汽車構(gòu)造：項目二發(fā)動機及燃油系統(tǒng)課件

任務(wù)2.1認(rèn)識發(fā)動機任務(wù)2.2認(rèn)識機體組和曲柄連桿機構(gòu)任務(wù)2.3認(rèn)識進氣系統(tǒng)任務(wù)2.4認(rèn)識燃油供給系統(tǒng)任務(wù)2.5認(rèn)識排放及排放污染控制系統(tǒng)任務(wù)2.6認(rèn)識配氣機構(gòu)任務(wù)2.7認(rèn)識冷卻系統(tǒng)任務(wù)2.8認(rèn)識潤滑系統(tǒng)任務(wù)2.9認(rèn)識電源系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)任務(wù)2.10認(rèn)識點火系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆了解發(fā)動機的分類；☆知道發(fā)動機基本術(shù)語；☆知道發(fā)動機的工作過程；☆了解發(fā)動機的特性。能力目標(biāo)：☆能識別不同類型的發(fā)動機；☆能進行簡單發(fā)動機參數(shù)的計算。一、任務(wù)導(dǎo)入二、任務(wù)分析三、相關(guān)知識發(fā)動機的概念源于英語，它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機械裝置”，是一種能夠把其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。包括內(nèi)燃機（汽油發(fā)動機等）、外燃機（斯特林發(fā)動機、蒸汽機等）、電動機等。汽車發(fā)動機是汽車的動力源，被喻為汽車的心臟，為汽車的行走提供動力，關(guān)系著汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性。將液體燃料或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，熱能再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，又稱內(nèi)燃機。（一）發(fā)動機分類1.按活塞的運動方式分類2.按所用燃料分類3.按點火方式分類4.按沖程數(shù)分類內(nèi)燃機按照完成一個工作循環(huán)所需的沖程數(shù)可分為四沖程內(nèi)燃機和二沖程內(nèi)燃機。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈（720°），活塞在汽缸內(nèi)上下往復(fù)運動四個沖程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為四沖程內(nèi)燃機。而把曲軸轉(zhuǎn)一圈（360°），活塞在汽缸內(nèi)上下往復(fù)運動兩個沖程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為二沖程內(nèi)燃機。汽車發(fā)動機廣泛使用四沖程內(nèi)燃機。4.1四沖程汽油機的工作過程5.按冷卻方式分類6.按汽缸數(shù)分類7.按汽缸的排列形式分類

8.按進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類

（二）發(fā)動機型號裝在轎車或多用途載客車上的發(fā)動機，都按規(guī)定標(biāo)明了發(fā)動機專業(yè)制造廠、型號及生產(chǎn)編號，由四部分組成。（1）首部：包括產(chǎn)品系列代號、換代符號和地方、企業(yè)代號，有制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)的字母表示，但須經(jīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化歸口單位核準(zhǔn)、備案。（2）中部：由缸數(shù)符號、汽缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。（3）后部：由結(jié)構(gòu)特征符號和用途特征符號組成。（4）尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要區(qū)分時，由制造廠選擇適當(dāng)?shù)姆柋硎荆蟛颗c尾部可用“-”分隔。（三）發(fā)動機專用術(shù)語（四）發(fā)動機主要性能指標(biāo)1.動力性動力性指標(biāo)指發(fā)動機通過曲軸對外做功的能力，包括有效轉(zhuǎn)矩、有效功率等。有效轉(zhuǎn)矩是指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的可使用的轉(zhuǎn)矩，即克服摩擦、驅(qū)動附件等損失后曲軸對外輸出的凈轉(zhuǎn)矩，通常用Te表示，單位N/m。有效功率是指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的可使用的功率，通常用Pe表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測出有效轉(zhuǎn)矩和曲軸轉(zhuǎn)速后，用如下公式計算：Pe=Te·n。2.燃油消耗率通常用燃油消耗率來評價內(nèi)燃機的經(jīng)濟性。燃油消耗率是指單位有效功率的燃油消耗量，即發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率在每小時內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量，通常用表示，單位為g/kW·h：有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，經(jīng)濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃油消耗率為最小值。（五）發(fā)動機特性發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩Te，有效功率Pe，有效燃油消耗率ge等主要性能指標(biāo)隨其運轉(zhuǎn)工況（負(fù)荷、轉(zhuǎn)速）變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的特性，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的速度特性，而隨負(fù)荷變化的關(guān)系稱為發(fā)動機的負(fù)荷特性。四、任務(wù)實施五、任務(wù)評價六、思考與練習(xí)六、思考與練習(xí)七、拓展知識1.四沖程柴油機的工作原理（1）進氣沖程進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力Pa=（0.85~0.95）MPa，比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300~340K，比汽油機低。（2）壓縮沖程由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高（一般為=16~22）。壓縮終點的壓力為3000~5000kPa，壓縮終點的溫度為750~1000K，大大超過柴油的自燃溫度（約520K）。七、拓展知識1.四沖程柴油機的工作原理（3）做功沖程當(dāng)壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以100MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5000~9000kPa，最高溫度達1800~2000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。（4）排氣沖程柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆了解機體組的結(jié)構(gòu)；☆了解曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)；☆知道曲柄連桿機構(gòu)的工作原理。能力目標(biāo)：☆能解釋發(fā)動機缸體材料對發(fā)動機性能的影響；☆能解釋曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。一、任務(wù)導(dǎo)入王先生在搞清楚自然進氣發(fā)動機和渦輪增壓發(fā)動機的區(qū)別之后，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機數(shù)據(jù)表中的缸體材料有兩種，兩者有何差別？請你為王先生解釋。二、任務(wù)分析上述參數(shù)均說明的是發(fā)動機機體組和曲柄連桿的相關(guān)內(nèi)容，要解開王先生的疑惑，首先要熟悉機體組和曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三、相關(guān)知識（一）機體組機體組主要由機體、曲軸箱、汽缸蓋和汽缸墊等零件組成。機體組是構(gòu)成發(fā)動機的主要骨架，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)外安裝著發(fā)動機的主要零部件和附件。1.機體1.1機體的工作條件及要求機體是汽缸體與曲軸箱的連鑄體。絕大多數(shù)水冷發(fā)動機的汽缸體與曲軸箱連鑄在一起，而且多缸發(fā)動機的各個汽缸也合鑄成一個整體。在發(fā)動機工作時，機體承受拉、壓、彎、扭等不同形式的機械負(fù)荷，同時還因為汽缸壁表面與高溫燃?xì)庵苯咏佑|而承受很大的熱負(fù)荷。因此，機體應(yīng)具有足夠的強度和剛度，且耐磨損和耐腐蝕，并應(yīng)對汽缸進行適當(dāng)?shù)睦鋮s，以免機體損壞和變形。機體也是最重的零件，應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，以減小整機的尺寸和質(zhì)量。1.2機體的類型（1）機體根據(jù)汽缸的排列方式可分為直列式、V形、W形和水平對置式等

（2）汽缸體根據(jù)制造材料的不同，常見的有鑄鐵汽缸體和鋁合金汽缸體。鑄鐵機體質(zhì)量大，散熱性相對較弱，需要大量冷卻液。鋁合金機體質(zhì)量小、散熱性好，但成本較高。（3）汽缸體根據(jù)冷卻方式的不同分為風(fēng)冷式和水冷式，汽車發(fā)動機一般采用水冷式。水冷發(fā)動機的汽缸周圍和汽缸蓋中都有冷卻水套，并且汽缸體和汽缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)帶走部分熱量，對汽缸和汽缸蓋起冷卻作用。（4）汽缸體根據(jù)是否有汽缸套可將汽缸體分為整體式和缸套式。汽缸套有干式汽缸套和濕式汽缸套。干式汽缸套不與冷卻水直接接觸，制造工藝簡單，但內(nèi)、外表面都需要進行精加工，拆裝不方便，散熱不良。濕式汽缸套與冷卻水直接接觸，汽缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和汽缸體接觸，有利于發(fā)動機的冷卻和降溫，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，通常只需要精加工內(nèi)表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，需要一定的措施防止汽缸套與汽缸體結(jié)合部位漏水。1.3機體的結(jié)構(gòu)一般情況下，水冷式機體的結(jié)構(gòu)主要由水套、油道、曲軸支撐座等組成。（1）水套發(fā)動機冷卻水套有開式水套和閉式水套。開式水套是汽缸蓋和汽缸體冷卻水套直接相通，水套與汽缸蓋的結(jié)合面是開放型的。該結(jié)構(gòu)的汽缸體冷卻性能好、體積小、質(zhì)量小，制造相對簡單、成本低。閉式水套是在汽缸體與汽缸蓋的結(jié)合面上設(shè)有冷卻水通道開口，可以保證汽缸體的強度和剛度，使其不易變形，并可進一步提高發(fā)動機功率，但制造工藝復(fù)雜、成本高。（2）主軸頸軸承與軸承支架（下缸體）支撐曲軸的軸承稱為主軸頸軸承或主軸承。一般直列發(fā)動機的主軸頸軸承數(shù)比汽缸數(shù)多一個，如直列四缸機有5個主軸承；對于V形發(fā)動機，由于兩個汽缸對稱布置，可以使用相同的主軸承，如V6發(fā)動機有4個主軸承。由于軸承數(shù)小于汽缸數(shù)，必須增大軸承的寬度和直徑以保證足夠的強度。發(fā)動機功率越大，曲軸的受力和形變越大，對主軸頸支承的剛度要求就越高?，F(xiàn)有的大功率發(fā)動機常將軸承蓋做成一體的軸承支架或?qū)⑤S承蓋與油底殼做成一體的梯形整體式軸承支架等方法來提高主軸頸的剛度。2.曲軸箱汽缸體下部用來安裝和封閉曲軸的部分為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與汽缸體鑄成一體，曲軸軸線與機體下表面在同一平面上的為一般式曲軸箱，便于加工、工藝性好。曲軸軸線高于汽缸體下表面的為龍門式曲軸箱，剛度和強度較好，但工藝性較差。主軸承座孔不分開的為隧道式曲軸箱，其剛度比龍門式更高，但工藝性差。下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，又稱為油底殼。油底殼多由薄鋼板沖壓而成現(xiàn)在也有許多發(fā)動機采用鋁合金鑄造而成。油底殼底部裝有放油螺栓，通常放油螺栓上設(shè)永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。3.汽缸蓋3.1功用和工作條件汽缸蓋是配氣機構(gòu)的安裝基體，也是汽缸的密封蓋，與汽缸及活塞頂部組成燃燒室。汽缸蓋與高溫高壓燃?xì)庵苯咏佑|，承受氣體壓力和汽缸蓋螺栓的預(yù)緊力，具有較大的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷。為了保證汽缸的密封性，汽缸蓋應(yīng)具有足夠的強度、剛度和散熱特性，確保不會產(chǎn)生損壞和較大變形。3.2材料和結(jié)構(gòu)特點現(xiàn)有車用汽油機汽缸蓋基本上都采用鋁合金材料。部分柴油機上也有采用鋁合金材料，一般大功率柴油機汽缸蓋由灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成。汽缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱形零件。其上加工有進、排氣門座孔，氣門導(dǎo)管孔，火花塞安裝孔（汽油機）或噴油器安裝孔（柴油機）。在汽缸蓋內(nèi)還鑄有水套、進排氣道和燃燒室或燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在汽缸蓋上，則汽缸蓋上還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道?，F(xiàn)有轎車直列發(fā)動機大多采用整體式汽缸蓋，即所有汽缸共用一個汽缸蓋，V形發(fā)動機采用分體式汽缸蓋，即V形汽缸的每一側(cè)一個汽缸蓋，有些大功率柴油機還采用單體式或分塊式汽缸蓋，即每個或幾個汽缸共同使用一個汽缸蓋。3.3燃燒室汽缸蓋內(nèi)側(cè)是構(gòu)成燃燒室的重要部分。燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大。對燃燒室基本要求為結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，散熱面積小，使混合氣在壓縮終了時形成一定的氣流運動，提高混合氣燃燒速度。半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短、燃燒速率高、散熱少、熱效率高。允許氣門雙行排列，進氣口直徑較大，充氣效率較高。雖然配氣機構(gòu)較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車發(fā)動機上廣泛應(yīng)用。楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，充氣效率高，配氣機構(gòu)簡單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長。浴盆形燃燒室汽缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進、排氣效果要比半球形燃燒室差。3.4進、排氣道進、排氣道是進、排氣管與燃燒室相連的通道，通過進、排氣門控制打開或關(guān)閉。進、排氣道的形狀與發(fā)動機的性能密切相關(guān)，特別是進氣道的形狀對提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速、改善燃燒都很重要。彎曲氣道形狀阻力較大，跑車常采用直進氣道，柴油機和多氣門汽油機常把進氣道設(shè)計成渦流進氣道等形狀。4.汽缸墊汽缸墊裝于汽缸蓋和汽缸體之間，保證汽缸蓋與汽缸體間的密封，防止發(fā)動機漏氣、漏水或漏油，汽缸墊上有冷卻水和潤滑油流通孔等（二）活塞連桿組活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸承等組成1.活塞活塞是作為一個整體通過鍛造或鑄造成型后加工而成的，通常把活塞分為三個部分，即活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部1.1工作條件及要求活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600~700K，且溫度分布很不均勻?；钊敳砍惺軞怏w壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機高達3~5MPa，柴油機高達6~9MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用?；钊谄變?nèi)以很高的速度（8~12m/s）往復(fù)運動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。所以要求活塞要有足夠的剛度和強度，良好的導(dǎo)熱性，耐高壓、耐高溫、耐磨損，重量輕，盡可能減小往復(fù)慣性力。鋁合金材料基本上滿足上面的要求，因此活塞一般都采用高強度鋁合金。1.2活塞頂部活塞頂部是燃燒室的底部，承受氣體壓力，其形狀、位置和大小與燃燒室的具體形式有關(guān)，要滿足可燃混合氣形成和燃燒的不同要求，活塞頂部形狀有平頂、凸頂和凹頂?shù)?.3活塞頭部和活塞環(huán)槽活塞頭部是活塞環(huán)的安裝部位，常指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上的部分，又稱防漏部?；钊^部具有密封和傳熱的作用，與活塞環(huán)一起密封汽缸，防止可燃混合氣泄漏到曲軸箱內(nèi)，同時將部分熱量通過活塞環(huán)傳遞到汽缸壁。為減少活塞頭部向裙部的傳熱，常采用一定的結(jié)構(gòu)措施，如把油環(huán)槽內(nèi)的回油孔設(shè)計成相對較長的環(huán)槽，具有隔熱的作用。內(nèi)燃機活塞一般有三道槽（上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán)），在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，被油環(huán)從汽缸壁上刮下的機油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件差，一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些。為減少第一環(huán)槽的磨損，需要對其進行耐磨處理或鑲嵌鑄鐵耐磨圈等。1.4活塞裙部活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括裝活塞銷的銷座孔。為了減輕活塞的質(zhì)量，高速發(fā)動機常將活塞銷孔的位置設(shè)計得較為靠上?；钊共繉钊谄變?nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力?；钊共康拈L短取決于側(cè)壓力和活塞直徑。為減小裙部摩擦，有些活塞在裙部涂有石墨層。為減小活塞質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)盡量縮短活塞裙部的長度，但活塞在往復(fù)運動過程中，如果受力不均勻會造成活塞以活塞銷為中心的擺動。為了最大限度地防止這種現(xiàn)象，現(xiàn)代活塞常把與活塞銷孔平行的側(cè)面（兩側(cè)的推力面）下端的長度加長，即拖板式活塞。（1）活塞裙部采用橢圓結(jié)構(gòu)為防止活塞卡住，需要在活塞與汽缸壁間留出一定間隙。然而，間隙過大，冷車時活塞會敲擊汽缸壁，甚至漏氣或竄機油。因此，必須設(shè)法使活塞各部位與汽缸壁之間有大小合適的間隙，可采取的措施主要有：（2）活塞采用錐形結(jié)構(gòu)（3）活塞采用雙金屬組合（4）裙部開絕熱—“膨脹槽”1.5活塞銷偏置在壓縮行程和做功行程中，作用在活塞頂部氣體壓力的水平分力（側(cè)壓力）使活塞壓向汽缸壁。壓縮行程和做功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力，做功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力，活塞在發(fā)動機運行的過程中會敲擊缸壁。因此，必須解決這個問題，有些汽油機把活塞銷孔中心線進行偏置。1.6活塞的冷卻2.活塞環(huán)活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)2.1工作條件及要求活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑困難的條件下工作，特別是第一道環(huán)?；钊h(huán)工作時受到汽缸中高溫高壓燃?xì)獾淖饔?，第一道環(huán)溫度可高達600K，活塞環(huán)在汽缸內(nèi)隨活塞一起高速運動，由于高溫下機油可能變質(zhì)，潤滑條件差，難以保證良好的潤滑，使磨損嚴(yán)重。同時，由于汽缸壁的形狀誤差，活塞環(huán)隨活塞往復(fù)運動時，受到交變應(yīng)力而易折斷。因此，要求活塞環(huán)彈性好、強度高、耐磨損。活塞環(huán)采用的材料有耐熱不銹鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等。2.2氣環(huán)氣環(huán)在自由狀態(tài)下外徑大于汽缸直徑，用專用工具將它與活塞一起裝入汽缸后，外表面緊貼在汽缸壁上，形成第一密封面，活塞環(huán)與環(huán)槽端面形成第二密封面，作用在環(huán)背的氣體壓力也大大加強了第一密封面的密封作用。氣環(huán)密封效果一般與氣環(huán)數(shù)量有關(guān)，漏氣的唯一通道是活塞環(huán)的開口間隙，多道活塞環(huán)的開口相互錯開，形成迷宮似的漏氣通道，由于側(cè)隙、徑向間隙和端隙都比較小、流動阻力大，壓力迅速下降，最后漏入曲軸箱的氣體很少氣環(huán)的開口形狀將直接影響漏氣量，開口形狀有直開口、梯形開口、斜切口等。氣環(huán)的斷面形狀很多，常見的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)等（1）矩形環(huán)矩形環(huán)的斷面為矩形，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于生產(chǎn)，但是矩形環(huán)隨活塞往復(fù)運動時，會把汽缸壁面上的機油不斷送入汽缸中，這種現(xiàn)象稱為氣環(huán)的泵油現(xiàn)象。（2）扭曲環(huán)扭曲環(huán)是在矩形環(huán)的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，使斷面呈不對稱形狀。在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角的稱為內(nèi)切環(huán)，在環(huán)的外圓部分切槽或倒角的稱為外切環(huán)。扭曲環(huán)裝入汽缸后，由于斷面不對稱，產(chǎn)生不平衡力的作用，使活塞環(huán)發(fā)生扭曲變形。（3）錐面環(huán)錐面環(huán)斷面呈錐形，外圓工作面上加工有一個很小的錐面，減小了環(huán)與汽缸壁的接觸面積，提高了表面接觸壓力，利于磨合和密封?；钊滦袝r，便于刮油?；钊闲袝r，由于錐面的“油楔”作用，能在油膜上“飄浮”過去，減小磨損，但不能裝反，否則會引起機油上竄。（4）梯形環(huán)梯形環(huán)斷面呈梯形，工作時梯形環(huán)在壓縮行程和做功行程隨著活塞受側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變位置。這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而折斷，可以延長環(huán)的使用壽命，經(jīng)常應(yīng)用在第一道環(huán)上。（5）桶面環(huán)桶面環(huán)的外圓為凸圓弧形，當(dāng)桶面環(huán)上下運動時均能與汽缸壁形成楔形空間，使機油容易進入摩擦面，減小磨損。由于它與汽缸呈圓弧接觸，對汽缸表面的適應(yīng)性和對活塞偏擺的適應(yīng)性較好，有利于密封。2.3油環(huán)油環(huán)的作用是儲存一部分機油對活塞與缸壁之間進行潤滑并刮除缸壁上多余的機油，防止機油進入燃燒室。油環(huán)有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種類型。3.活塞銷活塞銷連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。3.1工作條件及要求活塞銷用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿或相反?；钊N在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且由于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動角度不大，難以形成潤滑油膜，因此潤滑條件較差。為此活塞銷必須有足夠的剛度、強度和耐磨性，質(zhì)量盡可能小，銷與銷孔應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好的表質(zhì)量。在一般情況下，活塞銷的剛度尤為重要，如果活塞銷發(fā)生彎曲變形，可能使活塞銷座損壞。3.2活塞銷的結(jié)構(gòu)活塞銷的內(nèi)孔有圓柱形、兩段截錐與一段圓柱組合、兩段截錐形等多種形狀。活塞銷的結(jié)構(gòu)形狀很簡單，基本上是一個厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓柱形孔加工容易，但活塞銷的質(zhì)量較大。兩段截錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小，且因為活塞銷所受的彎矩在其中部最大，所以接近于等強度梁，但錐孔加工較難。3.3活塞銷的安裝活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有“全浮式”和“半浮式”。全浮式一般采用活塞銷與活塞銷座孔和連桿襯套都采用間隙配合，發(fā)動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動，活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動，磨損均勻。為了防止“全浮式”活塞銷軸向竄動刮傷汽缸壁，需要在活塞銷兩端裝設(shè)鎖片（或稱卡環(huán)），進行軸向定位?！鞍敫∈健边B接活塞銷與連桿小頭采用過盈配合，裝配時先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷裝入，或把活塞銷進行冷卻后進行安裝。4.連桿組4.1連桿功用及工作條件連桿組連接活塞與曲軸，功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復(fù)運動，連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動，因此在發(fā)動機工作時連桿作復(fù)雜的平面運動。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲等交變負(fù)荷。最大壓縮載荷出現(xiàn)在做功行程上止點附近，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進氣行程上止點附近。在壓縮載荷和連桿組作平面運動時產(chǎn)生的橫向慣性力的共同作用下，連桿體可能發(fā)生彎曲變形。4.2連桿的結(jié)構(gòu)連桿由連桿小頭、連桿桿身和連桿大頭三部分組成（1）連桿小頭（2）連桿桿身（3）連桿大頭（4）V形發(fā)動機連桿4.3連桿螺栓4.4連桿軸瓦（三）曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件等組成。1.曲軸曲軸把活塞連桿組傳來的氣體作用力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力，用以驅(qū)動汽車傳動系統(tǒng)、發(fā)動機的配氣機構(gòu)和其他輔助裝置，如水泵、機油泵、發(fā)電機、風(fēng)扇等。1.1工作條件及要求曲軸高速旋轉(zhuǎn)時，承受周期性變化的氣體作用力，慣性力及其力矩的共同作用，受力大且復(fù)雜，承受彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變載荷的沖擊。因此，曲軸需要保證足夠的剛度和強度，具有良好的抗沖擊載荷能力和抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)疲勞強度，且軸頸應(yīng)有足夠的承壓面，耐磨損和潤滑良好。1.2曲軸的材料及加工曲軸一般由鍛造鋼和球墨鑄鐵加工而成，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進行精加工?，F(xiàn)有汽車發(fā)動機廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時金屬消耗量少，機械加工量也少。為提高曲軸的疲勞強度，消除應(yīng)力集中，軸頸表面應(yīng)進行噴丸處理，圓角處要經(jīng)滾壓處理。1.3曲軸的結(jié)構(gòu)曲軸包括曲軸前端、曲軸后端和多個曲拐。曲軸的前端又稱自由端，裝有正時齒輪驅(qū)動配氣機構(gòu)，還裝有皮帶輪用以驅(qū)動發(fā)電機、風(fēng)扇、水泵、空調(diào)壓縮機等附件，后端又稱為動力輸出端，用于安裝飛輪。（1）曲拐一個連桿軸頸（曲柄銷），左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構(gòu)成一個曲拐，曲軸由若干個曲拐組成，直列發(fā)動機曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)；V形發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)的一半。將若干個曲拐按照一定的相位連接起來，加上曲軸的前端和后端等便組成一根曲軸。（2）主軸頸曲軸通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機汽缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式有全支承和非全支承。（3）連桿軸頸連桿軸頸又稱為曲柄銷，是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和汽缸數(shù)相等，V形發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)等于汽缸數(shù)的一半。發(fā)動機主軸頸和曲柄銷是實心的，為減小曲軸的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性力，有些發(fā)動機的主軸頸或曲柄銷做成空心。（4）曲柄臂和平衡重曲柄臂是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形。曲柄銷偏離曲軸旋轉(zhuǎn)中心，在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中，如果單個曲拐的旋轉(zhuǎn)中心不與曲軸的旋轉(zhuǎn)中心重合，偏離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的部分將產(chǎn)生不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩。雖然對于整個曲軸來說可能是平衡的，但對于曲軸內(nèi)部，特別是主軸承部分將承受較大的力和力矩。曲軸若剛度不夠會產(chǎn)生彎曲變形，引起主軸頸和軸承偏磨。為了減輕主軸承負(fù)荷，改善其工作條件，一般都在曲柄的相反方向設(shè)置平衡重用以平衡發(fā)動機不平衡的離心力和離心力矩，有時尚可平衡一部分往復(fù)慣性力。發(fā)動機平衡重與曲柄是一體的，有些發(fā)動機則單獨制造并用螺釘安裝在曲柄上。1.4曲軸的潤滑1.5曲軸偏置1.6曲柄布置（1）四沖程直列四缸發(fā)動機的點火順序和曲拐布置曲軸轉(zhuǎn)角第一缸第二缸第三缸第四缸0～180°做功排氣壓縮進氣180°～360°排氣進氣做功壓縮360°～540°進氣壓縮排氣做功540°～720°壓縮做功進氣排氣曲軸轉(zhuǎn)角第一缸第二缸第三缸第四缸0～180°做功壓縮排氣進氣180°～360°排氣做功進氣壓縮360°～540°進氣排氣壓縮做功540°～720°壓縮進氣做功排氣（2）四沖程直列六缸發(fā)動機的點火順序和曲拐布置曲軸轉(zhuǎn)角第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0～180°60°做功排氣進氣做功壓縮進氣120°壓縮排氣180°進氣做功180°～360°240°排氣壓縮300°做功進氣360°壓縮排氣360°～540°420°進氣做功480°排氣壓縮540°做功進氣540°～720°600°壓縮排氣660°進氣做功720°排氣壓縮（3）四沖程V形八缸發(fā)動機的點火順序曲軸轉(zhuǎn)角第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸第七缸第八缸0～180°90°做功做功進氣壓縮排氣進氣排氣壓縮180°排氣壓縮進氣做功180°～360°270°排氣做功壓縮進氣360°進氣做功壓縮排氣360°～540°450°進氣排氣做功壓縮540°壓縮排氣做功進氣540°～720°630°壓縮進氣排氣做功720°做功進氣排氣壓縮2.扭轉(zhuǎn)減振器3.主軸承主軸承與連桿軸承一樣，由上、下兩片軸瓦對合而成，承受交變載荷和高速摩擦，應(yīng)具有足夠的抗疲勞強度，且摩擦小、耐磨損和腐蝕。多采用薄壁鋼背軸瓦，內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。4.飛輪飛輪是一個較重的鑄鐵或精沖鋼板圓盤，用螺栓固定在曲軸后端的接盤上，轉(zhuǎn)動慣量大，用來貯存做功行程的能量，克服進氣、壓縮和排氣行程的阻力和其他阻力，使曲軸盡量均勻地旋轉(zhuǎn)。飛輪外緣有與啟動電機驅(qū)動齒輪嚙合的齒圈，供啟動發(fā)動機用。汽車離合器裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū)動件的摩擦面，用來對外傳遞動力。飛輪高速旋轉(zhuǎn)，要進行精確地平衡校準(zhǔn)，以達到靜平衡和動平衡。5.平衡軸現(xiàn)代汽車發(fā)動機特別重視乘坐的舒適性和振動噪聲，須將引起發(fā)動機振動和噪聲的不平衡力和不平衡力矩降低到最小。曲軸的平衡重只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩，而往復(fù)慣性力及其力矩的平衡需采用專門的平衡機構(gòu)。曲柄連桿機構(gòu)往復(fù)慣性力的分析相對較復(fù)雜，常分解為多階往復(fù)慣性力之和。一階往復(fù)慣性力與曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比，二階往復(fù)慣性力與二倍曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比。對于常用的直列四缸機來說，采用平面曲軸，其一階往復(fù)慣性力、一階往復(fù)慣性力矩和二階往復(fù)慣性力矩都平衡，但二階往復(fù)慣性力不平衡。四缸發(fā)動機為了平衡二階往復(fù)慣性力，需采用雙軸平衡機構(gòu)。兩平衡軸與曲軸平行且與汽缸中心線等距，旋轉(zhuǎn)方向相反，轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的2倍。平衡軸上裝有質(zhì)量相同的平衡重，其旋轉(zhuǎn)慣性力在垂直于汽缸中心線方向的分力相互抵消。在平行于汽缸中心線方向的分力合成為與二階往復(fù)慣性力大小相等、方向相反的平衡力，從而大大降低發(fā)動機的振動和噪聲。四.任務(wù)實施五、任務(wù)評價六、思考與練習(xí)1.請你作出四沖程V形六缸發(fā)動機的工作循環(huán)表（點火順序為1-2-4-5-3-6）。七、拓展知識1.汽車輕量化汽車輕量化的主要指導(dǎo)思想：在確保穩(wěn)定提升性能的基礎(chǔ)上，節(jié)能化設(shè)計各總成零部件，持續(xù)優(yōu)化車型譜。汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車質(zhì)量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。汽車輕量化的主要途徑是：（1）汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車結(jié)構(gòu)強度，降低耗材用量；（2）采用輕質(zhì)材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等。（3）采用計算機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。如采用有限元分析、局部加強設(shè)計等。（4）采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。其中，當(dāng)前的主要汽車輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆了解發(fā)動機進氣系統(tǒng)；☆了解發(fā)動機增壓技術(shù)。能力目標(biāo)：☆能區(qū)分渦輪增壓發(fā)動機和自然吸氣發(fā)動機的區(qū)別。一

任務(wù)導(dǎo)入王先生在發(fā)動機數(shù)據(jù)表中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機技術(shù)中有：自然吸氣、渦輪增壓和可變慣性進氣等名詞，不是很清楚，相互之間有什么區(qū)別？請你為王先生解釋?，F(xiàn)在，市場上出現(xiàn)了很多配備小排量增壓發(fā)動機的轎車，讓購車一族在選擇的過程中犯難，小排量渦輪增壓發(fā)動機在保障動力的前提下，較自然吸氣發(fā)動機省油。但是，配備渦輪增壓發(fā)動機的汽車維護費用比配備自然吸氣發(fā)動機的汽車維護費用高出不少。任務(wù)2.1中已經(jīng)學(xué)習(xí)了發(fā)動機的各種分類，已經(jīng)知道了渦輪增壓發(fā)動機和自然吸氣發(fā)動機反映的是發(fā)動機進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式。要給王先生解釋清楚，必須熟悉發(fā)動機的進氣系統(tǒng)。二任務(wù)分析三相關(guān)知識（一）進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)的作用是盡可能多、均勻地向各汽缸供給干凈新鮮空氣。1.進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)有轎車的進氣系統(tǒng)包括進氣導(dǎo)流管、空氣濾清器、進氣總管、節(jié)氣門體和進氣歧管。車外空氣溫度比發(fā)動機罩下的溫度低，一般采用較長的進氣導(dǎo)流管有利于實現(xiàn)從車外吸進密度較大的空氣，同時也有利于應(yīng)用進氣諧振效應(yīng)。電控噴射式發(fā)動機在進氣系統(tǒng)中設(shè)有空氣流量計，有的發(fā)動機還裝有諧振器或可變進氣歧管等。1.1空氣濾清器空氣濾清器的形式很多，按濾清方式可以分為慣性式和過濾式，按是否用機油分為干式和濕式?，F(xiàn)在轎車廣泛使用紙質(zhì)濾芯空氣濾清器，過濾式是根據(jù)吸附原理，引導(dǎo)氣流通過濾芯（如金屬網(wǎng)、絲綿、紙質(zhì)物質(zhì)等），將塵土隔離和粘附在濾芯上，從而使空氣得到濾清。越野汽車工作在多塵條件下，常采用油浴式空氣濾清器，大型載貨汽車和礦山用汽車等，有的使用離心式空氣濾清器或與紙濾芯結(jié)合的雙級濾清器。1.2進氣歧管進氣歧管將來自進氣總管的空氣送到各汽缸所對應(yīng)的進氣道。為了增大進氣量，需控制進氣管道截面積的大小、彎曲程度以及管道內(nèi)表面的形狀，以盡力減小進氣阻力。同時各缸所對應(yīng)進氣歧管內(nèi)氣體流道的長度應(yīng)盡可能相等，確保各缸的進氣量均勻一致。汽車進氣歧管常采用鋁合金、工程塑料等材料加工而成。2可變進氣系統(tǒng)2.1可變長度進氣歧管為了使不同轉(zhuǎn)速下都能充分利用進氣波動效應(yīng)，應(yīng)使進氣歧管長度與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速相匹配?，F(xiàn)代轎車發(fā)動機為了盡量兼顧發(fā)動機在高、低速下都具有較好的經(jīng)濟性和動力性，常采用可變長度進氣歧管技術(shù)，在高轉(zhuǎn)速時用粗短的進氣歧管，在中、低轉(zhuǎn)速時用細(xì)長的進氣歧管。2.2可變截面進氣歧管直噴柴油機和一些直噴汽油機常通過渦流進氣道、切向進氣道和直進氣道不同方式及其組合形成一定的進氣渦流。在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，發(fā)動機最佳渦流比不同。根據(jù)流體力學(xué)的原理，管道的截面積越大，流體壓力差越?。还艿澜孛娣e越小，流體壓力差越大?？梢允拱l(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時使用較大的進氣歧管截面積，提高進氣流量；在低轉(zhuǎn)速時使用較小的進氣歧管截面面積，提高汽缸的進氣負(fù)壓，也能在汽缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。（二）發(fā)動機增壓1.發(fā)動機增壓的作用和類型發(fā)動機增壓是將空氣預(yù)先壓縮后再進入汽缸，可以提高空氣密度、增加進氣量，從而增加發(fā)動機功率，提高發(fā)動機熱效率，降低排放。增壓方式主要有機械增壓、氣波增壓、渦輪增壓和復(fù)合增壓等。2.機械增壓機械增壓是指壓氣機由內(nèi)燃機曲軸通過傳動裝置直接驅(qū)動的增壓方式。機械增壓不增加發(fā)動機排氣背壓，但消耗其有效功率。過多地提高增壓壓力，會使驅(qū)動壓氣機耗功過大，機械效率下降。機械增壓器采用皮帶與發(fā)動機曲軸皮帶輪連接，帶動機械增壓器內(nèi)部葉片，使進氣獲得增壓，與廢氣渦輪增壓相比，其低速增壓效果好。機械增壓器常用的壓氣機為羅茨式壓氣機，由轉(zhuǎn)子（二葉或三葉）、轉(zhuǎn)子軸、傳動輪、殼體和電磁離合器等組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時空氣從壓氣機入口吸入，在轉(zhuǎn)子葉片的推動下空氣被加速，然后從壓氣機出口壓出。3.廢氣渦輪增壓3.1工作原理與結(jié)構(gòu)廢氣渦輪增壓器由渦輪機和壓氣機等部分組成，渦輪機進氣口與排氣歧管相連，渦輪的排氣口接在排氣管上。壓氣機進氣口與空氣濾清器管道相連，壓氣機的排氣口接在進氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪機和壓氣機內(nèi)，二者同軸剛性連接。3.2離心式壓氣機離心式壓氣機結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，在較寬的流量范圍內(nèi)具有較高的效率。離心式壓氣機由進氣道、葉輪、擴壓器和壓氣機蝸殼組成。進氣道的作用是將外界空氣導(dǎo)向壓氣機葉輪，為了降低流動損失，通道為漸縮形?？諝庠陔x心力的作用下沿壓氣機葉片之間所形成的流道從中心流向周邊，并從旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量，使其流速、壓力和溫度均有提高，然后進入擴壓器。擴壓器將壓氣機葉輪出口高速空氣的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。擴壓器一般是一漸擴形的擴壓管，空氣流過擴壓管時，流速降低、壓力升高，大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，溫度上升。壓氣機蝸殼的作用是收集從擴壓器流出來的空氣，將其引導(dǎo)到發(fā)動機的進氣管。壓氣機蝸殼也有一定的擴壓作用，由于從擴壓器出來的空氣仍有較大的速度，在蝸殼中進一步把動能轉(zhuǎn)化為壓力能。3.3渦輪渦輪的工作過程與壓氣機相反，它把發(fā)動機排出廢氣的能量轉(zhuǎn)化為機械功來驅(qū)動壓氣機葉輪。渦輪分為軸流式渦輪、徑流式渦輪和混流式渦輪等。車用增壓器常使用徑流式渦輪，主要由進氣蝸殼、噴嘴環(huán)、工作葉輪等部件組成。進氣蝸殼的作用是把發(fā)動機排出的具有一定能量的廢氣，以盡量小的流動損失均勻地引導(dǎo)到渦輪噴嘴環(huán)的入口。噴嘴環(huán)又稱導(dǎo)向器，流通截面呈漸縮形，燃?xì)馀蛎浖铀俨匆?guī)定的方向進入工作葉輪。工作葉輪與壓氣機葉輪同軸，把氣體的動能轉(zhuǎn)化為機械功向壓氣機輸出。排氣殼收集葉輪排出的廢氣并送入后面的排氣管。為了降低葉輪的背壓，使氣體在葉輪中充分膨脹做功，排氣殼做成一個漸擴形的管道。3.4轉(zhuǎn)子和浮動軸承渦輪機葉輪、壓氣機葉輪和密封套等零件安裝在增壓器軸上，構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高，最高可達200×104r/min以上。因此，轉(zhuǎn)子的平衡非常重要，對增壓器軸承的可靠性也提出了很高的要求。增壓器一般采用全浮式滑動軸承，圓環(huán)狀滑動軸承與軸以及軸承座之間都有間隙，形成雙層油膜。軸承浮在軸與軸承座之間，增壓器工作時軸承也在軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動。3.5增壓器的潤滑和冷卻發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的機油，經(jīng)增壓器中間體上的機油進口流入增壓器，潤滑冷卻增壓器軸和軸承。然后機油經(jīng)中間體上的出口返回發(fā)動機油底殼。汽油機增壓器的熱負(fù)荷大，一些增壓器在中間體的渦輪機側(cè)設(shè)置冷卻水套，并用軟管與發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)相通。冷卻液自中間體上的冷卻液進口流入中間體水套，從冷卻液出口流回發(fā)動機冷卻系統(tǒng)4.復(fù)合增壓在一些內(nèi)燃機上，除了應(yīng)用廢氣渦輪增壓器外，同時還應(yīng)用機械增壓器，即機械渦輪雙增壓系統(tǒng)，又稱復(fù)合增壓。低速時，流向控制閥關(guān)閉，過濾后的空氣流向機械增壓器進行增壓后，再經(jīng)過廢氣渦輪增壓器進行二次增壓，大大提高了低速時的增壓效果。高速時，控制閥打開，機械增壓器停止工作，主要由廢氣渦輪增壓器進行增壓。增壓技術(shù)在柴油機上的應(yīng)用相對較早，汽油機由于受到爆震等因素的制約，增壓技術(shù)的應(yīng)用相對要困難些。但隨著汽油機電控等先進技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的汽油機也采用了增壓技術(shù)。四任務(wù)實施五任務(wù)評價六思考與練習(xí)1.渦輪增壓發(fā)動機在使用的過程有哪些注意事項？七拓展知識1.渦輪增壓發(fā)動機優(yōu)點渦輪增壓的最大優(yōu)點是它可在不增加發(fā)動機排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高發(fā)動機的功率和扭矩。一臺發(fā)動機裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器相比，可增加大約40%甚至更多。2.渦輪增壓發(fā)動機缺點2.1提速問題2.2加速問題2.3啟動機會少3.可變壓縮比技術(shù)薩博（SAAB）開發(fā)的SVC發(fā)動機以改變汽缸壓縮比的方式來達到控制發(fā)動機的燃油消耗量的目的。它的核心就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊，缸體可以沿滑塊的斜面運動，使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發(fā)生變化，改變?nèi)紵业娜莘e，從而改變汽缸壓縮比，如圖2-3-16所示。其壓縮比可從8:1至14:1之間范圍變化。在發(fā)動機小負(fù)荷時采用高壓縮比以實現(xiàn)節(jié)約燃油；在發(fā)動機大負(fù)荷時采用低壓縮比，并輔以機械增壓器以實現(xiàn)大功率和高轉(zhuǎn)矩輸出。SVC發(fā)動機采用5缸1.6排量，汽缸缸68mm，沖程88mm，最大功率166kW，最大扭矩305N·m，綜合工況油耗比常規(guī)發(fā)動機降低30%，并能夠滿足苛刻的歐洲Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆知道汽油的性能及汽油機對混合氣的要求；☆知道現(xiàn)有汽油機燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理。能力目標(biāo)：☆會選擇合適的汽油；☆會說明汽油機混合氣形成的要求；☆會說明電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理；☆會說明直噴式汽油機的結(jié)構(gòu)和工作原理；☆能區(qū)分各種燃油供給系統(tǒng)的優(yōu)缺點。一任務(wù)導(dǎo)入王先生對發(fā)動機數(shù)據(jù)表中的燃油標(biāo)示，供油方式等不是很清楚，請你為王先生解釋。二任務(wù)分析汽油的標(biāo)號是怎樣的？供油方式有多點電噴和直噴，屬于汽油機燃油供給系統(tǒng)，要給王先生解釋清楚，必須熟悉汽油機燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相關(guān)知識（一）汽油的性能及汽油機對混合氣的要求1.汽油的性能汽油是由石油提煉而得的密度小又易于揮發(fā)的液體燃料，由多種碳?xì)浠衔锝M成，是多種烴的混合物，含有約85%左右的碳，15%左右的氫和極少量其他元素。汽油的使用性能指標(biāo)主要是蒸發(fā)性、熱值和抗爆性等。隨著對排放要求的提高，車用汽油的標(biāo)準(zhǔn)也不斷提升。1.1蒸發(fā)性在發(fā)動機中，汽油先從液態(tài)蒸發(fā)成氣態(tài)，并與一定比例的空氣混合成為可燃混合氣后，才能在汽缸中燃燒。高速車用汽油機，形成可燃混合氣的時間很短，一般只有百分之幾秒。汽油蒸發(fā)性的好壞，對于形成的混合氣質(zhì)量有很大的影響。汽油的蒸發(fā)性常通過燃料的蒸餾試驗來測定。將汽油加熱，分別測定蒸發(fā)出10%、50%、90%餾分時的溫度及終餾溫度，分別稱為10%餾出溫度、50%餾出溫度、90%餾出溫度及干點。10%餾出溫度表示汽油輕質(zhì)餾分的多少，此溫度過高則低溫起動性能差，過低則易形成氣阻；50%餾出溫度反映汽油的平均蒸發(fā)性能，過高則對發(fā)動機的加速以及燃料分配的均勻性都不利；90%餾出溫度及干點表示汽油中重質(zhì)餾分的多少，溫度過高時燃料蒸發(fā)不完全，燃燒性能差。汽油機工作時，汽油供給管路可能受熱升溫。當(dāng)溫度升高到使汽油蒸氣壓力達到飽和值，即管路系統(tǒng)壓力時，汽油泵和管路中將產(chǎn)生大量汽油蒸氣泡，阻止液態(tài)汽油暢流，這種現(xiàn)象稱為氣阻。如果汽油流量減少到不足以維持發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致發(fā)動機失速（轉(zhuǎn)速突然下降），甚至發(fā)動機停止工作。發(fā)動機所用的汽油蒸發(fā)性愈強，愈易發(fā)生氣阻。因此，在國產(chǎn)汽油質(zhì)量指標(biāo)中規(guī)定夏季與冬季需要不同的飽和蒸氣壓力。1.2抗爆性汽油的抗爆性是指汽油抵抗爆燃的能力，是汽油的重要性能指標(biāo)。一般用辛烷值表示，辛烷值愈高，抗爆性愈好。辛烷值分研究法辛烷值和馬達法辛烷值兩種，分別是在不同的實驗條件下，由一定比例的異辛烷（抗爆震燃燒能力很強的碳?xì)浠衔?，?guī)定其辛烷值為100）和正庚烷（抗爆震燃燒能力極弱的碳?xì)浠衔?，?guī)定其辛烷值為0）組成混合燃料與被測汽油爆燃程度相等時，混合液中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)即為被測定汽油的辛烷值。我國汽油的牌號就是研究法辛烷值，例如，代號為97（京95）的汽油，其辛烷值不小于97。發(fā)動機選用抗爆性較好的汽油，就可以采用較高的壓縮比而不發(fā)生爆燃，從而提高發(fā)動機的熱效率。選擇汽油的主要依據(jù)是發(fā)動機的壓縮比，壓縮比高的汽油機，一般采用辛烷值高的汽油。1.3熱值燃料的熱值是指lkg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，汽油的熱值約為44000kJ/kg。2.汽油機對可燃混合氣的要求汽油機可燃混合氣形成的時間很短，從進氣行程開始到壓縮行程結(jié)束只有540ms，要形成均勻的可燃混合氣關(guān)鍵在于汽油的霧化和蒸發(fā)程度?？扇蓟旌蠚庑纬删褪瞧挽F化、蒸發(fā)以及與空氣混合的過程。其濃度通常用空燃比或過量空氣系數(shù)表示。2.1空燃比空燃比為可燃混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比。理論上燃油完全燃燒所需要的空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比為理論空燃比，汽油的理論空燃比為14.7?？扇蓟旌蠚獾目杖急刃∮?4.7為濃混合氣，空燃比大于14.7為稀混合氣。3.2過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)為燃燒lkg燃油實際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒lkg燃油的化學(xué)計量空氣質(zhì)量之比，計作λ。λ=1的可燃混合氣即為理論混合氣，λ＜1的為濃混合氣，λ＞1的為稀混合氣。要使混合氣中的汽油完全燃燒，混合氣λ必須大于1。3.汽油發(fā)動機各工況對可燃混合氣濃度的要求汽車發(fā)動機的工況范圍寬廣且變動頻繁，可燃混合氣濃度應(yīng)該隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化調(diào)整。汽車發(fā)動機的工況分為起動過程、穩(wěn)定工況以及過渡工況等，根據(jù)負(fù)荷的大小，發(fā)動機的穩(wěn)定工況分怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷、大負(fù)荷和全負(fù)荷。此外，不同類型的燃油供給系統(tǒng)對混合氣濃度的要求也不同。3.1起動過程發(fā)動機起動時，特別是冷起動時，汽油的霧化和蒸發(fā)條件較差，要求起動時供給非常濃的混合氣，保證混合氣中有足夠的汽油蒸氣，以便順利起動。3.2穩(wěn)定工況（1）怠速和小負(fù)荷（2）中等負(fù)荷（3）大負(fù)荷和全負(fù)荷（4）加速過程（5）減速和制動過程（二）汽油機燃油供給系統(tǒng)的分類按汽油噴射系統(tǒng)的控制方法分為機械控制式、電子控制式及機電混合控制式3種。按噴射部位的不同可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種。（三）現(xiàn)代電控燃油噴射系統(tǒng)1.現(xiàn)代電控燃油噴射系統(tǒng)組成和作用2.燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)可根據(jù)燃油分配管是否有燃油壓力調(diào)節(jié)裝置分為帶回油式和無回油式。帶回油的燃油供給系統(tǒng)油軌內(nèi)壓力變化，噴油壓力恒定，多余的燃油從回油管回到油箱。無回油的燃油供給系統(tǒng)油軌內(nèi)壓力恒定，噴油壓力變化，多余的燃油在汽油濾清器內(nèi)就完成了回流。2.1燃油箱和燃油液面?zhèn)鞲衅?.2電動燃油泵電動燃油泵安裝在燃油箱內(nèi)，將燃油從油箱輸送到發(fā)動機燃油管路，并提供足夠的燃油壓力和富余燃油。電動燃油泵的結(jié)構(gòu)由泵體、永磁電動機和外殼三部分所組成。燃油泵的附加功能有：采用安全閥避免燃油管路阻塞時壓力過分升高，使用單向閥使燃油泵停止工作時密封油路，使燃油系統(tǒng)保持一定殘壓，以便發(fā)動機下次起動容易。2.3燃油油軌燃油油軌（分配管）將汽油均勻、等壓地輸送到各缸噴油器。由于它的容積較大，因此具有儲油蓄壓、減緩油壓脈動的作用。燃油油軌有方形和圓形，上面裝有噴油器和燃油壓力調(diào)節(jié)器，無回油式燃油供給系的燃油分配管上沒有壓力調(diào)節(jié)裝置。2.4油壓脈動緩沖器當(dāng)汽油泵泵油、噴油器噴射及油壓調(diào)節(jié)器的回油平面閥開閉時，都將引起燃油管路中油壓的脈動和脈動噪聲。燃油壓力脈動太大使油壓調(diào)節(jié)器的工作失常。油壓脈動緩沖器的作用就是減小燃油管路中油壓的脈動和脈動噪聲，并能在發(fā)動機停機后保持油路中有一定的壓力，以利于發(fā)動機重新起動。2.5燃油壓力調(diào)節(jié)器有回路燃油供給系統(tǒng)的燃油壓力調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)燃油系統(tǒng)中的燃油壓力，使其與進氣歧管的壓力差大體上保持一個恒定的數(shù)值。它是一個膜片式溢流閥，當(dāng)系統(tǒng)燃油壓力增加，進油口內(nèi)的油壓超過彈簧的預(yù)緊彈力和彈簧室內(nèi)空氣壓力的合力時，膜片被頂起，溢流閥打開，燃油通過壓力調(diào)節(jié)器中央的回油口泄流回到燃油箱，燃油壓力下降，直到閥關(guān)閉。2.6噴油器噴油器的作用是根據(jù)ECU指令，控制燃油噴射量。按噴油口的結(jié)構(gòu)不同，噴油器可分為軸針式和孔式兩種。噴油器主要由濾網(wǎng)、線束連接器、電磁線圈、回位彈簧、銜鐵和針閥等組成，針閥和銜鐵制成一體。3.進氣量的計量3.1空氣流量計（1）翼片式空氣流量計（2）熱線式空氣流量計（3）熱膜式空氣流量計（4）光電檢測渦流式空氣流量計3.2進氣管壓力傳感器3.3節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門軸上，與節(jié)氣門聯(lián)動。其功用是將節(jié)氣門的位置或開度轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給電控單元，作為電控單元判定發(fā)動機運行工況的依據(jù)。節(jié)氣門位置傳感器有開關(guān)型和線性輸出型兩種。3.4進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器通常安裝在空氣流量計上，用來測量進氣溫度，并將溫度變化的信息傳輸給電控單元作為修正噴油量的依據(jù)之一。進氣溫度傳感器內(nèi)部是一個熱敏電阻，空氣溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，反之亦然。4.轉(zhuǎn)速和相位測量4.1曲軸轉(zhuǎn)速和位置傳感器（1）磁感應(yīng)曲軸位置傳感器（2）光電式曲軸位置傳感器（3）霍爾式曲軸轉(zhuǎn)速和位置傳感器該傳感器由霍爾元件、永久磁鐵和帶缺口的葉片組成?；魻栐菐в屑呻娐返陌雽?dǎo)體基片，當(dāng)把霍爾元件置于磁場中并通以電流，使電流方向與磁場方向垂直。這時霍爾元件將在垂直于電流及磁場的方向產(chǎn)生霍爾電壓。改變磁場強度可以改變霍爾電壓的大小，磁場消失霍爾電壓為零。4.2凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器（CPS）又稱為汽缸識別傳感器（CIS），為了區(qū)別于曲軸位置傳感器（CPS），凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別汽缸1壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機起動時識別出第一次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別哪一個汽缸活塞即將到達上止點，所以稱為汽缸識別傳感器。凸輪軸位置傳感器也稱相位傳感器。不同電控系統(tǒng)的相位傳感器形式和原理也不盡相同，主要有磁電式和霍爾式。5.特殊工況控制5.1啟動控制5.2怠速控制5.3急加速和急減速急加速會引起進氣歧管內(nèi)壓力增大，燃油的氣化率降低，進氣管道內(nèi)的油膜增加。噴射的燃油有一部分會凝聚在管道壁上，在短時間內(nèi)使吸入汽缸的混合氣變稀，直到油膜重新穩(wěn)定為止。突然減速的情況剛好相反，會使得混合氣變濃。此外，在動態(tài)情況下，進氣管內(nèi)壓力變化會導(dǎo)致壓力傳感器或質(zhì)量流量計不能真實反映汽缸進氣量的變化。因此，在加速和減速過程中需要進行相應(yīng)的燃油修正。在汽車行駛中，駕駛員快速松開加速踏板（節(jié)氣門全閉）減速時，一般將燃油供應(yīng)切斷使發(fā)動機倒拖，發(fā)動機降到一定轉(zhuǎn)速后再恢復(fù)噴油。倒拖斷油可以節(jié)省燃油，但在長時間滑行斷油后，催化器中充滿氧氣，不利于NOX的轉(zhuǎn)化，需要用過濃的混合氣將其中的氧氣快速消耗掉。6.電子節(jié)氣門6.1電子節(jié)氣門組成6.2電子加速踏板6.3帶有電子節(jié)氣門的發(fā)動機管理系統(tǒng)（四）直噴式汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)1.直噴式汽油機的特點直噴汽油機采用內(nèi)直噴技術(shù)，就是將燃油噴嘴安裝于汽缸內(nèi)，直接將燃油噴入汽缸內(nèi)與進氣混合。噴射壓力相比得到了提高，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例控制噴油并與進氣混合，并且消除了缸外噴射的缺點。例如由于汽油的氣化作用，燃燒室溫度降低，從而提高充氣系數(shù)。溫度降低后，可以采用更大的壓縮比且不易產(chǎn)生早燃、爆燃等不正常燃燒現(xiàn)象，并徹底消除了回火現(xiàn)象的發(fā)生。同時，由于對噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制以及活塞頂形狀等進行了特別的設(shè)計，使油氣能夠在整個汽缸內(nèi)充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率更高。2.直噴汽油機的燃油供給系結(jié)構(gòu)燃油系統(tǒng)被分為低壓燃油系統(tǒng)和高壓燃油系統(tǒng)。燃油從低壓油泵輸往高壓油泵并由高壓油泵將燃油壓力提高到1215MPa后送往油軌，最后通過電磁高壓渦流噴油器噴入汽缸。當(dāng)燃油壓力傳感器檢測到燃油蓄壓器的壓力超過燃油壓力特性場中該工況下的設(shè)定值時，ECU傳輸指令使裝在燃油蓄壓器上的燃油壓力控制閥讓多余的燃油泄漏，借此實現(xiàn)燃油壓力閉環(huán)控制。為了盡可能減少油箱受熱，多余的燃油不流回油箱2.1低壓油泵低壓油泵是一電動泵，并聯(lián)一個機械式燃油壓力調(diào)節(jié)器，出口壓力0.35~0.45MPa。2.2高壓油泵高壓油泵由發(fā)動機的凸輪軸驅(qū)動，在低壓油泵產(chǎn)生的0.35~0.45MPa基礎(chǔ)上將燃油壓力提高到12~15MPa。MED7的汽油直接噴射系統(tǒng)采用多柱塞泵。多柱塞泵的三個柱塞泵組件在凸輪軸的徑向上等間隔排列。柱塞數(shù)目越大，流量脈動越小。當(dāng)凸輪軸帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，偏心凸輪推動泵柱塞運動，三個位置相隔120°的泵柱塞能使得燃油分配管中燃油壓力變化最小化。泵柱塞向下運動時，泵油腔的體積增加，壓力下降，當(dāng)空心泵柱塞中的壓力大于泵油腔中的壓力時，進油閥打開，燃油流入泵油腔；當(dāng)泵柱塞向上運動時，泵油腔中的壓力上升且進油閥關(guān)閉；當(dāng)泵油腔中的壓力大于燃油分配管中的壓力時，出油閥打開，燃油被輸送至燃油分配管。2.3油軌油軌用鋁材料制成管狀，上面有很多開口用于連接高壓油泵、噴油器、燃油壓力傳感器和燃油壓力控制閥。由于周期性的噴油和高壓油泵流量的脈動造成油軌的壓力脈動，油軌需要有足夠的柔度以阻止這種壓力脈動，柔度主要取決于燃油的可壓縮性和油軌的容量。同時油軌的壓力必須按照發(fā)動機的要求迅速地得到調(diào)整，所以油軌也必須保證足夠的剛度。2.4燃油壓力傳感器燃油壓力傳感器用于測定油軌中的壓力。采用焊入式的不銹鋼膜片作為傳感元件，測量電阻以薄膜技術(shù)植入其中。調(diào)節(jié)電路、補償電路和對比例信號輸出進行評價的電路均集成于傳感器殼體內(nèi)。2.5燃油壓力控制閥燃油壓力控制閥在發(fā)動機的整個運行范圍內(nèi)按照特性場數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，而不依賴于油泵供油量和噴油器噴射油量的大小2.6電磁高壓渦流噴油器噴油器的任務(wù)是在受控狀態(tài)下并根據(jù)操作模式的要求盡快地使得燃油霧化。它直接安裝在缸蓋上，并與油軌連接。噴油器在在分層充氣模式中燃油集中在火花塞的周圍；而在均質(zhì)稀薄充氣模式和均質(zhì)模式中，霧化的燃油均勻地分布在整個燃燒室中。噴油器的構(gòu)造對油束特性有明顯的影響。噴油器有多孔型和渦流型等。四任務(wù)實施五任務(wù)評價六思考與練習(xí)七拓展知識1.汽車動力裝置及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆知道我國的排放標(biāo)準(zhǔn)；☆知道排放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；☆知道排放污染凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。能力目標(biāo)：☆能解釋隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，排放凈化系統(tǒng)的技術(shù)改進。一.任務(wù)導(dǎo)入王先生在研究發(fā)動機數(shù)據(jù)表時對于排放標(biāo)準(zhǔn)和達到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的方法不是很清楚，請你進行解釋。二.任務(wù)分析從世界范圍看，空氣污染的一個重大原因是汽車尾氣。汽車尾氣中含有一氧化碳、氮氧化物以及對人體產(chǎn)生不良影響的其他一些固體顆粒，尤其是含鉛汽油，對人體的危害更大。我國在20世紀(jì)80年代就開始實施汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，隨著標(biāo)準(zhǔn)的要求越來越高，汽車排放污染凈化手段也越來越多。要給王先生解釋清楚疑點，必須對排放系統(tǒng)和排放凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有一定的了解。三.相關(guān)知識（一）排放標(biāo)準(zhǔn)1.我國的排放標(biāo)準(zhǔn)從20世紀(jì)80年代初期開始采取了先易后難分階段實施的具體方案，其具體實施至今主要分為四個階段（國I、國II、國III、國IV）。1.1第一階段排放標(biāo)準(zhǔn)1.2第二階段排放標(biāo)準(zhǔn)1.3第三階段排放標(biāo)準(zhǔn)1.4第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)2.歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)3.排放OBD標(biāo)準(zhǔn)（二）排氣系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)發(fā)動機排氣系統(tǒng)應(yīng)盡可能多地把燃燒后的廢氣排出汽缸，同時還兼具排氣消聲、廢氣凈化等功能。直列發(fā)動機在排氣行程時，缸內(nèi)的廢氣經(jīng)排氣門進入排氣道和排氣歧管，進入排氣管、催化轉(zhuǎn)換器和消聲器，最后由排氣尾管排到大氣中，這種排氣系統(tǒng)為單排氣系統(tǒng)。V形發(fā)動機有兩個排氣歧管，一些V形發(fā)動機仍采用單排氣系統(tǒng)，通過一個叉形管將兩個排氣歧管連接到一個排氣管上。有些V形發(fā)動機采用兩個單排氣系統(tǒng)，即每個排氣歧管各自都連接一個排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消聲器和排氣尾管，這種布置形式為雙排氣系統(tǒng)。雙排氣系統(tǒng)降低了排氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力，使發(fā)動機排氣更為順暢，汽缸中殘余的廢氣較少，可以充入更多的空氣或可燃混合氣，使發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)提高。1.排氣歧管排氣歧管，一般由鑄鐵或球墨鑄鐵制造。近年來，采用不銹鋼排氣歧管的汽車愈來愈多，主要是不銹鋼排氣歧管質(zhì)量小，耐久性好，同時內(nèi)壁光滑且排氣阻力小。2.消聲器由于發(fā)動機排氣具有間歇性，在排氣管內(nèi)會引起排氣壓力的脈動。排氣的溫度、壓力和速度也很高，具有一定的能量，將其直接排放到大氣中，將產(chǎn)生強烈的、頻譜比較復(fù)雜的噪聲。消聲器通過逐漸降低排氣壓力并衰減排氣壓力的脈動，使排氣能量和排氣脈動耗散，從而降低排氣噪聲。排氣消聲器的基本結(jié)構(gòu)形式有吸收式、擴張式、共振式和干涉式等，實際消聲器是多種基本形式的組合（三）汽車排放污染物及凈化1.汽車排放污染物汽油機從排氣管排出的氣體除原來空氣中所包含的N2外，大部分是完全燃燒產(chǎn)物CO2和H20，還包括一些污染物CO，HC和NOx等。CO是不完全燃燒的產(chǎn)物，在汽油機中，CO主要由于混合氣較濃；排出HC的原因主要是低溫缸壁的冷卻作用、電火花微弱不能點燃混合氣而失火、氣門重疊期間新鮮混合氣的流出、曲軸箱竄氣和燃油的蒸發(fā)等生成的不完全燃燒產(chǎn)物和未燃烴。NOX是在燃燒過程的高溫條件下生成的，其生成量取決于氧的濃度、溫度及反應(yīng)時間。溫度越高、氧濃度越大，生成的NOX越多。柴油機也同樣有CO、HC、NOX等廢氣產(chǎn)生，與汽油機相比，柴油機的平均過量空氣系數(shù)大，燃燒相對較完全，CO、HC也相對較少。由于柴油機在燃燒過程中局部溫度很高，并有過量空氣，NO，產(chǎn)生量相對較多。柴油機混合氣沒有汽油機混合均勻，總有部分燃料不能完全燃燒，分解為以C為主體的微粒，對人體的呼吸極為有害。炭煙由多孔性粒狀物構(gòu)成，是柴油在高溫缺氧區(qū)脫氫反應(yīng)所致。2.發(fā)動機排放污染物的凈化發(fā)動機排放污染物的凈化方法可以分為兩大類：機內(nèi)凈化和機外凈化。2.1機內(nèi)凈化機內(nèi)凈化是通過優(yōu)化工作過程，改善可燃混合氣的品質(zhì)和燃燒狀況，徹底減少有害氣體，使排氣中的有害氣體減至最少。2.2機外凈化（1）催化轉(zhuǎn)換在排氣管中安裝催化轉(zhuǎn)換器，當(dāng)排放污染物進入排氣管，流經(jīng)催化轉(zhuǎn)換器后，在催化劑的作用下將CO、HC和NOX轉(zhuǎn)換為對人體無害的氣體。催化轉(zhuǎn)換器有氧化催化轉(zhuǎn)換器、還原催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器。三元催化轉(zhuǎn)換器以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NO、還原為N2和O2，同時CO和HC被氧化為CO2和H2O，是常用的催化轉(zhuǎn)換器三元催化轉(zhuǎn)換器多用金屬外殼封閉，中間加有隔熱減振層。將帶有很多小孔的蜂窩狀陶瓷作為載體，表面有一層薄的氧化鋁中間鍍層，再在其上鍍以催化劑，催化劑大多用鉑、鈀、鍺等貴金屬。催化轉(zhuǎn)換器的使用有一定的要求：①由于鉛會使催化劑失效，要求使用無鉛汽油。②溫度超過350℃時才起催化反應(yīng)，溫度較低時轉(zhuǎn)換效率急劇下降。③發(fā)動機的混合氣濃度必須始終保持在理論空燃比，只允許極小的偏差才能有較好的轉(zhuǎn)換效果，長期過濃或過稀都會使三元催化轉(zhuǎn)換器失效。（2）二次空氣在發(fā)動機冷啟動和暖機過程中，混合氣比較濃，并且由于催化轉(zhuǎn)換器的溫度太低催化轉(zhuǎn)換過程不能較好地完成。為了使催化轉(zhuǎn)換器的溫度盡快升高，可采用推遲點火、電加熱和二次空氣噴射等方法。二次空氣噴射就是在每缸排氣門后面輸入空氣，可使高溫廢氣中的HC和CO在排氣管中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生的熱量使催化轉(zhuǎn)換器盡快升溫。二次空氣噴射系統(tǒng)，一般由二次空氣泵、繼電器、電磁閥、單向閥等組成?？諝饨?jīng)過濾器過濾后由二次空氣泵加壓，然后由單向閥等流向控制元件進入排氣管或排氣道。為防止高溫排氣進入二次空氣系統(tǒng)，單向閥在背壓較高時關(guān)閉，阻止廢氣倒流。（3）排氣再循環(huán)排氣再循環(huán)（EGR）就是通過回引部分廢氣與新鮮空氣共同參與燃燒反應(yīng)，利用廢氣中含有的大量惰性氣體（CO2、N2、H2O等）具有較高的比熱容特性，降低燃燒溫度，從而達到降低NOX的目的。當(dāng)這些不活潑氣體被吸入燃燒室后，燃燒狀況就會發(fā)生改變。大量的N2和CO2起到了稀釋汽缸內(nèi)反應(yīng)氣體的作用，從而減慢了燃燒反應(yīng)速度，降低了最高燃燒溫度。高熱容量的水蒸氣和CO2氣體溫度上升需吸收較多的熱量，有效地降低了汽缸內(nèi)的燃燒溫度，使NOX生成量減少。外部EGR系統(tǒng)利用專門的管道將廢氣引入進氣管，使廢氣與新鮮充量在進入汽缸前充分混合。它可以通過電控系統(tǒng)精確控制EGR率，優(yōu)化發(fā)動機性能，還可以在外部系統(tǒng)中通過加裝EGR冷卻器有效降低燃燒溫度。再循環(huán)的廢氣量由EGR閥自動控制，當(dāng)EGR閥開啟時，部分廢氣將從排氣門經(jīng)排氣再循環(huán)通道進入進氣歧管。EGR閥分機械式和電控式兩種，其中機械式主要有直接控制式EGR閥和正背壓式EGR閥。直接控制式EGR閥，進氣管真空度經(jīng)真空傳送管傳入膜片室。當(dāng)真空度較小或沒有時，在膜片彈簧的作用下，錐閥將排氣再循環(huán)通道關(guān)閉。真空度較大時，膜片、膜片推桿和錐閥一起上升，將排氣再循環(huán)通道打開。正背壓式EGR閥，通氣膜片上有一通氣孔。當(dāng)通氣閥打開時，膜片室與大氣連通。發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低或節(jié)氣門開度很小時，排氣壓力不大，不足以克服通氣閥彈簧彈力而使通氣閥打開，膜片室與大氣繼續(xù)連通，傳遞到膜片室的真空度減弱或消除，錐閥保持關(guān)閉。排氣壓力增大時，膜片被推動向上并將通氣閥關(guān)閉，使膜片室與大氣的通路隔斷，進氣管真空度傳到膜片室，吸引膜片、膜片推桿和錐閥上升，排氣再循環(huán)通道開啟。一般發(fā)動機EGR系統(tǒng)通過電磁式EGR控制閥來控制EGR背壓，從而控制EGR閥的開度和排氣再循環(huán)量，也有發(fā)動機直接通過電控式EGR閥來控制排氣再循環(huán)量。EGR降低了發(fā)動機的有效功率，甚至導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定且失火率增加。通常要求在怠速下不進行排氣再循環(huán)。隨著負(fù)荷的增加逐漸增加排氣再循環(huán)量，在全負(fù)荷和高速下，為了使發(fā)動機有足夠的動力性，也不進行排氣再循環(huán)。（4）燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)汽油箱內(nèi)的汽油隨時都在蒸發(fā)氣化，由于油箱不可能密封，且需要有調(diào)節(jié)油箱壓力的裝置，汽油蒸氣一旦進入大氣，將造成環(huán)境污染和燃油浪費。所以，必須嚴(yán)格控制汽油的蒸發(fā)。汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)將汽油蒸氣收集和儲存在炭罐內(nèi)，在發(fā)動機工作時將其送入汽缸燃燒?，F(xiàn)代車用發(fā)動機采用電子控制汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)。炭罐與油箱連接，內(nèi)部裝有活性炭，來自油箱的燃油蒸氣經(jīng)過壓力控制閥進入炭罐。炭罐控制閥安裝在炭罐至進氣歧管的真空管路上，用于控制燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)再生氣流的流量?？刂破骺刂铺抗蘅刂崎y打開，由于進氣歧管的真空作用，新鮮空氣經(jīng)通風(fēng)口被吸入，與炭罐中飽和的燃油蒸氣形成再生氣流，重新引入發(fā)動機進氣管。控制器根據(jù)發(fā)動機工況的不同，改變輸送給炭罐控制閥電磁線圈脈沖信號的占空比，從而對再生氣流的流量進行控制，該流量還受兩端壓力差的影響。節(jié)流閥可以確保排空活性炭罐。（5）強制曲軸箱通風(fēng)（PCV）發(fā)動機工作時，有部分可燃混合氣和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由汽缸竄入曲軸箱內(nèi)從而導(dǎo)致曲軸箱內(nèi)壓力升高、機油加速變質(zhì)。這些氣體中含有HC及其他污染物，不能直接排放到大氣中?，F(xiàn)代車用發(fā)動機采用強制曲軸箱通風(fēng)將曲軸箱內(nèi)的竄氣引入到進氣系統(tǒng)，然后進入燃燒室燒掉。在PCV系統(tǒng)中，控制元件是PCV閥，其上端出口接進氣管，下端進口接曲軸箱。一些發(fā)動機PCV閥常直接安裝在汽缸蓋罩上，進行曲軸箱通風(fēng)。它根據(jù)發(fā)動機工況的變化，自動調(diào)節(jié)曲軸箱通風(fēng)氣體流量。如果機油隨曲軸箱通風(fēng)進入到燃燒室，會使機油油耗增加，造成發(fā)動機積炭等現(xiàn)象。因此，需要采取一些使油氣分離的結(jié)構(gòu)措施，減小隨通風(fēng)而消耗的機油量。如在汽缸蓋罩或其他部位設(shè)計一定的迷宮結(jié)構(gòu)，使機油小液滴在通過迷宮時滯留在壁面上，然后流回油底殼。四任務(wù)實施五任務(wù)評價六思考與練習(xí)七拓展知識柴油機顆粒物排放凈化1.顆粒捕集器顆粒是柴油機排放的突出問題。對車用柴油機排氣微粒的處理，主要采用顆粒捕集器（DPF）。顆粒捕集器過濾體的濾芯由多孔陶瓷制造，具有較高的過濾效率。排氣穿過多孔陶瓷濾芯進入排氣管，顆粒則滯留在濾芯上。捕集器工作一段時間后，需及時清除積存在濾芯上的顆粒，以恢復(fù)過濾體的工作能力和減小排氣阻力。為此，常在過濾體入口處設(shè)置一個燃燒器，通過噴油器向燃燒器內(nèi)噴入少量燃油，并供入二次空氣，利用火花塞或電熱塞將其點燃，將滯留在濾芯上的顆粒燒掉。2.催化再生催化再生技術(shù)是一種連續(xù)再生的方法（CRT）。將催化器與捕集器集成一整體，在過濾體的表面浸漬催化劑，此時，顆粒捕集器對顆粒的捕集與過濾體的再生同時進行。柴油機排出的廢氣首先經(jīng)過一個氧化催化器，在CO和HC被凈化的同時，NO被氧化成NO2。NO2本身是化學(xué)活性很強的氧化劑，在DPF中，NO2與顆粒進行氧化反應(yīng)，變成CO，NO氣態(tài)排出，大大降低了顆粒排放?，F(xiàn)代柴油機的排氣后處理要求越來越嚴(yán)格，常采用多種方式組合的形式。一些發(fā)動機采用四元凈化方法。第一級為氧化催化器，主要將CO和HC氧化為CO2和H2O，部分NO被氧化成NO2。第二級為連續(xù)再生捕集器（CRT），完成對顆粒的捕集和過濾體再生。第三級為選擇性催化還原（SCR）轉(zhuǎn)化器，將還原劑氨或尿素噴入廢氣流，使NOX還原為N2。第四級為二級氧化催化器，去除廢氣中夾帶的氨。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：☆了解配氣機構(gòu)的組成；☆了解配氣相位；☆了解可變配氣相位技術(shù)。能力目標(biāo)：☆說出配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理；☆說出可變配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理。二任務(wù)分析一任務(wù)導(dǎo)入DOHC是雙凸輪軸配氣機構(gòu)的簡稱，要搞清楚EcotecDVVT的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理，必須對配氣機構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理熟悉，進而知道可變配氣機構(gòu)的類型、組成和結(jié)構(gòu)。三相關(guān)知識（一）配氣機構(gòu)的作用配氣機構(gòu)的作用是按照發(fā)動機每一汽缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關(guān)閉各汽缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入汽缸，廢氣得以及時從汽缸排出。在壓縮與膨脹行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的混合氣，對于柴油機而言是純空氣。（二）配氣機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)氣門式配氣機構(gòu)由氣門組和氣門傳動組兩部分組成?，F(xiàn)有汽車發(fā)動機均采用頂置氣門，即進、排氣門置于汽缸蓋內(nèi)，倒掛在汽缸頂上。（三）配氣機構(gòu)的類型1.按凸輪位置分有凸輪軸頂置式、凸輪軸下置式和凸輪軸中置式2.按傳動方式分有鏈條傳動、齒形帶傳動和齒輪傳動3.按每缸氣門數(shù)