汽车的基础知识教案Word文件下载.docx
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活塞位于上止点时其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。
◆排量：
多缸发动机各缸工作容积的总和，称为发动机排量。
压缩比：
图1-2发动机相关术语图示
六、发动机工作原理
1．四行程汽油机工作原理
汽油机的工作过程可分为：
进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程。
◆进气行程
在进气行程开始时，活塞于上止点，进气门开启，排气门关闭。
曲轴转动活塞从上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，压力降低，可燃混合气在压力差作用下进入气缸。
◆压缩行程
压缩行程开始，进、排气门关闭。
活塞从下止点向上止点移动。
活塞上方容积缩小，压缩混合气，使其压力和温度升高到易燃的程度。
◆作功（爆发）行程
作功行程时，进、排气门仍然关闭，当压缩接近终了时，火花塞发出电火花，点燃混合气作功。
◆排气行程
排气行程开始，进气门仍关闭，排气门开启，使活塞由下止点向上止点移动，把燃烧后的废气挤出气缸。
图1-3四冲程汽油机工作原理示意图
2．四行程柴油机工作原理
柴油机与汽油机不同点：
燃料采用柴油，为压燃式结构，无化油器和火花塞；
柴油机吸入气缸的为纯净空气，柴油由喷油泵和喷油器直接喷入气缸，与压缩后的高温空气混合并进行自燃。
喷油泵和喷油器是柴油机燃料供给系中最为重要的部件。
四行程柴油机工作原理：
每个工作循环都经历进气、压缩、作功、排气四个行程。
燃料是柴油，其黏度比汽油大，不易蒸发，而自燃温度低，所以点火方式是压燃式。
图1-5四行程柴油机工作过程
七、汽车产品编号规则
1988年国家颁布了国家标准GB9417-88《汽车产品型号编制规则》。
汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。
该项国家标准规定，国家汽车型号均应由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。
1998年我国又颁布了国标GB9417-88《汽车产品型号编制规则》。
该标准规定自1989年1月1日起，新设计的汽车及半挂车的型号一律按新标准来确定，并规定汽车的产品型号及企业名称代号。
对于专用车及专用半挂车还应增加专用汽车分类代号。
图1-6汽车产品编号规则
1．企业代号
企业代号一般为汽车制造厂的拼音缩写。
2．汽车类别代号及主参数代号
汽车类别代号用一位数字代表。
主参数代号用两位阿拉伯数字表示。
车辆类别代号
车辆种类
主参数
1
载货汽车
汽车总质量（单位t）
2
越野汽车
3
自卸汽车
4
牵引汽车
5
专用汽车
6
客车
汽车总长度（单位0.1m）
7
轿车
汽车总排量（单位0.1L）
9
半挂车及专用半挂车
八、发动机的性能指标
1．动力性指标
动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率等作为评价发动机动力性好坏的指标。
（1）有效转矩
发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作Te，单位为N·
m。
（2）有效功率
发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作Pe单位为KW。
发动机的有效功率可以用台架试验方法测定。
2．经济性指标
发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等。
（1）有效热效率
燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作ηe。
（2）有效燃油消耗率
发动机每输出1kW的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作ge，单位为g/（kW·
h）。
显然，有效燃油消耗率越低，经济性越好。
单元二曲柄连杆机构
一、概述
曲柄连杆机构是发动机产生动力和输出动力的主要部件。
它的功用：
把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的扭矩，输出机械能。
曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组二大部分组成。
图2-1曲柄连杆机构结构图
二、机体组
发动机机体组包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸盖罩、油底壳等零件。
图2-2机体组结构图
1．气缸体
气缸体是发动机的基础骨架，它不仅要承受着高温高压气体的作用力，而且发动机的几乎所有零件都安装在气缸体上，因此气缸体应具有足够的强度和刚度。
图2-3气缸体
气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。
图2-4气缸体的三种形式
一般式气缸体：
特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。
龙门式气缸体：
特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。
隧道式气缸体：
这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。
为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当的冷却。
冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。
图2-5气缸体的冷却方式
2．气缸套
气缸可直接镗在气缸体上叫做整体式气缸。
也可将气缸制造成单独的圆筒形零件（即气缸套），然后再装到气缸体内。
水冷式发动机气缸套根据是否与冷却水接触，将其分为干式和湿式两种。
图2-6气缸套的形式
3．气缸盖
气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比。
图2-7气缸盖
气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。
它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。
气缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。
4．油底壳
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。
上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。
油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。
图2-8油底壳
5．气缸垫
气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是：
保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。
按所用材料的不同，气缸衬垫可分为金属—石棉衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。
图2-9气缸垫
三、活塞连杆组
活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆和连杆轴等。
其作用是：
将燃烧过程中获得的动力传递给曲轴。
图2-10活塞连杆组
1．活塞
活塞主要是承受燃烧气体的作用力，并将此力通过活塞销传递给连杆以推动曲轴旋转。
其材料常用铝合金、合金铸铁或耐热钢等。
活塞在选配时应选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞；
选用同一发动机必须选用同一厂牌的活塞；
在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求；
尺寸差一般为0.02~0.025mm，质量差一般为4~8g。
2、活塞销
活塞销连接活塞和连杆，把活塞所承受的力传给连杆，因此活塞销要有足够的刚度和较轻的重量。
多用低碳钢和低碳合金钢制成。
活塞销的选配原则：
同一台发动机应选用同一厂牌、同一修理尺寸的成组活塞销；
活塞销表面应无任何锈蚀和斑点；
质量差应在10g以内。
图2-11活塞与活塞销
3．气环和油环
气环：
保证活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量窜入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水带走。
油环：
刮掉气缸壁上多余的机油，并重新在气缸壁上涂一层均匀的油膜。
活塞环在选配时，应注意：
以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环；
不换活塞，只换活塞环时，也应选配与气缸同一级别的活塞环。
图2-12活塞环
4．连杆
连杆的作用是承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力，并将力传给曲轴。
连杆由杆身、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴承等组成。
图2-13连杆
1-连杆大头；
2-连杆轴承；
3-止推凸唇；
4-衬套；
5-连杆小头；
6-连杆杆身；
7-连杆螺栓；
8-连杆盖
四、曲轴飞轮组
曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮及装在曲轴上的各零件（曲轴正时齿轮、轴瓦、止推片、V形皮带轮）等。
图2-14曲轴飞轮组
1．曲轴
曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。
图2-15曲轴飞轮组
2．曲轴扭转减振器
为了消减曲轴的扭转振动，现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器。
汽车发动机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油橡胶扭转减振器等。
3．飞轮
飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要作用是：
将作功行程中输入曲轴的一部分能量贮存起来，用作在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上止点和下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷。
图2-16扭转减振器图2-17飞轮
单元三配气机构
配气机构的作用是：
按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜混合气及时地进入气缸，废气得以及时地排出气缸外。
配气机构由气门组和气门传动组两大部分组成。
图3-1配气机构结构图
二、气门组
气门组在配气机构中气相当于一个阀门，它的主要作用是：
准时接通和切断进排气系统与气缸之间的通道。
气门组一般由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片等零件组成。
图3-2气门组的组成
气门导管的作用：
是对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座圈能正确贴合，此外还将气门杆接受的部分热量传给气缸盖。
气门弹簧的作用：
保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。
三、气门传动组
气门传动组的作用：
使进、排气门按规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。
它主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、摇臂轴、摇臂以及推杆等零件。
图3-3配气机构组成
1．凸轮轴
凸轮轴的布置形式有顶置、中置和下置式三种，根据顶置式凸轮轴的数量，又可将其分为顶置双凸轮轴和顶置单凸轮轴。
这两种气门传动机构都没有推杆，主要应用于高速发动机。
图3-4凸轮轴结构及布置
2．正时链轮或正时齿轮
曲轴正时齿轮一般采用45号钢或40Cr钢制造，为了减小发动机的噪声，凸轮轴正时齿轮多采用铸铁、夹布胶木或尼龙材料制造。
凸轮轴的动力来源于曲轴，曲轴通过三种传动方式来驱动凸轮轴：
◆正时齿轮传动：
曲轴正时齿轮有的直接与凸轮轴正时齿轮啮合，有的通过惰轮与凸轮轴正时齿轮啮合。
◆正时皮带轮传动
◆正时链条传动
3．挺柱、推杆、摇臂
挺杆又叫挺柱，它是介于凸轮和推杆之间的传动件。
挺柱是将凸轮的推力传给推杆或（气门杆）的零件，可分为平面挺柱、滚子挺柱和液压挺杆。
液压挺杆结构如图示。
推杆位于挺柱与摇臂之间，它将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。
摇臂将挺杆（或凸轮）传来的力，改变方向作用于气门端面，推开或关闭气门。
单元四冷却系统
冷却系统根据冷却介质的不同可分为水冷系统和风冷系统两种。
由于水冷系统工作可靠，冷却效果好，所以大多数汽车都采用强制循环式水冷系统。
二、冷却系统组成与原理
1．冷却系统的组成
水冷系统一般由散热器、风扇、水泵、节温器、膨胀水箱、水套及连接水管等组成。
冷却系统对发动机机件进行冷却，使发动机在适宜的温度下正常运行。
2．冷却系统的工作原理
水冷系统还分为大循环和小循环两种循环方式。
三、水泵
水泵的功用：
对冷却液加压，使之在冷却系中加速循环流动。
水泵的结构形式有多种，但由于机械离心式水泵具有结构简单、尺寸小、出水量大，因此机械离心式水泵在汽车发动机上得到了广泛的应用。
离心式水泵主要由叶轮转子和泵体两大部分组成。
四、节温器
1．结构与工作原理
为了控制通过散热器的冷却水流量，通常利用节温器来实现。
节温器按结构可分为：
蜡式、双金属式和折叠式。
目前多数发动机采用蜡式节温器。
某些轿车采用双节温器结构。
工作原理：
当冷却水温度过低时，冷却水不经过散热器，只在水套与水泵间循环（即小循环），从而防止发动机过冷，并使冷机迅速而均匀热起；
当发动机正常热状态下（温度高于80℃），冷却水全部经过散热器进行循环（即大循环），使冷却水温度下降，保持发动机在正常的温度下工作。
2．检测维修
为检查节温器能否正常工作，可进行如下试验：
将节温器悬挂在水中并加热，能正常工作的节温器，在水温升至90℃时，阀门开始打开；
在水温达到100℃时，阀门完全打开。
如不符合此要求应予更换。
3．故障案例
故障现象：
一辆北京现代索纳塔2.0L轿车，在运行中突然过热而开锅。
故障排除：
发动机工作平稳，动力正常，机油、排气也无异常，排除了缸垫冲坏的可能。
打开空调开关，散热器主电扇不工作；
用手扳动风扇，感觉电动机发卡。
拔下通往电扇的插座，直接用导线与蓄电池连通，电扇仍不工作。
换上新的电扇后，打开空调开关，电扇工作正常。
但起动发动机后，冷却液温度仍上升很快，行驶不到2km发动机仍然开锅，且温控开关不能接通电扇工作。
触摸上、下水管，上水管不太热，下水管却烫手。
分析认为，是节温器损坏不能正常开启。
隔断了发动机水套与上水管、散热器之间的通路，冷却系统不能进行大循环。
温控开关装于节温器之后，始终达不到工作的温度，故不能接通电扇。
拆下节温器，放人开水中检验，节温器不能开启。
更换新件后试车，发动机冷却液温度正常，电扇及温控开关恢复正常工作，故障排除。
五、散热器
散热器主要由上贮水室、下贮水室和散热器芯管等部分组成。
散热器的构造形式主要有管片式和管带式两种，捷达轿车发动机散热器采用管带式结构，波纹状的散热带与冷却芯管相间排列，如图所示。
为防止冷却液在汽车颠簸时从散热器顶部的孔口溅出和散失，散热器孔口应密封。
但随着冷却液温度的上升，冷却系内水蒸气必然增多，使冷却系中压力过大，这样有导致散热器破裂的可能，因此，必须在散热器盖上设置排出水蒸气的通道（即加压阀）和溢流管。
六、“水冷系的水温过高”的故障诊断
1．故障现象
①水温表指针指示在373K（100℃）以上，散热器上贮水箱有开锅现象；
②发动机产生爆燃，不易熄火；
③活塞膨胀，发动机熄火后，不易起动。
2．故障原因、诊断和排除方法
①冷却水不足。
检查冷却水箱或膨胀水箱的水是否充足，加水或疏通膨胀水箱的通气孔。
②水温表指示值过高。
观察散热器水温是否过热或开锅，如水温正常，即为感应塞或水温表故障，应先更换感应塞；
若水温表的指示值还高，则是水温表已坏。
③风扇不转。
检查风扇传动带是否过松打滑，若打滑应进行调整。
松开电机支架固定螺栓，向外扳动电机，同时拧紧固定螺栓。
风扇传动带松紧度的检查方法是，用拇指按压两轮距中点处，带的下沉量为10～15mm时为宜。
④节温器故障。
若发动机温度过高，而散热器的温度并不高，或散热器上贮水箱温度高，下贮水箱却较冷时，可能是节温器的阀门没打开或阀门升程太小，应检查更换节温器。
⑤水泵损坏。
可将水箱盖打开，操纵油门，突然变化发动机转速，从加水口观察冷却水面有无变化，若无搅动现象，则为水泵工作不正常，应检查排除水泵故障。
⑥散热器性能下降。
多为散热器内部被水垢或泥沙堵塞，或散热片之间被堵塞，应清洗、疏通散热器。
⑦散热器盖损坏。
若冷却水的沸点温度未提高，发动机冷却后散热器内的真空度未形成，有膨胀水箱的箱内液面无变化，则为散热器盖坏，应修复或更换。
⑧护风罩坏或不起作用，百叶窗打不开等。
七、“水冷系水温过低”的故障诊断
①暖机后水温表指示值在353K（80℃）以下；
②发动机加速困难、无力。
2．故障原因、诊断和排除
①节温器故障。
发动机冷车升温时间长，节温器失效后其主阀门常开，冷却水没有小循环，应检查更换节温器。
②冬季保温措施不良，百叶窗、挡风帘关闭不严。
③水温表或水温感应塞故障。
实际水温与指示值有误差时，多为感应塞或水温表故障。
更新水温表后无效果，则为水温感应塞故障，应更新感应塞。
冷却液的应用
单元五润滑系统
1．润滑系的主要作用
润滑系的主要作用有：
润滑减摩作用、冷却作用、清洗作用、密封作用、防锈作用等。
2．润滑方式
由于发动机各运动零件的工作条件不同，对润滑强度的要求也就不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。
◆压力润滑：
利用机油泵，将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面。
◆飞溅润滑：
利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式称为飞溅润滑。
◆定期润滑：
发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润滑脂（黄油）进行润滑。
二、润滑系统组成与原理
1．润滑系的组成：
润滑系统主要由机油集滤器、机油泵、机油滤清器、油底壳以及机油冷却器组成。
发动机工作时，许多零件相对运动的表面（如曲轴与主轴承，连杆轴承，活塞与气缸壁，凸轮轴与轴承等）之间必然有摩擦，如果各金属表面直接摩擦（即干摩擦），摩擦阻力将会很大，不但会增加发动机内部的功率消耗，使零件工作表面迅速磨损，而且由于摩擦产生的高温可能使某些摩擦表面的金属熔化，致使发动机无法正常运转。
为保证发动机正常工作，必须对相对运动的表面给予良好的润滑。
图5-1润滑系统组成
2．润滑系的油路：
图5-2润滑油路
三、机油泵
发动机上采用的机油泵分成齿轮式和转子式两种。
1、齿轮式机油泵
齿轮式机油泵的工作原理：
当齿轮按图示方向旋转时，进油腔的容积由于轮齿向脱离啮合方向运动而增大，腔内产生一定的真空度，机油便从进油口被吸人并充满进油腔。
旋转的齿轮将齿间的润滑油带到出油腔。
出油腔的容积则由于轮齿进入啮合而减小，导致油压升高，润滑油经出油口被输出，输出的油量与发动机转速成正比。
2、转子式机油泵
转子式机油泵结构：
主要由内转子、外转子和油泵壳体组成。
内转子有4个外齿，通过键固定于主动轴上。
外转子有5个内齿，外圆柱面与壳体配合。
内外转子有一定的偏心距，外转子在内转子的带动下转动。
壳体上设有进油口和出油口。
转子式机油泵结构紧凑，吸油真空度大，泵油量大，供油均匀度好。
安装在曲轴箱外位置较高处时，也能很好地供油。
四、机油滤清器
机油滤清器的功用是滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物。
机油滤清器的方式有两种：
全流式和分流式。
全流式机油滤清器串联于机油泵和主油道之间，因此全部机油都经过它滤清。
目前在轿车上普遍采用全流式机油滤清器。
（1）全流式机油滤清器
现代汽车发动机所采用的全流式滤清器多为过滤式。
机油从纸滤芯的外围进入滤清器中心，然后经出油口流进机体主油道。
机油流过滤芯时杂质被截留在滤芯上。
（2）分流式机油细滤器
分流式机油细滤器有过滤式和离心式两种类型。
过滤式存在着滤清能力与通过能力的矛盾，而离心式则有滤清能力高，通过能力大，且不受沉淀物影响等优点。
因此，车用发动机多以离心式机油滤清器作为分流式机油细滤器。
2．机油滤清器的更换
机油滤清器为一次性使用零件，新车或大修发动机后，车辆行驶3000km后应更换新机油滤清器，以后车辆每行驶10000km更换一次。
五、机油冷却器
将机油冷却器置于冷却水路中，利用冷却水的温度来控制润滑油的温度。
当润滑油温度高时，靠冷却水降温，发动机起动时，则从冷却水吸收热量使润滑油迅速提高温度。
机油冷却器由铝合金铸成的壳体、前盖、后盖和铜芯管组成，如图所示。
六、润滑系常见故障分析
1．机油压力过高
发动机在正常工作温度和转速下，机油压力表读数高于规定值。
此时可判定为发生机油压力过高故障。
产生此故障的原因及处理方法有：
（1）机油粘度过大。
更换机油或重新选用机油。
（2）机油限压阀弹簧压力调整过大。
重新调整弹簧压力。
（3）机油限压阀的润滑油道堵塞。
清洗润滑油道。
（4）曲轴主轴承、连杆轴承或凸轮轴轴承间隙过小。
必要时光磨曲轴、凸轮轴或更换轴承。
（5）机油压力表或其传感器工作不良。
检修或更换机油压力表及其传感器。
2．机油压力过低
发动机在正常工作温度和转速下，机油压力表读数低于规定值或油压报警器报警。
此时可判定为发生机油压力过低故障。
（1）机油集滤器网堵塞。
清洗机油集滤器。
（2）机油滤清器堵塞。
清洗或更换机油滤清器。
（3）油底壳内机油油面过低。
按规定补充机油。
（4）机油粘度降低。
更换机油。
（5）机油限压阀弹簧失效或调整不当。
更换弹簧或重新调整。
（6）润滑油油管接头漏油或进入空气。
检修机油管路，排出空气。
（7）润滑油道堵塞。
（8）机油泵性能不良。
检修或更换机油泵。
（9）曲轴主轴承、连杆轴承或凸轮轴轴承间隙过大。
（10）机油压力表或其传感器工作不良。
3．机油消耗过多
如果机油消耗量超过规定值，排气冒蓝烟，气缸内积炭增多，则可判定有机油消耗过多故障。
此故障主要是泄漏和烧机油造成的，具有原因及处理方法有：
（1）活塞、活塞环与气缸壁的间隙过大或活塞环与环槽的侧隙过大。
检修或更换活塞、活塞环和气缸。
（2）气门与气门导管间隙过大或气门密封圈失效。
检修或更换气门，更换气门导管或气门密封圈。
（3）发动机各部件密封表面漏油。
检查发动机各部件的可能漏油表面。
（4）曲轴箱通风不良。
检修曲轴箱通风装置。
（5）大修后扭曲环或锥面环装反。
重新安装活塞环。
单元六电控汽油喷射
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