測量要點：（實物）（1）選擇合適接桿并裝在量缸表的下端；（2）校正量缸表尺寸；（3）測量（在上、中、下三個位置、每個位置垂直測量兩個尺寸。上位置在最大磨損處，下位置在距氣缸下邊緣10—20mm處）；（4）計算圓度和圓柱度誤差；圓度誤差是指同一橫截面最大直徑與最小直徑差值的一半；圓柱度誤差是指任意橫截面最大直徑與最小直徑差值的一半。技術(shù)標準圓度公差：汽油機為0.05mm，柴油機為0.065mm；圓柱度公差：汽油機為0.20mm，柴油機為0.25mm。超出公差要求應(yīng)進行鏜缸修理。3）氣缸的修理方法：修理尺寸法，鑲套修復(fù)法。（1）修理尺寸法：對氣缸進行機械加工，通過尺寸的改變來恢復(fù)氣缸的幾何形狀和配合性質(zhì)的方法。設(shè)備：鏜缸機（固定式、移動式）（2）鑲套修復(fù)法（可一次恢復(fù)原始尺寸）（二）氣缸蓋的拆裝要求1、在冷態(tài)下拆裝，不能碰擦平面；2、缸蓋螺栓緊固順序：從中間向兩端對稱擰緊；3、按規(guī)定力矩分2—3次緊固，鑄鐵缸蓋應(yīng)在熱態(tài)下再緊固一次。四、活塞連桿組的構(gòu)造與工作原理活塞連桿組的構(gòu)造與工作原理（一）活塞1、功用、工作條件及材料1）功用：

封閉氣缸和氣缸蓋、氣缸壁共同構(gòu)成燃燒室，承受氣體壓力并通過活塞銷和連桿傳給曲軸。2）工作條件：

高溫、沖擊性高壓及交變載荷。3）常用材料：

鋁合金、鑄鐵。2、活塞的結(jié)構(gòu)（結(jié)合實物）1）活塞頂部作用：承受氣體壓力并構(gòu)成燃燒室。形式：平頂、凸頂、凹頂、成型頂。活塞的結(jié)構(gòu)平頂活塞多用于汽油機，凹頂、成型頂活塞多于柴油機。2）活塞頭部（環(huán)槽部）作用：安裝活塞環(huán)。3）活塞裙部作用：引導(dǎo)活塞運動，承受側(cè)壓力。4）活塞銷座作用：安裝活塞銷。（為限制活塞銷的軸向竄動，大部分活塞在銷座孔內(nèi)接近外端面處車有卡環(huán)槽，用以裝卡環(huán)）活塞的結(jié)構(gòu)3、活塞的變形及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施1）活塞的變形及原因（1）活塞的熱膨脹量大于氣缸的的膨脹量；原因：活塞的溫度高于氣缸壁且鋁合金的膨脹系數(shù)大于鑄鐵。（2）活塞自上而下膨脹量由大而??；原因：溫度上高下低且活塞的壁厚上厚下薄。（3）裙部圓周方向向近似橢圓形變化，長軸沿銷座孔軸線方向。原因：銷座處金屬量多，膨脹量大；側(cè)壓力使裙部產(chǎn)生擠壓變形。側(cè)壓力作功沖程壓縮沖程側(cè)壓力2）結(jié)構(gòu)措施（1）活塞頭部直徑上小下大，且頭部直徑小于裙部。（2）活塞裙部呈上小下大的截錐形。（3）活塞裙部沿圓周近似呈橢圓形，橢圓的長軸在垂直于活塞銷座的軸線方向。結(jié)構(gòu)措施(4)活塞裙部沿銷座外端面在鑄造時凹陷0.5—1mm?；蛏钕轂樘厥庑武N座。結(jié)構(gòu)措施（5）裙部開膨脹槽和絕熱槽

膨脹槽的作用：

使裙部具有彈性，并減小裙部受熱時的外漲尺寸。絕熱槽的作用：

避免過多的熱量從頭部傳到裙部。結(jié)構(gòu)措施（6）雙金屬活塞例：恒范鋼片式活塞恒范鋼是含鎳33％——36％的低碳鋼，它的膨脹系數(shù)僅是鋁合金的十分之一左右，活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連。4、其它結(jié)構(gòu)1）控溫結(jié)構(gòu)（如：Passat2L發(fā)動機噴油冷卻）結(jié)構(gòu)措施噴嘴2）活塞裙部表面處理其它結(jié)構(gòu)鍍錫（充當(dāng)潤滑膜、防止拉毛）；涂石墨（加快磨合、不熔接）；表面粗糙化（改善潤滑、加快磨合）。3）偏置銷座（將銷座向承受作功側(cè)壓力一側(cè)偏移1—2mm）作用：減小活塞換向時的沖擊。其它結(jié)構(gòu)（二）活塞環(huán)（氣環(huán)、油環(huán)）1、功用、工作條件及材料1）功用氣環(huán)的功用：封氣、傳熱。油環(huán)的功用：刮油、布油。2）工作條件：高溫、高壓、高速、潤滑困難。3）常用材料：優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵，彈簧鋼片（組合油環(huán)）?；钊h(huán)表面進行多孔鍍鉻或噴鉬，以增加耐磨性。2、活塞環(huán)的間隙活塞環(huán)（氣環(huán)、油環(huán)）1）端隙：

活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。水冷式發(fā)動機一般在0.25—0.50mm。提問：端隙過大、過小會有什么不良影響？端隙的合理擺放：迷宮式（三道環(huán)、四道環(huán)）?；钊h(huán)的間隙2）側(cè)隙（邊隙）：環(huán)高方向與環(huán)槽之間的間隙。第一道環(huán)一般為0.04—0.1mm，其它氣環(huán)一般為0.03—0.07mm，油環(huán)一般為0.025—0.07mm。3）背隙：活塞及活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部間的間隙。一般為0.5—1.0mm。為了測量方便，維修中以環(huán)的厚度與環(huán)槽的深度差來表示背隙，此數(shù)值比實際背隙要小。3、氣環(huán)1）氣環(huán)的密封原理提問：你認為氣環(huán)漏氣有幾條通道？分別在哪兒？第一密封面第二密封面（1）第一密封面的建立：活塞環(huán)的自身彈力（活塞環(huán)自由直徑大于缸徑），背壓力（2）第二密封面的建立：側(cè)壓力、活塞環(huán)的慣性力及環(huán)與缸壁之間摩擦力的代數(shù)和。2）活塞環(huán)的泵油作用及危害（1）泵油作用：由于存在側(cè)隙和背隙，當(dāng)活塞上下運動時，使活塞環(huán)在環(huán)槽中作有規(guī)律的上下移動，將飛濺到氣缸壁上的潤滑油一步步地泵入燃燒室。（2）危害：機油消耗量大，可能使火花塞無法跳火，使燃燒室內(nèi)和環(huán)槽內(nèi)形成積碳。3）氣環(huán)的斷面形狀（1）矩形環(huán)：結(jié)構(gòu)簡單、散熱好、泵油。（2）錐形環(huán)：有利于密封和磨合，有布油作用，傳熱差，有安裝方向要求。（安裝記號：“TOP”）（3）梯形環(huán)：工作中側(cè)隙和背隙不斷變化，可避免環(huán)被粘在環(huán)槽中，用于熱負荷較大的柴油機的第一道環(huán)。氣環(huán)的斷面形狀

（4）桶面環(huán)：上下行都可以形成楔形油膜，避免了棱角負荷，密封好。（5）扭曲環(huán)：可減小泵油作用，能刮油、布油。扭曲原理：活塞環(huán)裝入氣缸后，拉、壓應(yīng)力的合力不在同一平面內(nèi)，從而形成力偶，使環(huán)發(fā)生微量扭曲變形。扭曲環(huán)的安裝要求：內(nèi)上、外下。內(nèi)上：在內(nèi)側(cè)倒角的環(huán)，安裝時，被倒角的一側(cè)要朝上。外下：在外側(cè)倒角的環(huán)，安裝時，被倒角的一側(cè)要朝下。（6）扭曲錐形環(huán)（反扭環(huán)）：可克服正扭曲環(huán)下邊由于存在積碳而漏