发动机构造教案.docx

发动机构造教案.docx

《发动机构造教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发动机构造教案.docx（114页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

发动机构造教案

汽车概述

汽车是以发动机为动力，装有其它装置，能在地面上行驶得现代化交通运输工具。

汽车是我军的重要装备，是战斗兵器的一部分，是战时后勤保障和平时生活保障及训练得重要力量。

汽车工业是国家的支柱产业，是一个国家工业发展水平的标志。

随着我国汽车工业的发展,我军的汽车装备也不断改善和更新。

学好汽车构造，对我国汽车工业的发展，对我军汽车的使用和管理有着重要意义。

一、汽车类型

根据国家标准GB3730.1—88，按用途分类：

1.货车（按最大总质量分）：

（指汽车自身质量加上额定装载质量的总和）

（1）微型货车：

最大总质量≤1.8吨。

（2）轻型货车：

1.8—6吨

（3）中型货车：

6—14吨装载4—6吨

（4）重型货车：

≥14吨装载8吨以上

2.越野汽车

以n×m分：

n——汽车全部车轮数（不是轮胎）；

m——汽车驱动车轮数；

按最大总质量分：

（1）轻型越野汽车：

最大总质量≤5吨BJ2020。

（2）中型越野汽车：

5—13吨

（3）重型越野汽车：

13—24吨

（4）超重型越野汽车：

>24吨

3.自卸汽车（按最大总质量分）：

（1）轻型自卸汽车：

最大总质量≤6吨。

（2）中型自卸汽车：

6—14吨。

（3）重型自卸汽车：

≥14吨。

4.牵引汽车

专门或主要用于牵引挂车的汽车。

5.专用汽车（按结构特点可分）：

厢式汽车、罐式汽车、起重举升汽车、自卸汽车、仓栅式汽车和特种结构汽车。

6.客车（按长度分）：

（1）微型客车：

客车总长度≤3.5ｍ。

（2）轻型客车：

3.5—7ｍ。

（3）中型客车：

7—10ｍ。

（4）大型客车：

10—12ｍ。

（5）特大型客车：

绞接客车和双层客车。

7.轿车（按发动机排量分）：

（1）微型轿车：

发动机的排量≤1L。

（2）普通级轿车：

1—1.6L。

（3）中级轿车：

1.6—2.5L。

（4）中高级轿车：

2.5—4L。

（5）高级轿车：

>4L。

二、汽车编号规则（GB9417-88）

1.汽车产品型号的构成

由企业代号、车辆类别代号、主参数代号、产品序号及企业自定代号组成。

对专用汽车及专用半挂车还应增加专用汽车分类代号。

2.各参数的表示方法

（1）企业代号

由2-3个汉语拼音字母组成。

CA：

一汽；EQ：

二汽；BJ：

北京；SX：

陕西；

JN：

济南；SH：

上海；TJ：

天津；CQ：

四川。

（2）车辆类别代号　

用一位阿拉伯数字表示。

1—货车；2—越野车；3—自卸汽车；4—牵引汽车；5—专用汽车；6—客车；7—轿车。

（3）汽车主参数代号

用两位阿拉伯数字表示，表明车辆主要特征。

载货汽车、越野汽车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车及半挂车表示汽车的额定最大质量（ｔ）；

客车表示车辆的长度（ｍ），当车长＜10ｍ时，应精确到小数点后一位，并以长度值的10倍表示；

轿车表示发动机排量（L），应精确到小数后一位，并以其值10倍数表示。

（4）产品序号

用阿拉伯字母依次表示。

（5）专用汽车分类代号

反映车辆结构和用途特征，用汉语拼音字母表示。

X-厢式；G-罐式；Z-专用自卸；T-特种结构；

J-起重举升；C-仓栅式。

（6）企业自定代号

是企业按需要自行规定的补充代号，可用汉语拼音和阿拉伯数字表示。

举例

EQ140——EQ1090。

EQ245——EQ2110E。

CA141——CA1090。

SX250——SX2190。

BJ212——BJ2020，后面有N表示民用横排后座椅，NJ表示军用横排后座椅，NA表示民用双纵排座椅，NAJ表示军用双纵排座椅。

CA770——CA7560。

SQ5090GSY，石家庄汽车厂生产的啤酒运输车，结构特征：

G—罐装；用途特征：

S—食品；Y—液体。

三、汽车的总体构造

由四部分组成：

发动机、底盘、车身和电器设备。

第一章发动机概述

发动机是发出动力的机器。

是一种能量转变为机械能的装置。

发动机是汽车的心脏，是汽车的动力装置，它将燃料的化学能转变为热能，再由热能转变为机械动力，并通过底盘的传动系和行驶系驱动汽车行驶。

发动机的分类与编号

发动机分类

汽车发动机——热力机——内燃机

1860法国雷诺第一台无压缩比内燃机ηt4%

1876德国奥托四行程内燃机ηt12%

1883德国戴姆勒和奔驰高速内燃机

1886德国戴姆勒和奔驰将内燃机用在汽车。

按燃料分：

汽油机、柴油机、天然气机

按活塞运动方式：

活塞往复直线运动；旋转运动

按冲程：

四行程；二行程

按缸数及排列：

单缸；多缸；直立；直卧；V形

按冷却方式：

水冷；风冷

按气门布置；侧置；顶置

按凸轮轴布置：

顶置；上置；下置

按着火方式：

点燃；压燃

按进气方式：

自然吸气；增压进气

按混合气形成方式：

化油器；层状进气；汽油喷射

二.发动机编号（GBJ25－65）

（1）首部：

缸数符号，用数字表示。

（2）中部：

机型系列，用字母表示行程数，用Ｅ表示二行程，不用此符号时表示四行程；用数字表示气缸直径，毫米表示，但不列出小数点后的数字。

（3）尾部：

变型符号，用数字表示顺序，与前面符号短横隔开；用字母表示下列特征：

Q—汽车用；Z—增压；T—拖拉机用；K—复合；

C—船用；F—风冷（无符号为水冷）；J—铁路牵引用。

举例：

492Q、6100Q－1、6135C－1、8120F、8E430Z

第二节发动机常用术语

1.上止点：

活塞顶部距离曲轴中心线最远的位置。

2.下止点：

活塞顶部距离曲轴中心线最近的位置。

3.活塞行程（S）：

上下止点间的距离。

S=2R

4.气缸工作容积（Vh）：

活塞由上止点移动到下止点所扫过的容积。

5.发动机工作容积（发动机排量）（Vl）：

发动机全部气缸工作容积的总和。

6.燃烧室容积（Vc）：

活塞在上止点时，活塞顶上方的容积。

7.气缸总容积（Va）：

活塞在下止点时，活塞顶上方的全部容积。

Va=Vc+Vh。

8.压缩比：

气缸总容积与燃烧室容积之比。

ε=Va/Vc

发动机的工作原理

一、四行程工作原理

（一）四行程汽油机工作原理

1.进气行程：

作用是将汽油和空气混合成的可燃气体吸入气缸。

Pa=75～90kpa，Ta=80～130℃。

2.压缩行程：

作用是提高可燃混合气的压力和温度，为其迅速燃烧创造条件。

Pc=800～1400kpa，Tc=350～450℃。

3.作功行程：

作用是使压缩终了的可燃混合气燃烧后膨胀作功。

Pz=2940～3920kpa，Tz=1800～2000℃。

Pb=300～500kpa，Tb=1200℃。

4.排气行程：

作用是排除气缸内膨胀作功后的废气。

Pr=105～120kpa，Tr=600～900℃。

综上所述：

发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动二周（720℃），进、排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。

发动机一个工作循环

每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环。

四行程发动机

发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环

（二）四行程柴油机工作原理

进气行程

吸进纯空气，Ta=300---400K，Pa=80---95kPa

压缩行程

压缩终了压力、温度高于汽油机，Tc=750---950K，Pc=3000---5000kPa

作功行程

活塞接近上止点，喷油器高压喷油，形成混合气自然。

Tz=1800---2200K，Pz=6000---9000kPa;Tb=1000—1200K，Pb=200—400kPa。

排气行程

由于ε大，膨胀充分，排气终了压力温度较低。

Tr=700---900K，Pr=105---120kPa。

（三）汽油机与柴油机比较

混合气形成方式不同：

汽---外部混合

柴---内混合

2．燃烧方式不同：

汽---点燃式

柴---压燃式

性能不同：

汽：

转速高，重量轻，噪音小，

经济性差

柴：

相反

二行程工作原理

曲轴转一周，活塞往复两个行程完成一个工作循环，称为二行程发动机。

二行程汽油机工作原理

二行程汽油机缸壁有：

排气孔、进去孔、换气孔。

活塞自下止点向上止点运动（进气、压缩）

活塞上方压缩，活塞下方进气。

2、活塞自上止点向下止点运动（作功、排气）

活塞上方作功，然后换气，活塞下方予压缩。

（二）二行程柴油机工作原理（自学）

1、活塞自下向上，进气、压缩；

2、活塞自上向下，作功、排气。

（三）二行程与四行程比较

1.功率提高。

当Va、n、ε相同时，理论上其功率是四行程的二倍，实际提高1.5---1.6倍

2.作功次数多，运转平稳。

3.结构简单，维修方便。

4.废气不易排干净，新气损失大，经济性差。

第四节发动机总体构造

两个机构和五个系统：

曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系（汽油机）和起动系。

本章课后思考题：

1.什么叫上止点、下止点、汽缸工作容积、燃烧室容积、压缩比、发动机排量？

2.内燃机运行中，如果连杆弯曲，压缩比会如何变化?

3.什么叫发动机循环、四行程发动机、二行程发动机？

二行程发动机有何特点？

4.举例说明内燃机的编号规则。

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构受力分析

功用：

气体力→扭矩

塞往复直线运动→曲轴旋转运动

组成：

缸体曲轴；活塞连杆；曲轴飞轮组。

一、气体力P

大小：

P=πD2/4PC

方向：

沿活塞轴线

作功行程：

P--P1（连杆力）---T（切向力）产生扭矩

--R（压紧力）轴瓦磨损

P2（侧向力朝左）缸壁磨损

压缩行程：

（略）

二、惯性力F

大小：

F=ma，

方向：

与加速度方向相反

缸内活塞是不等速的，即：

从上（下）止点开始向下（上）止点运动时，在行程中点时速度达最大。

上半行程a向上活塞换向，连杆受拉

缸体振动

下半行程a向下磨损加剧

三、离心力Fc

大小：

Fc=mRω2

方向：

沿曲柄半径向外

Fc--Fcx（水平力）曲轴磨损变形

--Fcy（垂直力）缸体振动

第二节缸体曲轴箱组

作用：

承受发动机负荷，安装机件

组成：

气缸体、气缸盖、气缸衬垫和曲轴箱等。

一、气缸体

（一）作用：

主体骨；支承所有运；安装所有附件

要求：

（1）足够的刚度和强度

（2）耐磨、耐热、耐腐蚀

（3）结构紧凑、轻巧

材料；

（1）多为优质灰铸铁，如CA6102Q、EQ6100Q--

（2）铝合金，BJ492Q

（3）合金铸铁BJ2021发动机采用。

（二）结构形式

1、一般式

曲轴轴线与曲轴箱下表面在同一平面，BJ492Q

简单紧凑、高度小、重量轻、刚度差

2、龙门式

曲轴轴线高于曲轴箱下表面，EQ6100Q、CA6102Q

刚度好、密封简单

3、隧道式

为便于安装滚柱轴承支承曲轴的，JN6135Q。

长度短、重量大、结构复杂

按气缸排列形式：

直列式；双列式（V形）；卧式。

二、气缸套

（一）作用：

活塞运动的支承和导轨。

（二）结构形式

1、干式缸套

不直接与冷却水接触的缸套。

6102Q、6100Q

刚度好，不易漏水漏气

冷却效果差，拆装困难

2、湿式缸套

直接与冷却水接触的缸套。

492Q、柴油机

冷却效果好，拆装方便

刚度差，密封困难。

三、气缸盖和气缸垫

（一）汽缸盖

1、功用

封闭气缸上部，并与活塞顶、气缸等构成燃烧室。

2、结构形式

整体式、分开式（6100Q三缸一块）

3、气缸盖与缸体的结合

螺栓拧紧顺序：

从中间向两边分几次拧紧。

（2）铸铁缸盖，冷态下拧紧一次，热态下再拧紧一次。

（3）铝合金缸盖，冷态下拧紧一次既可。

（二）气缸垫

作用：

保证密封

结构形式

（1）金属——石棉板（492Q）

（2）复合式（6102Q）

（3）低碳钢BJ2021采用了单片光整冷轧

四、燃烧室

（一）盆形BJ492Q、EQ6100Q—1

结构简单、紧凑；

火焰传播时间短，速度较快，不易爆震；

充气性能受影响。

（二）楔形CA6102Q、BJ2021、红旗、上海

结构简单、紧凑；

进气涡流好；

气门较大，充气性好；

个别部位燃烧不好。

（三）半球形42G4

结构更紧凑、火焰行程短，散热少，不易爆震；

有利于燃烧，排放好；

便于使用大气门、多气门；

低速大负荷时燃烧受影响，结构复杂

五、发动机的支承（自学）

1．三点支承

汽油机多用，EQ1090、CA1091是一点前，二点后，BJ2020是二点前，一点后。

2．四点支承

柴油机多用，前二，后二

活塞连杆组

作用:

将气体力传给曲轴

组成:

活塞、连杆、活塞环、活塞销等

一、活塞

（一）作用

构成燃烧室，承压、传力、密封与传热。

（二）工作条件与要求：

高温————刚度好、导热好

高压————刚度好

高速往复运动——重量轻

润滑条件差——耐磨

（三）材料

1、铝合金：

重量轻、导热性好、热胀大、强度差

2、铸铁

（四）构造

1、顶部——承压并构成燃烧室。

（1）平顶

结构简单、制造方便。

（2）凹顶（CA6102Q、BJ2021）

有利于混合气的形成；

防止气门与活塞相碰；

调整压缩比。

（3）凸顶（用于半球形燃烧室）

有利于二行程汽油机排气。

2、头部——安装活塞环。

改善散热结构措施：

（1）热流形变截面

使散热均匀

（2）第一道环槽镶耐热护圈

防止环槽受热断裂、磨损、变形，由铸铁铸成

（3）头部上岸开绝热槽

防止热量向裙部传播。

（4）头部加工多道环形沟槽

防止受热膨胀后卡住。

3、裙部——导向，并承受侧压力

筒形（CA6102Q、EQ6100Q---1）

鞍形（492Q、BJ2021）。

（五）铝合金活塞防止“冷敲热拉”的措施

1．侧表面形状呈上小下大

顶部金属数量多，温度高。

2．裙部呈椭圆（长轴⊥销座）

（1）销座部位金属多，膨胀量大。

（2）侧向力作用。

（3）顶部气体力作用。

3、裙部开横向隔热槽和纵向膨胀槽

CA6102Q、EQ6100Q—1、BJ2021双面横槽；

492Q双面T形槽。

4、销座附近铸入恒范钢片

（六）换向敲击

活塞自上向下运动，侧向力向左；

活塞自下向上运动，侧向力向右；

措施：

活塞销座孔偏左1---2mm（从前面看）

（七）安装方向

由于活塞销偏位，安装时有方向：

CA6102Q----销座处箭头朝前

EQ6100Q—1------顶部缺口朝前

BJ492Q--------销座部位有“前”或“后”

BJ2021------顶部箭头朝前

二、活塞环

（一）功用：

密封、传热、刮油

（二）气环

1、气环密封原理：

环的径向弹力和气体侧压力—形成径向密封面

活塞上下运动和气体正压力—形成轴向密封面

要求：

弹性好，三性好（耐磨性、磨合性、密封性）。

材料：

优质铸铁或合金铸铁，第一道多孔镀铬或喷钼；其它镀锡或磷化。

2．断面形状

矩形

结构简单，三性差，易产生泵油作用。

扭曲环

三性好，结构复杂。

扭曲原理：

内外倒角或切槽活塞环装入气缸后，外层拉应力，内层压应力，由于截面不对称，其变形不一致，产生一个力偶，使环发生扭曲。

安装要求：

内上、外下

（3）梯形环

提高密封性，（产生一侧向力）；

有自清洁作用（环在槽内滑动）；

散热面积大

（4）桶面环

汽缸表面适应性好

三性好。

（5）锥面环

磨合性好，易磨成矩形环。

鼻形环

刮油能力好，结构复杂。

（三）油环

1、普通槽孔式

结构简单、刮油性较差

2、弹簧胀圈式：

板簧、螺旋弹簧（CA6102Q）、轨形簧

提高汽缸失圆的适应性

3、组合钢片式（EQ6100Q---1、BJ2021）

刮油性好，适应性好，回油通畅。

（四）使用与安装

1．CA6102Q三气（1桶面，2、3锥面）、一油（弹簧胀圈），环口错开90度

2．BJ2021二气（扭曲）、一油（组合式），环口错开180度

3．492Q二气（内上扭曲）、一油（槽孔式或组合式），环口错开120度

4．6100Q---1三气（内上扭曲）、一油（组合式），环口错开120度

三、活塞销

（一）作用：

连接活塞和连杆，并传力。

材料：

优质低碳钢或低碳合金钢，双面渗碳。

（二）联接方式

1．浮式：

发动机工作时，活塞销可在连杆小头衬套和活塞销座孔内均能转动。

2.半浮式（BJ2021）：

活塞销只能在活塞销座孔内转动。

四、连杆

（一）功用：

连接活塞和曲轴，传力并推动曲轴。

材料：

优质中碳钢或合金钢模锻制成。

（二）构造：

连杆小头、大头、杆身

安装：

杆身和轴承盖上制有凸点，安装时应朝向发动机的前方。

第四节曲轴飞轮组

功用：

（1）活塞的往复运动转变为旋转运动

（2）使曲轴运转均匀

组成：

曲轴、飞轮、飞轮壳，曲轴扭振减震器

一、曲轴

（一）功用

1．接受传力，并变扭矩驱动。

2、驱动配气机构和其它辅助装置工作。

要求:

足够的刚度和强度;重量轻;耐磨。

材料:

优质中碳钢;中碳合金钢;球磨铸铁。

（二）结构

1.主轴颈

用于支撑曲轴

全支承曲轴：

两个主轴颈间有一个连杆轴颈

刚度好、负荷小、曲轴长、工艺复杂。

（2）非全支承曲轴：

主轴颈数少于或等于连杆轴颈数。

为了磨损均匀，受力较大的主轴颈（六缸全支承曲轴第四、七道主轴颈）宽些。

主轴承为滑动轴承，主轴承中部有油槽和油孔。

2.连杆轴颈

用于连接连杆。

有空心和实心的，它与主轴颈之间有斜油道。

直列式发动机连杆轴颈数与气缸数相同，Ｖ型发动机连杆轴颈数为气缸数的一半。

（1）连杆轴颈分布原则：

①各缸工作间隔角相等；

②连续作功两缸间隔应尽量远

（2）连杆轴径分布依据:

①汽缸数目

②汽缸排列

③工作顺序

四缸机：

工作间隔角---720/4=180

工作顺序---1-2-4-3

六缸机：

工作间隔角---720/6=120

工作顺序---1-5-3-6-2-4

3.曲轴臂

连接主轴颈和连杆轴颈。

4.平衡重

用来平衡曲轴转动时产生的离心力。

492Q、BJ2021、新EQ6100Q—1采用了平衡重。

5.前端轴

用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、挡油圈、皮带轮、扭振减震器和起动爪等零件。

6.飞轮结合盘

用来安装飞轮

二、曲轴的轴向限位

（一）单面合金止推垫圈。

第一道主轴颈两侧，两片白金面分别朝外。

（二）组合翻边止推垫圈。

第四道主轴颈，EQ6100Q

三、扭转减振器

（一）功用

降低曲轴扭转振幅，防止共振。

（二）结构形式

（1）橡胶摩擦式（6140B、CA6102Q、BJ2021）

结构：

惯性盘（转动均匀）、振动盘、橡胶层。

原理：

转动盘与振动盘相对位移，橡胶层变形而吸收能量。

（2）硅油摩擦式（略）

安装：

扭振减震器安装在曲轴前端

四、飞轮

（一）作用

1．储存作功行程中的能量，克服各非作功行程的阻力，使曲轴旋转均匀。

铸铁，有相当大转动惯性圆盘，固定在曲轴后端。

2．启动发动机

飞轮的外缘压装有齿圈，用于起动发动机。

（二）安装

1、不对称螺栓布置492Q用四个螺栓，其中两个90度，一个92度，一个88度。

2、定位销CA6102Q六个螺栓和一个定位销。

3、导颈螺栓定位EQ6100Q六个螺栓有两个是导颈螺栓。

（三）点火正时记号

飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号。

1．CA6102Q：

飞轮上的正时记号与飞轮壳上检视孔旁的刻线对正时，即表示第一缸或六缸的活塞在上止点位置。

2．EQ6100Q---1：

飞轮上的正时记号（钢球）与飞轮壳上检视孔旁的刻线对正，或皮带盘上缺口与正时齿轮盖上45度压筋对正。

3．492Q：

皮带盘上缺口与缸体上指针对正。

本章课后思考题：

1.曲柄连杆机构工作时受哪些力？

有何危害？

2.汽缸体按其结构形式分有哪几种？

492Q、6102Q为哪种形式？

各有何特点？

3.什么叫干式缸套和湿式缸套？

各有何特点？

4.汽缸盖有何作用？

它与汽缸体在安装结合时有什么要求？

5.汽油机燃烧室有那几种？

6102Q、6100Q汽油机采用什么燃烧室？

这种燃烧室有何特点？

6.活塞有何作用？

活塞的顶部有那几种形状？

各有何特点？

7.为防止铝合金活塞发生“冷敲热拉”通常采取哪些措施？

8.活塞的裙部为什么制成椭圆？

其长、短轴的方向如何？

9.活塞环有什么作用？

气环断面有哪几种形状？

扭曲环是怎样扭曲的，安装时注意什么？

10.油环有哪几种？

CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q分别装用什么样的油环？

11.活塞销有什么作用？

何为浮式活塞销连接？

12.曲轴的功用是什么？

它有哪些组成？

13.什么叫全支承曲轴？

它有何特点？

.

14.曲轴为什么要轴向限位？

6102Q、492Q、6100Q汽油机是如何进行轴向限位的？

15.6102Q汽油机当五缸处于压缩上止点时，其它缸处在什么位置？

16.曲轴扭转减振器有什么作用？

6102Q汽油机曲轴扭转减振器采用什么形式？

安装在什么位置？

17.飞轮的功用是什么？

与曲轴安装时注意什么？

第三章配气机构

配气机构组成与布置形式

功用：

适时开关进、排气门，

要求：

1.进气充份、排气彻底

2．耐热、耐磨、导热性好

二、布置形式

按气门安装位置

（1）顶置式

拐弯少，阻力小，充气好

结构紧，散热少，不爆燃

（2）侧置式（略）

2、按凸轮轴安装位置

下置凸轮轴—位于机体中部（CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q）

凸轮轴驱动简单

气门传动链较长

上置凸轮轴（BJ2021）

顶置凸轮轴（桑塔纳、奥迪）

按传动方式

齿轮传动（CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q）

齿带传动（桑塔纳、奥迪）

链条传动（BJ2021）

三、气门开闭传递过程

曲轴→正时齿轮→凸轮轴

凸轮→挺杆→推杆→摇臂→气门压开。

第二节气门组

组成：

气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和锁销。

一、气门（进气门和排气门）

（一）作用：

开关进、排气道

材料：

耐热合金结构钢

（二）结构

1．气门头

（1）形状

平顶：

结构简单，吸热面积小

凸顶：

强度高，用于排气门

凹顶：

进气阻力小，用于进气门（492Q进气门）

锥角

气门头平面与气门工作面的夹角

锥角大：

流通面积大，阻力小；

刚度不足

直径

进气门一般比排气门大些。

2、气门杆

用于导向，安装气门弹簧锁片。

二、气门座

作用

气门座与气门配合，保证对气体的密封。

（二）结构型式

直接镗出式进气门、铝合金缸