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汽车构造与原理(很好的课件)


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汽车构造与原理 (发动机)

汽车总论

1、汽车简介

汽车的概念: 汽车是由动力驱动、一般具有四个或者四 个以上的车轮的非轨道承载车。

汽车总体组成: 通常汽车由发动机、底盘、车身、电气设备四 个部分组成。

汽车的诞生:
卡尔· 本茨世界第一辆内燃机驱动三轮汽车的发明 人,德国奔驰汽车公司的创始人, 设计的第一辆汽 车的功率为1.103KW,最高时速为18km/h,同一年 ,德国人戈特利布· 戴姆勒改制为功率0.8千瓦的汽 油内燃机四轮汽车,被称为第一辆实用汽车。因此 本茨和戴姆勒被成为汽车之父。

世界汽车工业的发展及现状:
世界汽车工业发展至今总体经历了创造、发展、 全盛、稳定、兼改组、再发展等过程。主要分为以 下三个阶段。 (1)汽车快速发展阶段 (2)汽车发展全盛时期 (3)汽车企业兼并改组,汽车产量相对稳定时期

公司

总产量

乘用车

轻型商用 中重型卡 大客车 车 车

总计
1 2 通用(美) 丰田(日)

6834.03
892.62 803.60

5195.32
570.80 680.02

1318.77
315.69 104.93

285.02
4.38 12.26

34.91
1.74 6.39

3
4 5 6 7

福特(美)
大众(德) 本田(日)

626.82
568.46 366.95

380.06
542.99 354.98 296.14 251.25

238.63
21.95 11.97 39.54 57.01

8.13
2.92 13.49

0.60 0.58

PSA标致雪铁 335.69 龙(法) 日产(日) 322.34

8
9

克莱斯勒 (美)
雷诺(法)

254.46
249.25

71.03
208.58

183.43
40.66

-

-

10

现代(韩)

246.27

223.13

0.10

14.51

8.53

中国汽车工业发展与现状
1)创建成长阶段(1953-1981) 2)汽车工业改革阶段(1982-1993) 3)汽车工业快速增长期(1994至今)

汽车发展趋势:
1、新型汽车动力及代用燃料的发展 2、汽车电子设备的大量应用 3、新的汽车生产方式开始形成 4、信息技术成为汽车产业的核心技术 5、汽车新材料及新工艺的大量应用

2、汽车的分类 及代号

汽车分类: 根据我国制定的有关汽车分类标准(GB/3730.1 -2001)。 按照用途汽车分为两大类:乘用车和商用车 乘用车(不超过9座)分为普通乘用车、活顶乘 用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、仓背乘 用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野 乘用车、专用乘用车等11类。 商用车分为客车、货车和半挂牵引车等3类。客 车细分为小型客车、城市客车、长途客车、旅游客 车、铰接客车、无轨客车、越野客车、专用客车。 货车细分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、 越野货车、专用作业车、专用货车。

汽车若按发动机的位置和驱动形式可分为前置 后驱(FR)、前置前驱(FF)、后置后驱(RR)、中置后 驱(MR)和四轮驱动(4WD)等形式 。

宝马5系的前置后驱

奥迪A6的前置前驱

保时捷911的后置后驱

法拉利F360的中置后驱

奥迪quattro四轮驱动

同样,按车身分类可以分为一箱式、二箱式、三 箱式三类。按轿车顶盖可否开启分为闭式和开式 按货车设计最大总质量可分为小于3500Kg、大于 3500Kg小于12000Kg和大于12000Kg三类。 按汽车动力装置类型,可分为内燃机汽车、电动 汽车、燃气轮汽车。

2、汽车代号
目前世界汽车公司生产的汽车大部分都使用 VIN(Vehicle Identification Number)车辆识别码。 VIN码由17位字符组成,所以俗称十七位码。它包 含了车辆的生产国家、厂家、年代、车型、车身型 式及代码、发动机代码及组装地点等信息。正确解 读VIN码,对于我们正确地识别车型,以致进行正 确地诊断和维修都是十分重要的。 VIN主要由三部分组成,第一部分为世界制造 厂识别代号(WMI);第二部分为车辆说明部分 (VDS);第三部分为车辆指示部分(VIS)

第1位:生产国家代码 :J 日本 S 英国 K 韩国 W 德 国 L 中国 等。 第2位:汽车制造商代码 :B-BMW M-Hyundai A-Audi J-Jeep Z-Mazda 第3位:汽车类型代码 (不同的厂商有不同的解释) 第4~8位(VDS):车辆特征 第9位:校验位,按标准加权计算 第10位:车型年款

第11位:装配厂 第12~17位:顺序号

举例: VIN:JT8UF11E6R0126347 J:日本 T:丰田汽车公司 8:载人小汽车 U:1UZ-FE 4.0L V8 (发动机型号代码) F:LS400 (车型代码) 1:LS400 UCF10型 (车型与型号代码) 1:LS400/SC300 (系列/级别代码) E:四门轿车(车身类型代码) 6:VIN检验数代码 R:1994年(车型年款代码) 0:总装工厂代码 126347:出厂顺序号代码

3、汽车主要技术 参数

汽车主要尺寸参数:
汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总 宽、总高、前悬、后悬等。

汽车的质量参数:
(1)汽车的装载质量 (2)汽车的整备质量 (3)汽车的总质量 (4)汽车的整备质量利用系数 (5)汽车的轴荷分配

汽车主要性能指标:
1、汽车的动力性能 (1)汽车最高车速 (2)汽车的加速时间 (3)汽车的爬坡性能 2、汽车的经济性能 (1)汽车的燃油消耗量 3、汽车的制动性能 (1)制动的效能 (4)制动距离 (2)制动效能的恒定性 (3)制动时方向的稳定性

4、通过性能 (1)最小转弯半径

(2)汽车最小离地间隙

(4)接近角、离去角、纵向通过角

5、汽车其他使用性能 (1)环保性能 (2)货物拆卸方便性 (3)操作简易性

4、汽车行驶的基本

原理

1、汽车行驶的驱动力与行驶阻力
(1)汽车驱动力Ft

Ft =Tt/r

(2)汽车的行驶阻力F 汽车行驶时需要克服各种阻力,主要有滚 动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡时的坡度阻力Fi 和加速阻力Fj

Ff =Wtf Fi=Gsinα F= Ff+ Fw+ Fi + Fj

(3)汽车的行驶方程及驱动条件
行驶方程:

Ft=F阻=Ff+ Fw+ Fi + Fj
驱动条件:

Ft≥ Ff+ Fw+ Fi

2、汽车行驶的附着条件及影响因素
汽车行驶的附着条件:

Ft≤Fσ=Fzσ
汽车驱动-附着条件:

Ff+ Fw+ Fi ≤ Ft ≤Fσ

驱动力大

动力性强

驱动力大

足够的附着力 (切向力)

动力性强

满足轮胎与地 面的附着条件

驱动力

附着力

汽车附着力影响因素: (1)附着系数 (2)驱动轮的法向反作用力
路面的种类和状况 地面附着系数 行驶车速 车轮的运动状况 汽车的附着力 汽车的总体布置 法向反作用力 车身的形状 行驶的状况

道路的坡度

本章小结:
1)汽车总体组成 2)汽车按发动机位置和驱动分类的种类 3)主要名词解释:轴距、前悬、后悬、汽车整备 质量、汽车整备质量利用系数、汽车加速时间、最 小转弯半径、纵向通过角 4)汽车行驶附着条件

第一章 发动机基本构造与 工作原理

1、四冲程发动机 基本结构与工作 原理

1.1 发动机的概念和种类
发动机概念:
发动机是一种能够把一种形式的能量转 化为机械能的机器,通常是把化学能转化为 机械能。 发动机种类:

1、往复式活塞发动机 2、旋转活塞式发动机(转子发动机)

1.2 四冲程汽油机基本结构与工作原理
1、四冲程汽油机基本结构:

2、四冲程汽油机基本工作原理:

四冲程发动机工作过程

3、4冲程发动机主要基本学术用语
(1) 排量: 一台发动机所有气缸工作容积之和称为该发动 机的排量。 气缸工作容积:Vs=πD2s/4 (2) 压缩比ε: 压缩比ε表示气缸内气体压缩的程度,主要由 气缸燃烧室容积比上气缸总容积表示。 ε=Va/Vc 现代汽油机的压缩比一般为7-11.

4、多缸发动机结构特点 单缸发动机工作原理可知,只有作功行 程产生动力,其它三个行程都要消耗动力。 为了维持运动,单缸发动机必须有一个贮备 能量较大的飞轮。即使如此,发动机运转仍 然是不平稳的,作功行程快,其它行程慢。 因此,现在汽车大多采用多缸发动机。它是 由若干个相同的单缸排列在一个机体上共用 一根曲轴输出动力所组成。现代汽车上用的 较多是四缸、六缸、八缸发动机。

多缸发动机是在曲轴转角720°内(四冲程 发动机) ,各缸都要象单缸发动机一样完成一 个工作循环。为了使发动机运转平稳,各缸 作功间隔角大都均等。如四冲程六缸发动机 各缸作功间隔角为: Ψ=720°/6=120° 即曲轴每转120°就有一个缸作功,各缸作功 行程略有搭接,这样发动机运转与四缸发动 机相比较为平稳。所以发动机缸数越多,发 动机运转越平稳。

5、示功图

1.3 四冲程柴油机基本结构与工作原理

2、二冲程发动机结 构特点与工作原理

概念:
二冲程发动机是指活塞在上、下止点间 往复移动两个行程,完成进气、压缩、做功 、排气一个工作循环的发动机。 1、二冲程汽油机结构特点与工作原理

二冲程发动机与四冲程发动机相比主要是 取消了进气门和排气门,由活塞圆柱面控制 其开闭,并增加了扫气孔使曲轴箱和气缸向 连接。

二冲程汽油机工作原理:
第一行程(换气—压缩行程) 第二行程(做功—换气行程)

二冲程汽油机与四冲程汽油机比较:

2、二冲程柴油机结构特点与工作原理
(1)二冲程柴油机结构特点: 二冲程柴油机与二冲程汽油机相比在气缸盖上 安装了排气门和燃油泵-喷嘴,并且安装了废气涡 轮增压装置,可使进气口空气加压,使新鲜空气以 高压形式进入气缸,并也进一步使废气排出气缸。

(2)二冲程柴油机工作原理:

3、内燃机分类及型号

1、内燃机分类:
(1)按冲程数分:二冲程内燃机、四冲程内燃机 (2)按着火方式分:点燃式内燃机、压燃式内燃机 (3)按使用燃料种类分:液体燃料内燃机、气体燃料 内燃机、多种燃料内燃机 (4)按进气状态分类:非增压内燃机、增压内燃机 (5)按冷却方式分类:水冷式内燃机、风冷式内燃机 (6)按气缸数分类:单缸内燃机、多缸内燃机 (7)按气缸布置分类:直列式、V型、水平对置式、W 型、转子发动机

(8)按用途分类:汽车用、船用、坦克用、工程 机械用等

2、内燃机型号
根据国家标准GB/T725-2008规定,我国内燃机型号 由四部分组成: 第一部分:主要显示系列符号、换代标志、企业代 号。 第二部份:首位表示缸数符号、第二位表示气缸布 置形式(无符号表示为多缸直列或单缸、V表示为V 型、P表示为平卧型)、第三位表示冲程类型(E表 示二冲程、四冲程不标示)、第四位表示缸径。 第三部分:首位表示内燃机的结构特征符号(无符 号为水冷、F为风冷、N为凝气冷却、Z为增压等)、

第二位表示用途特征符号(无符号为通用型、Q为 车用、M为摩托车用、J为铁路机车用、L为林业机 械用等);第三位表示燃料符号(无符号为柴油, P为汽油,T为天然气,CNG为天然气等) 第四部分:为区分符号

8V150Q /P 4E100FM /P 6P160Q

代表什么?

4、发动机性能指标

1、动力性能指标
(1)有效转矩: 发动机曲轴输出的平均转矩,以Te表示,单位 N.m。 (2)平均有效压力: 指单位气缸工作容积所输出的有效功,以Pme表示 ,单位kPa 。 (3)有效功率 发动机曲轴输出的功率成为有效功率,用Pe表示 (单位kW)

有效功率可由有效转矩和平均有效压力计算表示:

(4)标定功率: 发动机制造厂按国家规定标定的有效功率称为标 定功率。 标定功率是根据发动机用途、使用特点以及连续 运转时间来确定的,我国内燃机功率标定为四级, 分别为15min功率、1h功率、12h功率和持续功率。

(5)升功率: 发动机在标定工况下每升气缸工作容积所发出的 有效功率,以Pc表示,单位kW/L。

2、经济性能指标
(1)燃油消耗率 每小时单位有效功率消耗的燃油量,用be表示, 单位为g/(kW.h),计算公式:

(2)有效热效率 燃料中所含的热量转变为有效功的比例,用ηe表示 计算公式为:

当测得发动机有效功率Pe和每小时的燃油消耗 质量B时,ηe还可表示为:

一般,现代汽车的汽油机ηe值为0.30左右,柴油机为 0.40左右。

3、运行性能指标
(1)排放指标
(2)噪音 (3)起动性能

4、可靠性欲耐久性指标
(1)可靠性

(2)耐久性

5、汽车发动机的 总体组成

汽车汽油发动机总体是在一个机体上安装一个 机构(曲柄连杆机构)和六大系统(配气系统、燃 料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起 动系统),而柴油机则为五大系统,没有点火系统 (1)机体组件 主要由气缸体、气缸盖、汽缸垫组成 主要作用为构成发动机的骨架,支承着发动机的 所以零部件。

(2)曲柄连杆机构 主要由活塞、飞轮、连杆、曲轴组成 主要功用将活塞的往复运动转换成曲轴的圆周运动 ,并经曲轴对外输出动力。

(3)换气系统 主要组成空气滤清器、进排气管系、配气机构、 排气消声器 主要功用按照发动机的需求定时开关气门,实现 换气过程 。

(4)燃料供给系统 汽油机主要有汽油箱、输油泵、滤清器、压力调 节器、电控喷油器、电控单元等 柴油机主要有柴油箱、输油泵、滤清器、高压油 泵、调速器、喷油泵等 主要功用为根据发动机的需求,定时定量向发动 机所需燃料。

(5)点火系统 主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、火花塞、 电控装置组成。 主要功用为按规定时刻点燃气缸内的混合气。

(6)润滑系统 主要由油底壳、机油泵、机油滤清器、油压表等 组成 主要功用为发动机工作起到润滑、减少摩擦的作 用,并也可起到清洁、防锈的作用

(7)冷取系统 主要由冷却水泵、风扇、节温器、冷却水道组成 主要功用为保证发动机在适宜的温度下工作

(8)起动系统 主要由蓄电池、启动开关、起动马达组成 主要功用起动发动机

本章重点小结
1)四冲程发动机基本结构和工作原理; 2)衡量发动机性能主要指标; 3)汽车发动机总体组成

第二章 曲柄连杆机构与机体组件

1、机体组件

机体组件主要由机体(汽缸体和曲轴箱)、气 缸盖和汽缸垫 、油底壳组成。

气缸体

气缸体一般用灰铸铁或铝合金铸成,气缸体也 可称为气缸体—曲轴箱,因为气缸体上部的圆柱形 空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内 腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强 筋,冷却水套和润滑油道等。 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: (1)一般式 (2)龙门式 (3)隧道式

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地冷却。冷却方法有两种 ,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸 周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和 气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环, 带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。

对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动 机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强 度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸 的排列方式不同,气缸体主要分成单列式,V型和对 置式三种。

(1)直列式 发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的 。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长 度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式 。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发 动机均采用这种直列式气缸体。 (2)V型 气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角γ< 180°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相 比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度 ,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度, 且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动 机,但也有的6缸发动机也有采用这种形式的气缸体 。

(3)对置式 气缸排成两列,左右两列气缸在同一水 平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 γ= 180°,称为对置式。它的特点是高度小,总 体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较 少。

气缸套
气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式 气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气 缸对材料要求高,成本高。如果将气缸制造成单独 的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内。 这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可 用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本 。同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修 理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸 套有干式气缸套和湿式气缸套两种

(1)干式气缸套 干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外 壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接 触,壁厚较薄,一般为1~3mm。它具有整体式气缸 体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂, 内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热 不良。

(2)湿式气缸套 湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外 壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆 环地带和气缸体接触,壁厚一般为5~9mm。它散热 良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内 表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便 ,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且 容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。

曲轴箱
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,故又称为油底壳图。油底壳受力很小,一般 采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体 布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防 止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放 油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润 滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴 箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。

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。水冷发动机的气缸 盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸 体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高 温部分。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。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而 柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸 轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔, 用以安装凸轮轴。

气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发 动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧 方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大 。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃 烧室主要在活塞顶部的凹坑。

(1) 半球形燃烧室 ? 半球形燃烧室结构紧凑,火花塞布置在燃烧室 中央,火焰行程短,故燃烧速率高,散热少,热效 率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列,进 气口直径较大,故充气效率较高,虽然使配气机构 变得较复杂,但有利于排气净化,在轿车发动机上 被广泛地应用。 ? (2) 楔形燃烧室 ? 楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热 损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的 涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻 力小,提高了充气效率。气门排成一列,使配气机 构简单,但火花塞置于楔形燃烧室高处,火焰传播 距离长些,切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧 室。

? ?

(3) 盆形燃烧室 盆形燃烧室,气缸盖工艺性好,制造成本低,但 因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃 烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆 形燃烧室。

3、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。 气缸垫的材料要有一定的弹性,能补偿结合 面的不平度,以确保密封,同时要有好的耐热性和 耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。目前应用 较多的是铜皮—棉结构的气缸垫,由于铜皮—棉气 缸垫翻边处有三层铜皮,压紧时较之石棉不易变形 。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或 有孔钢板为骨架,两面用石棉及橡胶粘结剂压成的 气缸垫。

?

安装气缸垫时,首先要检查气缸垫的质量和完 好程度,并且要将光滑的一面朝向气缸体。所有气 缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按 照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺 栓时,必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2~3 次进行,最后一次拧紧到规定的力矩。

4、发动机支撑
发动机一般通过机体和飞轮壳支撑在车架上,常 见的支撑方式有三点式支撑和四点式支撑方式。

2、曲柄连杆机构

作用及组成 :
曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用 是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,同时 将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩, 以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞连杆组 和曲轴飞轮组的零件组成。

(1)活塞连杆组件
活塞连杆组件主要由活塞、活塞环、活塞销、连 杆、连杆轴瓦组成。

活塞:
1.活塞的功用及工作条件 活塞的主要功用是承受燃烧气体压力,并将此力 通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶 部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 活塞要求具有足够的刚度和强度,传力可靠、导 热性能好,耐高温、高压,耐磨损,质量小,尽可 能减小往复惯性力。 2 .活塞材料 现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采 用高强度铝合金活塞,只在极少数低速柴油发动机 上采用铸铁或耐热钢活塞。

3.活塞构造 活塞可视为由顶部、头部、槽部和裙部等4部分 构成。 (1)活塞顶部 汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大 小有关。其顶部可分为平顶、凸顶和凹顶三种。大 多数汽油机采用平顶活塞,其优点是受热面积小, 加工简单。采用凸顶活塞,起导向作用,有利于改 善换气作用。采用凹顶活塞,可以通过改变活塞顶 上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。

柴油机活塞顶部形状取决于混合气形成方式和燃 烧室形状。在分隔式燃烧室柴油机的活塞顶部设有 形状不同的浅凹坑,以便在主燃烧室内形成二次涡 流,增进混合气形成与燃烧。柴油机还有另一类燃 烧室,称为直喷式燃烧室。其全部容积都集中在气 缸内,且在活塞顶部设有深浅不一、形状各异的燃 烧室凹坑。在直喷式燃烧室的柴油机中, 喷油器

将燃油直接喷入燃烧室凹坑内,使其与运动气流相 混合,形成可燃混合气并燃烧。

(2)活塞头部 活塞顶部至活塞第一道气环之间的部分,用来承 受气体压力和传递热量。

(3)活塞槽部 由活塞头部以下活塞环槽部的部分称为活塞槽部 。在活塞槽部用来安装气环和油环,起到密封和传 热的作用,汽油机一般有三个环槽,其中为两个气 环槽和一个油环槽,在油环槽底部还加工有回油孔 或横向切槽,油环从气缸壁上刮下来的多余机油, 经回油孔或横向切槽流回油底壳。而柴油机由于压 缩比比较高,安装了四个环槽,其中有三个为气环 槽,一个为油环槽。 活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素 。在强化程度较高的发动机中,第一道环槽温度较 高,磨损严重。为了增强环槽的耐磨性,通常在第

一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。

(3)活塞裙部 活塞裙部是指从油环槽以下的活塞部分。活塞裙 部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向的 作用,其次,活塞裙部使气缸与活塞之间在任何工 况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大,活 塞敲缸;间隙过小,活塞可能被气缸卡住。此外, 裙部应有足够的实际承压面积,以承受侧向力。 发动机工作时,活塞在气体力和侧向力的作用下 发生机械变形,而活塞受热膨胀时还发生热变形。 这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线 方向及活塞顶部的尺寸增大。因此,为了使活塞在 正常工作温度时保持较均匀的间隙,避免出现在气 缸内卡死或加大磨损的现象,所以:

1) 2) 3) 4) 5)

预先冷状态下把活塞裙部加工成特定的形状 预先给活塞裙部开槽 在活塞裙部铸入热膨胀系数低的恒范钢片。 实现活塞冷却 采用活塞销孔偏移结构。

活塞环:
活塞环是具有弹性开口的环,活塞环可分气环和 油环两种。 (1)气环 气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸 壁间的密封,防止气缸内的可燃混合气和高温燃气 漏入曲轴箱,并将活塞顶部接受的热传给气缸壁, 避免活塞过热。 气环的密封原理: 当活塞环装入气缸后,在其自身的弹力作用下环 的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面,气缸内的 高压气体不可能通过第一密封面泄漏。高压气体可 能通过活塞顶岸与气缸壁之间的间隙进入活塞环的

侧隙和径向间隙中。进入侧隙中的高压气体使环的 下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面,高压 气体也不可能通过第二密封面泄漏。进入径向间隙 中的高压气体只能环的外圆面与气缸壁更加贴紧。 最后漏入曲轴箱内的气体就很少了,一般仅为进气 量的0.2%~1.0%。 气环的种类: 气环的按断面的形状可分为矩形环、扭曲环、锥 面环、梯形环、和桶面环等

(2)油环 油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机 油,并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。既可以防 止 机油窜入汽缸燃烧,又可以减少活塞、活塞环与 气缸壁的摩擦阻力,同时还可以起到封气的辅助作 用。 油环种类: 油环分普通油环和组合油环(钢片组合油环、螺 旋撑簧油环)两种。 普通油环:这种油环应用最广泛,在环的外表面中 间有环形槽,槽中钻有长方形或圆形小孔,刮下的 机油经小孔流回油底壳,以便减少环与气缸壁的接 触面积,提高接触压力。

组合油环: 1)钢片组合油环,这种油环由衬环、刮片环组成。 它具有对缸壁接触压力高而均匀、刮油能力强、密 封良好、使用寿命长等优点;但其加工费时,成本高 2)螺旋撑簧油环,这种油环是在普通油环内径环面 内安装一个螺旋弹簧,以增加对缸壁的接触压力, 当油环磨损后弹簧能够自动补偿,使油环仍能保持 良好的刮油性能。这种油环制造和安装较方便。

活塞销:
(1)活塞销功用和工作条件 活塞销用来连接活塞和连杆,并将活塞承受的 力传给连杆或相反。活塞销在高温条件下承受很大 的周期性冲击负荷,且由于活塞销在销孔内摆动角 度不大,难以形成润滑油膜,因此润滑条件较差。 为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性,质 量尽可能小,销与销孔应该有适当的配合间隙和良 好的表面质量。 (2)活塞销内孔形状分类 活塞销内孔形状分为三类,分别为:圆柱形、 两段截锥形、组合形。

(3)活塞销的连接方式 活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接方式 有两种,分别全浮式和半浮式。

连杆组:
连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴 承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺 栓合起来称作连杆,有时也称连杆体为连杆。

连杆组的功用及工作条件 :
连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴,并将 活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆小头 与活塞销连接,同活塞一起作往复运动;连杆大头 与曲柄销连接,同曲轴一起作旋转运动,因此在发 动机工作时连杆作复杂的平面运动。连杆组主要受 压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现 在作功行程下止点附近,最大拉伸载荷出现在进气 行程上止点附近。因此,连杆体和连杆盖一般采用 高强度的优质中碳钢或中碳合金钢作为其材料。

连杆构造 :
连杆由小头、杆身和大头等部分构成。 (1) 连杆小头 小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆 小头的连接方式。在汽车发动机中连杆小头与活塞 销的连接方式有两种,即全浮式和半浮式。

(2)连杆杆身 杆身断面为工字形,刚度大、质量轻、适于模锻 。工字形断面的Y-Y轴在连杆运动平面内。有的连 杆在杆身内加工有油道,用来润滑小头衬套或冷却 活塞。如果是后者,须在小头顶部加工出喷油孔。

(3)连杆大头 连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连,连杆大头除应 具有足够的刚度外,还应外形尺寸小,质量轻,拆 卸发动机时能从气缸上端取出。连杆大头分为整体 式和分开式,而分开式连杆大头又分为平分式和斜 分式两种。

(4)连杆螺栓 连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起,工作时 连杆螺栓承受交变载荷,因此在结构上应尽量增大 连杆螺栓的弹性,而在加工方面要精细加工过渡圆 角,消除应力集中,以提高其抗疲劳强度。连杆螺 栓用优质合金钢制造。

(5)连杆轴瓦 连杆大头内的瓦片式滑动轴承称为连杆轴瓦。轴 瓦分为上下两个半片,在自由状态下非半圆形,通 过安装如连杆大头内时,可过剩,所以两个瓦片均 匀的紧贴在大头壁孔上,轴瓦材料目前多采用薄壁 钢背轴瓦,在其内表面浇铸有减磨合金层,因此在 连杆工作时具有很好的承受载荷和导热能力。

V型发动机连杆:
V型发动机左右两个气缸的连杆安装在同一个曲 柄销上,其结构随安装形式可分为并列连杆 、主副 连杆 、叉式连杆。

1)并列连杆 两个完全相同的连杆一前一后并列地安装在同一 个曲柄销上。连杆结构与上述直列式发动机的连杆基本相同 。并列连杆的优点是前后连杆可以通用,左右两列气缸的活 塞运动规律相同。缺点是两列气缸沿曲轴纵向须相互错开一 段距离,从而增加了曲轴和发动机的长度。 ? 2)主副连杆 一个主连杆一个副连杆组成主副连杆,副连杆 通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。主连杆大头安装在 曲轴的曲柄销上。两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置 均不相同。采用主副连杆的V型发动机,其两列气缸不需要
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3)叉形连杆 指一列气缸中的连杆大头为叉形;另一列气缸 中的连杆与普通连杆类似,只是大头的宽度较小,一般称其 为内连杆。叉形连杆的优点是两列气缸中活塞的运动规律相 同,两列气缸无需错开。缺点是叉形连杆大头结构复杂,制 造比较困难,维修也不方便,且大头刚度较差。

(2)曲轴飞轮组件
曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮及其他一些附件 组成。

曲轴:
(1)曲轴的功用及工作条件: 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。曲轴在周期性变化的气体 力、惯性力及其力矩的共同作用下工作,承受弯曲 和扭转交变载荷。因此,曲轴应有足够的抗弯曲、 抗扭转的疲劳强度和刚度;轴颈应有足够大的承压 表面和耐磨性;曲轴的质量应尽量小;对各轴颈的 润滑应该充分。

(2)曲轴材料 曲轴一般由中碳钢和中碳合金钢模锻而成,轴颈 表面经高频淬火或氮化处理,最后进行精加工。现 代汽车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴。 (3)曲轴构造 曲轴一般由主轴颈、曲柄销、曲柄臂、平衡重块 、主轴瓦等组成,一般由两个主轴颈、一个曲柄销 、两个曲柄臂组成一个曲柄,单缸发动机的曲轴只 有一个曲柄,多缸直列式发动机曲轴的曲柄数与气 缸数相同,V型发动机曲轴的曲柄数等于气缸数的 一半。

1)主轴颈 主轴颈是曲轴的支承部分,通过主轴承支承在曲 轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气 缸数目有关,还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支 承方式一般有两种,一种是全支承曲轴,另一种是 非全支承曲轴。

2)曲柄销 曲柄销也叫连杆轴颈,是曲轴与连杆的连接部分。

3)曲柄臂 曲柄臂是主轴颈与曲柄销的连接部分。一般为了平 衡惯性力,曲柄臂处一般铸有平衡重块,从而使曲 轴旋转平稳。

4)曲轴前端及曲轴轴向定位
定时齿轮 带轮 滑动推力轴承

滑动推力轴承

起动爪 止推片 甩油盘

(4)曲柄布置与多缸发动机的工作顺序 各曲柄的相对位置或曲柄布置取决于气缸数、气 缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排 列形式确定之后,曲柄布置就只取决于发动机工作 顺序。 在选择发动机工作顺序时,应注意以下几点: 1)应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远, 以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现 象。 2)各气缸发火的间隔时间应该相同。发火间隔时 间若以曲轴转角计则称发火间隔角。对于气缸数为 i 的四冲程发动机,其发火间隔角应为720°/i

3)V型发动机左右两列气缸应交替发火。 以四冲程直列四缸发动机为例 ,其发火间隔角 为720°/4=180°。4个曲柄在同一平面内。发动 机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3,其工作循环见表:

若以四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲柄布 置:四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/ 6=120°,六个曲柄分别布置在三个平面内,发火 顺序是1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5,其工作循环表见 表:

四冲程V型六缸发动机的发火间隔角为720°/6 ,3个曲柄互成120°。工作顺序R1-L3-R3-L2-R2L1。面对发动机的冷却风扇,右列气缸用R表示, 由前向后气缸号分别为R1、R2、R3;左列气缸用L 表示,气缸号分别为L1、L2和L3,工作循环见表: 四冲程V8发动机的发火间隔角为720°/8= 90°, 4个曲柄互成90°。工作顺序基本上有两种: R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2L3-R1

曲轴扭转减振器
当发动机工作时,曲轴在周期性变化的转矩作用 下,各曲柄之间发生周期性相对扭转的现象称为扭 转振动,简称扭振。当发动机转矩的变化频率与曲 轴扭转的自振频率相同或成整数倍时,就会发生共 振。共振时扭转振幅增大,并导致传动机构磨损加 剧,发动机功率下降,甚至使曲轴断裂。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

1 减振器壳体与曲轴连接,减振器壳体与扭转振 动惯性质量粘结在硫化橡胶层上。发动机工作时, 减振器壳体与曲轴一起振动,由于惯性质量滞后于 减振器壳体,因而在两者之间产生相对运动,使橡 胶层来回揉搓,振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收 ,从而使曲轴的扭振得以消减。橡胶扭转减振器结 构简单,工作可靠,制造容易,在汽车上广为应用 。但其阻尼作用小,橡胶容易老化,故在大功率发 动机上较少应用。 2)硅油扭转减振器 由钢板冲压而成的减振器壳体与曲轴连接。侧盖 与减振器壳体组成封闭腔,其中滑套着扭转振动惯 性质量。惯性质量与封闭腔之间留有一定的间隙,

里面充满高粘度硅油。当发动机工作时,减振器壳 体与曲轴一起旋转、一起振动,惯性质量则被硅油 的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性 质量相当大,因此它近似作匀速转动,于是在惯性 质量与减振器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能 量被硅油的内摩擦阻尼吸收,使扭振消除或减轻。 硅油扭转减振器减振效果好,性能稳定,工作可靠 ,结构简单,维修方便,所以在汽车发动机上的应 用日益普遍。但它需要良好的密封和较大的惯性质 量,致使减振器尺寸较大。 3)硅油—橡胶扭转减振器 硅油—橡胶扭转减振器集中了硅油扭转减振器 和橡胶扭转减振器二者的优点,即体积小、质量轻 和减振性能稳定等。

飞轮:
飞轮是转动惯量很大的盘形零件,其作用如同 一个能量存储器。在作功行程中发动机传输给曲轴 的能量,除对外输出外,还有部分能量被飞轮吸收 ,从而使曲轴的转速不会升高很多。在排气、进气 和压缩三个行程中,飞轮将其储存的能量放出来补 偿这三个行程所消耗的功,从而使曲轴转速不致降 低太甚。 除此之外,飞轮还有下列功用:飞轮是摩 擦式离合器的主动件;在飞轮轮缘上镶嵌有供起动 发动机用的飞轮齿圈;在飞轮上还刻有上止点记号 ,用来校准点火定时或喷油定时以及调整气门间隙

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3、曲柄连杆机构的 运动与受力

曲柄连杆机构的运动
将曲柄连杆机构的曲轴中心设为原点,曲柄半径 设为R,连杆长度设为L,α为曲轴转角,ω为曲轴 转速。根据力学推导,活塞的位移x,速度v,加速 度a的推导公式如下:

其中λ为连杆比, λ=R/L

因此,根据活塞位移,速度,加速度的变化曲线 可以得出曲柄连杆机构的运动特点如下: (1)即使曲轴做匀速运动,而活塞的速度却是不 均匀的,在上、下止点处的速度为0,在α=90°稍 前和270°稍后的位置达到速度最大值。 (2)由于活塞速度的变化,导致加速度的变化, 在速度为零处的加速度最大,而速度最大处的加速 度为0。

曲柄连杆机构的受力分析
(1)气体作用力 发动机工作时气体作用力主要来自做功行程和压 缩行程,而在进气和排气行程中气体压力较小,所 以对机体的影响可以忽略。 (2)往复惯性力和离心力 发动机工作时活塞在不同工况受到向下或向上往 复惯性力,同时,在曲柄销和连杆大头在旋转工作 时受到了离心力。 (3)摩擦力 在发动机工作时,发动机诸多零件表面都存在一 定的摩擦运动,其摩擦力的大小取决与摩擦面形成 的正压力和摩擦系数。一般采取润滑油来减少摩擦

4、可变气缸控制技术

概述: 可变气缸技术能够让汽车在起步、加速或爬坡 等任何需要大功率输出的情况下保证全部汽缸投入 工作。而在中速巡航和低发动机负荷工况下,仅运 转一个汽缸组,即较少汽缸参与工作,另一排汽缸 组停止工作。在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时 ,发动机将会用较多汽缸来运转,保证发动机输出 良好的动力。

工作原理: 全负荷工作时:在车辆起步、加速或爬坡等任何需要 大功率输出的情况下,该发动机将会把全部6个气 缸投入工作。 怠速或低速工作时:在发动机怠速和低速工作时系统 仅将运转一个气缸组,即三个气缸工作。 中负荷工作时:在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时 发动机将会用4个气缸来运转。

机体组件和曲柄连杆机构常见故障

机体组件常见故障: 1)活塞敲击缸壁 现象:活塞敲击缸壁清脆、尖锐 原因: ①冷起动时,活塞与气缸的间隙较大;热机后敲缸 声将会减弱 ②混合气燃烧不正常 ③点火提前角增大 ④活塞裙部磨损严重,圆柱误差较大 ⑤缸筒和活塞磨损严重。间隙过大 排除:拆卸气缸进行检修,并更换汽缸套

2)汽缸垫漏水漏气 现象: ①汽缸垫漏气时,发动机转速和功率下降 ②汽缸垫流水时,造成即有乳化,排出排气管,出现 “突突”响声 原因: ①汽缸垫装配时不平整,位置不正确 ②固紧汽缸盖时,未按规定的次序及力矩拧紧螺钉, 致使汽缸垫封闭不严 ③汽缸垫安装时沾有杂物或者污物,致使汽缸垫封闭 不严 ④发动机长时间燃烧时不正常,如爆燃或过热导致汽 缸垫烧蚀。

排除:更换汽缸垫,并按规定的力矩及次序安装汽缸 垫 3)气缸拉缸 拉缸就是气缸臂沿活塞运动的方向,出现深浅不 一的沟纹,刮痕 现象: ①气缸拉伤后,出现敲缸声 ②机油或汽油中含有杂质,导致润滑不良 ③缸壁油膜在高温下被破坏,出现干摩擦 排除: 检测气缸压力,若出现某缸压力过低,便检测缸筒 尺寸,若出现拉伤缸筒,则需更换。

本章重点小结:
1、机体组件的构成; 2、气缸体的种类可以分为一般式、龙门式、隧道式 ;气缸套可分为干式和湿式;汽油机的燃烧室可分 为半球形、锲形、浴盆形燃烧室。 3、曲柄连杆结构包括活塞连杆组件和曲柄连杆组件 4、活塞环的分类及其功用; 5、多缸发动机的点火顺序; 6、曲柄连杆机构的受力种类及受力分析

第三章 换气系统与换气过程

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1、换气系统的作用与 组成

换气系统功用:
根据发动机各缸的工作循环和着火次序实时地打 开或关闭各气缸的进、排气门,使足量的纯净空气 或燃油与空气的混合气及时的进入气缸,同时并及 时将废气排出。

换气系统的构成:
换气系统主要由空气滤清器、进气管系、配气 机构、排气管系和消声系组成。

1、空气滤清器
(1)空气滤清器的作用及组成 空气滤清器是对空气进行净化的装置,它由壳体 和滤芯组成,滤芯布置在壳体内。 (2)空气滤清器种类及工作原理 1)惯性式空气滤清器 工作原理是利用气流的高速旋转的离心作用,将 空气种的杂质分离。 2)过滤式空气滤清器 工作原理是利用滤芯材料滤除空气的尘埃和杂质 ,其中滤芯可分为纸滤芯和铁丝滤芯,而纸质滤芯 又可进一步分为干式和湿式,其中汽车较多使用干 式

恒温进气装置
功用:根据发动机运行情况,调节进气温度,将 温度控制在35-40℃之间,减少排放污染。

2、进气管系
进气管系由进气总管和进气支管组成。
(1)进气总管 进气总管是指从空气滤清器到进气支管之间的 管道,其中在进气总管与进气支管连接处通常有一 个气室,用来减少因节气门频繁变化而产生的进气 脉冲 (2)进气支管 进气支管是指进气总管后向各气缸分配的空气 的支管,由于考虑到对有化油器的汽车,防止可燃 混合气体在进气支管凝结成液体,因此,进气支管 需要进行加热,加热方式有:

1)利用陶瓷加热器加热 2)利用高温排气加热 3)利用循环冷却液加热

3、排气管系
排气管系同进气管系类似,也是由排气支管和排 气总管组成。其主要作用是汇集发动机各缸的废气 ,使之排入大气中。 排气系统根据排气管数可分为单排气系统和双排 气系统。其中,直列发动机一般采用单排气系统, 而v型发动机可采用单排气系统,也可采用双排气系 统。

4、催化转化器
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催化转换器(Catalytic Converter),又叫催化净 化器。该装置安在汽车的排气系统内,其作用是减 少发动机排出的大部分废气污染物。

三元催化转换器由一个金属外壳,一个网底架和 一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成,可除去 HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合 物)三种主要污染物质的90%(所谓三元是指除去这 三种化合物时所发生的化学反应)。当废气经过净化 器时,铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽 和二氧化碳;铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧 气。

5、消音器
(1)消声器的功用和工作原理 汽车消声器的功用是减少因发动机的排气间隙性 ,而产生的气流脉冲噪声,并同时消除废气中的火

焰或火星。 消声器的工作原理是通过多次改变排气气流方向 ,或者重复使气流通过收缩又扩大的断面,或者气 流分割成许多小的支流沿不平滑的平面流动等方法 来消除废气中的能量,从而降低噪音。 (2)消声器的结构

2、配气机构

1、配气机构的功用:
配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工 作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭各气缸 的进、排气门,使新鲜充量得以及时进入气缸,废 气得以及时从气缸排出;在压缩与膨胀行程中,保 证燃烧室的密封。

2、配气机构总体组成及工作原理:
配气机构主要由气门组件、气门驱动机构、进 排气凸轮轴、凸轮轴传动机构组成。其中气门组件 主要由进、排气门、气门座、气门弹簧、气门锁夹 、气门导管组成;气门驱动机构主要由挺柱、摇臂 、挺杆组成;凸轮轴传动机构曲轴正齿带轮凸轮轴 传动带轮、齿形带、张紧轮等组成。

工作原理: 发动机工作时,凸轮轴 是由曲轴通过正时齿轮驱动 的。当凸轮的凸起部分顶起 挺柱(杆)时,通过推杆、调 整螺钉使摇臂摆动,在消除 气门间隙s后,压缩气门弹 簧,使气门开启。应当指出 ,由于摇臂的两臂不等长 (a<b),它们使摇臂绕着摇 臂轴摆动时,左右两侧升程 不同。当凸轮的凸起部分离 开挺杆后,气门便在弹簧张 力的作用下压紧在气门座上 ,这时气门关闭。

一个四冲程发动机凸轮轴转2周,曲轴转几 周? 四冲程发动机每完成一个工作循环,曲 轴转两周,各缸的进、排气门各开启一次, 即凸轮轴只须转一周。因此,曲轴与凸轮轴 的转速比为2:1。

3、配气机构分类
(1)按气门布置分类: 按气门布置分可分为侧置气门式和顶置气门式

(2)按凸轮轴布置分 按凸轮轴布置可分为下置凸轮轴配气机构、中置 凸轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。

(3)按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、 链传动和齿带传动。

(4)按每缸气门数目分类 按每气缸气门数可分为2气门、3气门、4气门和5 气门。

4、配气机构主要组件和零件
配气机构组成:

气门组件 凸轮轴组件 配气机构 凸轮轴传动机构 气门驱动机构

(1)气门组件 气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门 弹簧、气门锁夹零件组成。 要求: ①气门头部与气门座贴合严密; ②气门导管与气门杆上下运动有良好的导向; ③气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直; ④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运 动惯性。

1)气门 组成:气门头部、杆身和气门盘组成 功用:头部是用来密封气缸的进、排气通道;杆部是 用来为气门的运动导向。 工作条件:受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动 零件惯性力的作用。 材料:进气门:中碳合金钢、耐热合金钢; 排气门:耐热合金钢;

气门头部的结构形式:

平顶式
凸顶式( 球面顶) 凹顶式( 喇叭顶)

结构简单,制造方便,吸热面积小,质量也较小,进 、排气门都可采用。
适用于排气门,因为其强度高,排气阻力小,废气的 清除效果好,但球形的受势面积大,质量和惯性力大 加工较复杂。 凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形,可以 减少进气阻力,但其顶部受热面积大,故适用于进气 门,而不宜用于排气门。

气门锥角: 概念:气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平 面的夹角。 锥角作用: A、获得较大的气门座合压力,提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。
边缘应保持一定的 厚度,1~3mm。

2)气门座 气门座概念: 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用: 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接 受气门传来的热量。

气门座

气门座圈: 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。 镶嵌式气门座特点: 优点:提高气门座的使用寿命,便于更换。 缺点:导热性差,加工精度高,脱落时易造 成严重事故。 汽油机:排气门采用镶嵌式气门座 柴油机:进气门采用镶嵌式气门座

气门座圈

3)气门导管 作用: 为气门的运动导向,保证气门直线运动兼起 导热作用。 工作条件: 工作温度较高,约500K。润滑困难,易 磨损。 材料: 用含石墨较多的铸铁,能提高自润滑作用。 装配: 气门与气门导管间隙0.05~0.12mm,确保气 门能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进 入燃烧室,通常会在气门导管上安装橡胶油封。

气门导管

卡环:防止气门导 管在使用中脱落。

气缸盖

4)气门弹簧
功用:克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力 ,保证气门及时落座并紧紧贴合。并同时防止气门 在发动机振动时因跳动而破坏密封;并在气门开启 时,保证气门不因运动惯性脱离凸轮。 形状:圆柱形螺旋弹簧。 材料:高碳锰钢、硌钒钢。 防止共振:①提高气门弹簧的刚度;②采用不等螺距 的圆柱弹簧;③采用双气门弹簧;④采用锥形螺距 的圆柱弹簧;⑤采用变螺距气门圆柱弹簧⑥采用气 门弹簧震动阻尼器。 气门旋转机构:当气门工作时,如能产生缓慢的旋转 运动,可使气门头部周向温度分布比较均匀,从而 减少

小气门头部的热变形。同时,气门旋转时,在密封 锥面上产生轻微的摩擦力,能够清除锥面上的沉积

等螺距弹簧

非等螺距弹簧

变螺距弹簧

采用等螺距的单弹 簧,在其内圈加一 个过盈配合的阻尼 摩擦片来消除共振

(2)气门驱动机构
组成:
摇臂轴 摇臂

凸轮轴

推杆

挺柱 凸轮轴正 时齿轮

功用:将凸轮轴的旋转运动变为气门的往复运动的机 构 组成:气门挺柱(液压挺住)、推杆、摇臂、摇臂轴 、气门间隙调整螺钉组成。
1、挺柱: 作用:将凸轮的推力传给推杆或气门。 挺柱的分类:机械挺柱和液力挺柱。

机械 挺柱
筒式

用途

图示

气门顶置式

减小摩擦所造 成的对挺柱的 滚轮 侧向力。多用 式 于大缸径柴油 机。

气门间隙调整螺钉 功用:调整气门间隙 工作状态:确保在一般冷状态时,进气门的间隙为 0.25-0.3mm,排气门的间隙为0.30-0.35mm。
气门间隙调整螺钉

液力挺柱:
结构:液力挺柱由挺柱 体、柱塞、球座、柱塞弹 簧、单向阀和单向阀弹簧 等组成。挺柱体和柱塞上 有油孔与发动机机体上相 应的油孔相通。球座为推 杆的支承座。单向阀有片 式和球式两种。 性能:消除了配气机构 的间隙,减小了各零件的 冲击载荷和噪声提高发动 机高速时的性能

推杆 球座 挺柱体 柱塞 单向阀 碟形弹簧 柱塞回 位弹簧 凸轮

工作原理:①当凸轮转到工作面使挺柱上推时,挺 柱像一个刚体一样推动气门开启;②当凸轮转到非 工作面,解除了对推杆的推力,挺杆体腔内油压降 低。③若气门、推杆受热膨胀,挺柱回落后向挺柱 体腔内的补油过程便会减少补油量或使挺柱体腔内 的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分。

2、推杆:
作用: 将挺柱传来的推力传 给摇臂。 工作情况: 是气门机构中最容易 弯曲的零件。 材料: 硬铝或钢。

3、摇臂:
功用:将推杆或凸轮传来的力改变方向,作用到气 门杆端以推开气门。 分类:普通摇臂和无噪生摇臂。
短臂 长臂

摇臂

摇臂结构示意图

摇臂组示意图

摇臂轴紧固螺钉 螺栓 螺栓 摇臂轴 摇臂轴 摇臂 摇臂

摇臂轴支座

摇臂称套

调整螺钉

定位弹簧

(3)凸轮轴组件
作用: 驱动和控制各缸气门的开启和关闭,使其符合发 动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律 等要求。 工作条件: 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料: 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁

结构:

正时齿轮

凸轮轴衬套 轴颈 凸轮

偏心轮 止推凸缘

斜齿轮

其中斜齿轮的功用是驱动机油泵和分电器,偏心 轮的功用是驱动汽油泵

凸轮:
工作条件:承受气门弹簧的 张力,间歇性的冲击载荷。 凸轮轴性能:表面有良好的 耐磨性,足够的刚度。
凸轮与挺柱线接触,接 触压力大,磨损快。

凸轮轮廓与气门的运动规律:
气门升程最大时刻 缓冲结束点
气门开启点 气门关闭点

消除气门间 隙阶段

出现气门间 隙阶段

同名凸轮的相对角位置:

点火顺序:

1—2—4—3

四缸发动机凸轮投影

凸轮轴的轴向定位: 作用:为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承 受斜齿轮产生的轴向力

4
5
3

2

6

1

1、正时齿轮;2、垫圈;3、 螺母;4、止推片;5、螺栓; 6、隔圈。

(4)凸轮轴传动机构
齿轮传动:应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿 齿轮。

链条和齿形皮带传动:链条传动噪声小,用于中置 式或顶置式凸轮轴发动机。
凸轮轴正时 齿形带轮

张紧轮 中间轴齿形 带轮

曲轴正时齿 形带轮

3、四冲程发动机的 换气过程

1、换气过程
换气过程

排气过程

进气过程

?自由排气阶段 ?强制排气阶段

超临界状态(缸内压力与排气管压力 之比大于临界值1.9) 亚临界状态(压力比低于1.9)

2、配气相位
1 、配气相位:用曲轴转角表示的进、排气门的实际
开闭时刻和开启的持续时间。

配气相位图:用曲轴转角的环形图来表示的配气相位
2 、配气相位对发动机工作的影响:影响发动机的动

力性、功率。
配气相位对发动机工作的要求:延长进、排气时间。

进气门早开晚关,排气门早开晚关。

3、配气相位角:
1)进气提前角 指发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲 轴转角 2)进气迟后角 指活塞从下止点行至气门完全关闭的曲轴转角 3)排气提前角 指排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角 4)排气迟后角 指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角 5)气门重叠角 进、排气门重叠的曲轴转角称为气门重叠角

①进气提前角:α

10? -30?

②进气迟后角:β

40? -80?

③进气持续角: 180? +α+β ④排气提前角:γ ⑤排气迟后角:δ 40? -80? 10? -30?

⑥排气持续角:180? +γ+δ

⑦气门重叠角:α+δ

4、四冲程发动机的 充气效率

1、充气效率
概念:在进气行程中,实际进入气缸内的新鲜空 气或可燃混合气的质量与理论进气状态下充满气缸 工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。 ηv=M/Ms =V/Vs M 、V——进气过程中,实际进入气缸的新气的质 量和体积; Ms 、Vs——在理想进气状态下,充满气缸工作容 积的新气质量和体积。 柴油机充气效率为0.75-0.9,汽油机的充气效率 为0.70-0.85

2、影响充气效率的因素
(1)进气终了压力Pa (2)进气终了温度Ta (3)气缸内残余废气 (4)配气定时

?

3、5发动机可变进气 控制技术

1、可变进气控制系统
功用:兼顾发动机高速及低速不同工况,提高发动 机的充气效率及输出功率,降低发动机的燃油消耗 和排放污染,改善发动机怠速和低速下的运行稳定 性。 种类: 1、多气门分别投入工作的可变进气系统 2、采用进气管长度和面积可变的可变进气系统 3、配气定时可变的可变进气系统 4、气门定时和升程可变的可变进气系统(VTEC)

2、可变气门控制系统
种类:气门挺柱或摇臂可变系统和凸轮轴或凸轮可 变系统 (1)VTEC系统 VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制 系统,是本田的专有技术,它能随发动机转速、负 荷、水温等运行参数的变化,而适当地调整配气正 时和气门升程,使发动机在高、低速下均能达到最 高效率。 VTEC的基本结构

VTEC工作原理:
当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂 之间无任何连接,左边和右边的摇臂分别顶动两个 进气门,使两者具有不同的正时及升程,以形成挤 气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门,只 是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时 ,发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速 以及水温等参数送到电脑中,电脑对这些信息进行 分析处理。当达到需要变换为高速模式时,电脑就 发出一个信号打开VTEC电磁阀,使压力机油进入 摇臂轴内顶动活塞,使三只摇臂连接成一体,使两 只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到 气门正时需要再次变换时,电脑再次发出信号,打 开VTEC电磁阀压力开头,使压力机油泄出,气门 再次回到低速工作模式。

i-VTEC: i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上,增加了一个 称为VTC(Variable timing control“可变正时控 制”)的装置——一组进气门凸轮轴正时可变控制 机构,即i-VTEC=VTEC+VTC。此时,排气阀门的正时 与开启的重叠时间是可变的,由VTC控制,VTC机构 的导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气 相位,这在很大程度上提高了发动机的性能。

3、可变进气管控制系统
控制原理: 发动机工作时,由于进气过程具有间歇性和周 期性,空气会在进气管内产生一种压力波,这种压 力波会因进气管道的长度和形状对进气效率有一定 的影响,通过实验证明,在中低速时,较细长的进 气管充气效果较好;在高速时,粗短的进气管充气 效果较好。

(1)进气管长度可变进气系统

(2)进气管面积可变进气系统
转换伐

低速时
转换伐

高速时

3、6发动机废气涡轮 增压

发动机增压技术概念: 发动机增加技术就是将空气预先压缩增压后再提 供入气缸,从而提高进气密度、增加进气量,提高 充气效率的一项技术。 发动机增压技术的种类: 发动机增加技术可分为机械式增压器、废气涡轮 增压器、复合式增压器、惯性增加器、气波式增压 器。 衡量发动机进气增压程度的主要参数:

(1)增压度: ψ=Pek-Pe0/Pe0 式中 Pek为发动机增压后的有效功率;Pe0为发动 机增加前的有效功率

(2)增压比 πb=pb / p0 式中pb为增压后的而空气压力;p0为增压前的空 气压力。 按增压比大小可分为:低增压(πb≤1.5)、中增 压(1.5< πb ≤ 2.5)、高增压(2.5 < πb ≤3.5 )、 超高增压( πb >3.5)

1、废气涡轮增压
(1)基本结构与原理

增压器的分类:增压器按废气在涡轮机中的不同流 动方向可分为径流式和轴流式两类。 (2)径流式涡轮增压器 组成:离心式压气机、径流式涡轮机、中间体组成

(3)增压系统控制 1)增压压力控制 功用:保证发动机在不同的的转速及负荷等工况下 都能得到最佳的增压值,防止爆燃和降低热负荷现 象。 组成:进气旁通阀和排气旁通阀 2)增压空气温度控制(增压中冷技术) 功用:降低进入气缸的气体温度,对气体温度进 行冷却控制,从而提高气体密度,增加充气效率, 并同时降低防冻剂的热负荷和排气温度。

本章重点小结:
1)换气系统的组成; 2)配气机构的分类; 3)配气机构的主要组件; 4)配气相位 5)充气效率概念 6)可变进气系统分类及VTEC工作原理 7)废气涡轮增压工作原理

第四章 汽油机燃料供给与燃烧 (化油器式燃油供给系统)

4.1 汽油机对燃料供给 系的基本要求

1、空燃比及过量空气系数 空燃比:
可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃 比,记作α。空燃比A/F(A:air-空气,F:fuel-燃 料)表示空气和燃料的混合比。 理论空燃比,即在理想状况下,可燃混合气全 部燃烧,其空燃比为14.7。

过量空气系数:
气缸内的实际空气量与喷入气缸内的燃料完全 燃烧所需要的理论空气量的质量比。常用符号φa表 示 。 φa =1为理论混合气, φa <1为浓混合气, φa >1为稀混合气。

2、发动机不同工况对混合气浓度要求
发动机工况主要参数是负荷和转速,当转速一 定时,负荷可以用节气门的开度来衡量。发动机的 工况分为稳定工况和过渡工况,稳定工况可分为怠 速、小负荷工况、中负荷工况、大负荷及全负荷工 况;过渡工况可分为冷起动工况、暖机工况、加速 工况。

稳定工况:
稳定工况只指发动机已经预热,转入正常运转 ,并且在一定时间内工况没有突然变化的状态。

1)怠速工况 怠速工况是指发动机不对外输出动力,做功行程 产生的动力只用来克服发动机的内部阻力,维持发 动机以最低稳定转速运转。要求φa=0.6~0.8 2)小负荷工况 发动机负荷在25%以下的状况称为小负荷,要求 φa=0.75~0.9 3)中等负荷工况 发动机负荷在25%~85%之间称为中等负荷, φa=1.0~1.15 4)大负荷及全负荷 发动机负荷在85%以上的成为大负荷,负荷在 100%以上的成为全负荷。 要求φa=0.85~0.95

过渡工况:
1)冷起动工况 冷起动是指发动机由静止到正常运转的过程, 或当熄火较长、发动机温度以下降至环境时起动过 程。要求φa=0.2~0.6。 2)暖机工况 暖机一般是指冷起动后,发动机的温度逐渐升高 到正常工作温度的过程。要求φa=0.4~0.6 3)加速过程 加速过程一般是指发动机负荷增加的过程。要求 φa=0.4~0.6

4.2 汽油机燃料供给 系的基本组成

功用: 汽油机燃油供给系的作用是根据汽油机的不同工 况要求,供给不同浓度的混合气。 分类: 化油器式燃料供给系统和燃油喷射供给系统 化油器式燃料供给系统 组成: 汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器、供油管 道

(1)汽油箱 汽油箱的主要功用是储存汽油,通常由薄钢板或工 程塑料制成。通常在汽油箱里安装挡板、液面传感 器、过滤器来防止燃料的外溢和减少燃料的杂质, 同时为驾驶员提供燃油量的信息。在燃油进口通常 安装油箱盖,以防止汽油溅出减少燃油挥发。

油箱盖:
功用:防止汽油的溅出及减少汽油的挥发,调节油 箱内部与外界大气压的压力。主要由空气阀和蒸汽 阀组成

(2)汽油滤清器 功用: 安装与汽油箱与汽油泵之间,进一步滤除汽油中 的水分和杂质,保证汽油泵和化油器的正常工作。 分类: 目前汽车发动机采用的汽油滤清器主要为可拆式 滤清器和不可拆装式滤清器。 1)可拆式汽油滤清器

1-沉淀杯;2-滤芯;3-进油管接头;4-上盖;5-出油管 接头;6、7-密封垫;8-螺栓;9-放油螺栓

2)不可拆式汽油滤清器

(3)汽油泵 功用:将汽油从油箱中吸出,经汽油滤清器后送入 化油器的浮子室内,并根据发动机的需要,自动调 节输油量。 分类:机械膜片式汽油泵和电动式汽油泵 1)机械膜片式汽油泵

2)电动式汽油泵 ①电磁式汽油泵 工作原理: 通过柱塞上续电器电磁 线圈磁场的变化,使柱塞 往复运动,实现泵油。

②滚柱式电动汽油泵 工作原理:转子偏心地安装在泵体内,滚柱装在转 子的凹槽中。当转子旋转时,滚柱在离心力的作用 下紧压在泵体的内表面上;同时在惯性力的作用下 ,滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧,从而形成 若干个工作腔。在汽油泵工作过程中,进油口一侧 的工作腔容积增大,成为低压吸油腔,汽油经进油 口被吸入工作腔内。在出油口一侧的工作腔容积减 小,成为高压油腔,高压汽油从压油腔经出油口流 出。

③叶片式电动汽油泵 工作原理: 叶轮旋转时,小槽内的汽油随同叶轮一同高速 旋转。由于离心力的作用,使出口处油压增高,而 在进口处产生真空,从而使汽油从进口吸人,从出 口排出。

?

?

4.3 化油器

化油器功用:根据发动机在不同情况下的需要,将 汽油气化,并与空气按一定比例混合成可燃混合气 。及时适量进入气缸。 化油器的组成: 简单化油器、主供油系统、怠速系 统、加浓系统、加速系统、起动系统。 (1)简单化油器

工作原理:通过活塞在汽缸的往复运动,使进气道 喉管处与化油器的浮子室内产生压力差,在压力的 作用下,使浮子室内的汽油经量孔从喷油管喷出, 并同时被高速空气气流吹散,形成雾化的可燃混合 气,并最后进入气缸。并且喷油管喷出的油量可随 着节气门的开度变化而变化。 (2)主供油系统 功用:除怠速工况和极小负荷外,保证发动机在中 小负荷范围内工作时,供给随节气门开度增大而逐 渐变稀的混合气。 结构:如图

工作原理:通过安装通气管,降低通过主量孔的汽 油流量的压力差,致使通气管的空气流量增加量大 于汽油流量增加快。从而使得混合气随节气门开度 的增大而逐渐变稀。 (3)怠速系统 功用:保证发动机在怠速和很小负荷工况时供给少 而浓的混合气。 结构:如图

工作原理: 1)低怠速状况: 当节气门开度最小,喉管真空度较小时,汽油无法 从主喷管喷出,浮子室的汽油经主量孔和怠速油量 孔被吸入怠速油管,从节气门下方真空度较强的怠 速喷口喷出,同时节气门上方的过渡喷口进一步渗 入空气将汽油进一步泡沫化。 2)节气门稍开状况: 当节气门稍微开大时,供给的空气量增大,同时过 渡喷口的真空度增大,此时,怠速喷口和过渡喷口 同时喷油,使怠速出油量增加,保证混合气不因供 气量增大而瞬间变稀,保证发动机怠速工况平稳过 渡。

3)当节气门进一步开大时: 当节气门进一步开大时,供给空气量也进一步加 大,由于喉管的真空度增大,使得主供油系统开始 工作,形成怠速喷口、过渡喷口、主喷口三处供油 ,以防止短时间内因空气量增加而出现的混合气变 稀情况。 4)当节气门开度加大到中小负荷工况时: 怠速喷口和过渡喷口因节气门开度进一步增大, 使得喷口处真空度下降到无法喷油,怠速系统停止 工作,主喷口开始单独供油。

4)加浓系统 功用:当发动机负荷达到80%~85%以上时,化油器 额外将供给部分汽油,以保证发动机最大功率时所 需要的较弄的混合气要求。 分类:机械型加浓装置和真空式加浓装置 结构: 如图

工作原理: 1)机械式加浓器 节气门开度控制着拉杆和推杆的向下位移,,当 节气门开度达到80%~85%时,推杆可压开加浓阀 ,汽油可从浮子室经加浓阀和加浓量孔流入主喷管 ,与主量孔的汽油汇合,一起从主喷口喷出,这样 就增加了汽油供给量。 缺点:机械加浓器的工作只与节气门的开度有关及 发动机的负荷有关,与发动机的转速无关。 2)真空加浓装置 通过节气门下方的真空度变化,控制活塞弹簧的 伸缩,来控制加浓阀的开闭,并以此控制混合气的 加浓。

优点:真空加浓装置的运作不仅与发动机的负荷有关 ,也与发动机的转速有关。 (5)加速系统 功用:为防止汽车突然加速或超车时,节气门突然 开大的瞬间产生的混合气过稀现象,在节气门开大 瞬间将一定量的燃油喷入喉管使混合气临时加浓, 满足汽车发动机的需要。 种类:活塞式加速系统和膜片式加速系统 工作原理:在浮子室内有一泵缸,泵缸内有活塞, 活塞通过活塞杆及弹簧,连接板与拉杆相连。拉杆 由固装在节气门轴上的摇臂操纵,加速泵腔与浮子 室之间装有进油阀,泵腔与加速量孔之间油道中装 有出油阀。进油阀在不加速时,在本身重力作用下

,经常开启和关闭不严,而出油阀则靠重力经常保持 关闭,只有在加速时方能开启。当节气门开度减小 时,摇臂逆时针回转,带动拉杆、连接板、活塞杆 及活塞向上移动,泵腔内产生真空度,汽油便自浮 子室经进油阀充入泵腔。当一般地增加负荷,即节 气门缓慢地开大时,活塞便缓慢地下降,泵腔内形 成的油压不大,进油阀在自动重力的作用下处于开 启或关闭不严状态,于是,汽油又通过进油阀流回 浮子室,加速装置并不起作用。但当节气门迅速地 开大时,由于活塞下移很快,泵腔由压迅速增大, 便进油阀关闭,同时顶开出油阀,泵腔内所贮存的 汽油便从加速量孔喷入喉管内,加浓混合气。

(6)起动系统 功用:在发动机启动过程中,供给极浓的混合气 结构:目前化油器通常采用阻风门式起动系统,结构 是在喉管前装一个阻风门,用弹簧保持它经常处于 全开位置。如图:

工作原理:起动时,阻风门接近全闭,节气门微开( 比怠速时稍大一些),主喷管、怠速喷孔、过渡喷 孔同时喷油,阻风门边缘缝隙和阻风门上进气孔进 气,主空气量孔、怠速空气量孔进气,汽油+空气 混合形成极浓混合气。起动后,将阻风门逐渐打开 ,同时,将节气门关小到怠速开度,使发动机转入 怠速工作。 (7)化油器操纵机构 功用: 控制节气门及组风门的开度 组成:脚操纵加速踏板和手操纵拉钮

4.4 汽油机的燃烧过程

1、汽油机的正常燃烧
汽油机工作正常燃烧过程中,可将燃烧过程分 为三个阶段。 (1)着火延迟期 着火延迟期是指从点火开始到火焰核心形成的 这段时间,这一时期的主要功用是主要为点火进行 物理、化学准备,它约占全部燃烧时间的15%。 (2)速燃期 速燃期是指从火焰核心形成到气缸内出现最高 压力点的这段时期,在此时期火焰由中心向外传播 ,直到整个燃烧室。因此,也成为火焰传播时期。 这一时期燃料热能绝大部分在此时放出,是燃烧过 程的主要阶段。

(3)后燃期 从速燃期结束到燃料基本燃烧完的这段时间称为 后燃期,其功用是将未燃烧的燃料和燃烧不完全的 产物继续燃烧,并将部分CO2和H2O分解为CO、H2 、O2

2、汽油机的非正常燃烧
汽油机在非正常燃烧现象主要有爆燃和表面点火
(1)爆燃 当火花塞点火后,正常火焰传来以前,末端混合 气自燃并急速燃烧,产生爆炸性冲击波和尖锐的金 属敲击声的现象称为爆燃。

爆燃产生的原因: 1)积碳聚集过多 ;2)发动机过热; 3)燃油使用 不当; 4)发动机曲柄室漏气 爆燃产生的危害: 1)机件过载 ;2)机件烧损 ;3)性能指标下降 ;4)发动机磨损加剧 ;5)排气冒黑烟,油耗增加, 排气温度增加 (2)表面点火 表面点火的主要原因是由于燃烧室内的炽热部分 点燃混合气的现象。 表面点火又可因发生在火花塞点火前后分为早火 现象和后火现象。

其中早火现象因提前燃烧可燃混合气,发生爆燃 现象。使燃料燃烧速度加快,在未达到上止点前气 缸压力和温度增高,导致发动机功率下降,并同时 会导致部分零件过热甚至会受损。

4.5 影响燃烧过程的 因素

1、燃料的性质和选用
(1)汽油的主要性能 1)汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油对发动机发生爆燃的抵 抗能力,用辛烷值来评定,汽油的辛烷值越高,其 抗爆性就越好。 2)汽油的蒸发性 液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。 汽油的蒸发性越好,就越易汽化,形成的油气混合 物也越均匀。汽化良好的混合气燃烧速度快,发动 机易起动,加速及时,油门响应快,同时可以减少 发动机的机械磨损,降低油耗及汽车尾气有害物质 的排放。但若蒸发性过高,汽油在炎热气候和大气 压较低的地区易发生“气阻”而使车辆出现加油不 畅

等现象。通常汽车的蒸发性用汽油的10%、50%、 90%等馏分的馏出温度来评定。 3)汽油的热值 燃料的的热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生的 热量,标准汽油的热值为44000KJ/kg

2、混合气的浓度
燃料燃烧的速度取决于火焰传播的速度,而火焰 传播的速度又主要取决于混合气浓度。根据混合气 的浓度对火焰传播影响可分为功率混合气浓度、经 济混合气浓度、火焰传播下限浓度、火焰传播上限 浓度。如图

Φa=0.85~0.95时,为功率混合气 Φa=1.05~1.15时,为经济混合气 Φa=1.3~1.4左右时,为火焰传播下限 Φa=0.4~0.5左右时,为火焰传播上限

3、点火提前角
在节气门全开、发动机额定转速下混合气成分不 变的情况下,点火提前角的大小对汽油机的性能有 很大影响,如图:

4、发动机转速
发动机转速增加,导致缸内的可燃混合气产生涡 流、紊流的程度增强,漏气和传热的损失减少,从 而导致火焰传播速度的加快,爆燃的倾向下降。

5、发动机的负荷
当发动机的负荷降低,由于气缸内的中的残余废 气稀释的作用,致使气缸内的温度、压力下降,降 低了爆燃的倾向。

6、压缩比的变化
提高压缩比,可以使做功行程的热效率提高,发 动机的功率和转矩增大,并有效降低燃油消耗。但 提高压缩比的同时会带来混合气的温度和压力的提 升,产生爆燃的倾向更大。 同时,气缸的直径、气缸盖和活塞的材料、燃烧 室的形状都是影响燃烧过程的影响因素。

本章重点小结:
1、空燃比及过量空气系数 2、汽油机在各种工况下对可燃混合气的浓度要求 3、化油器式汽油机燃油供给系统的组成 4、化油器各系统的工作原理 5、汽油机正常燃烧的3个时期 6、爆燃及表面点火 7、影响燃烧过程的因素

第五章汽油机燃料供给与燃烧 (电控汽油喷射系统)

5.1 电控汽油喷射系 统概述

1、电控汽油喷射系统的特点
1)能准确控制发动机的进气质量,保证气缸内的 燃料燃烧完全,使废气排放物和燃油消耗都能够降 得下来 。 2)取消了喉管,降低了进气阻力,提高了发动机 的充气效率,增加了发动机的功率和扭矩。 3) 燃油以一定压力喷射,雾化质量高,并且混合 气的均匀性较好,能使空燃比控制在合适的范围内
4)发动机冷起动性、加速性、和怠速平稳性较好 5)成本较高,故障率虽低,一旦坏了就难以修复。

2、汽油喷射系统分类
(1)按喷油器数量分类

(2)按喷射部位的不同的分类

(3)按汽油喷射的方式分 按汽油喷射的方式分可分为连续性喷射系统和间 歇喷射系统。

(4)按喷射装置的控制方式 可分为机械控制式、机电结合控制式、电子控制 式喷射系统。 (5)按空气量检测方式 间接测量式(压力型):将歧管绝对压力和转速信号 输送到ECU计算出进气量。如Bosch公司D-Jetronic 系统 直接测量式(流量型):用空气流量计测量进气量。 如Bosch公司L-Jetronic系统

3、电控汽油喷射系统的基本组成
1) 空气供给系统 功用:空气供给系统的作用是向发动机提供新鲜 的空气 空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、 节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等 组成。 2) 燃油供给系统 功用:向发动机供给燃烧所需的汽油。 燃油供给系统主要由汽油箱、电动燃油泵、燃油 滤清器、燃油压力脉动阻尼器、燃油压力调节器、 喷油器和燃油管路等组成。

3)电子控制系统 功用:检测发动机的工作状况,精确控制燃油喷射 量、喷油正时和点火时刻。 电子控制系统主要由各种传感器、各种执行器、 控制器组成。 4)故障自诊断系统 功用:故障自诊断系统及时地检测出电控系统出现 的故障,将故障信息以代码形式存储在ECU的存储 器内,发出故障指示或警告信息。 5)安全保险功能和后备系统

4、电控汽油喷射系统的工作原理

?

5.2电控汽油机空气 供给系统

组成:空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管 、进气支管、怠速空气控制阀。

1、空气计量
功用:测量发动机的进气量。 分类:进气管绝对压力传感器式间接测量法和空 气流量传感器直接测量。 (1)进气管绝对压力传感器 工作原理:由于进气管的空气绝对压力反映了发动机 的负荷,通过测量进气管的绝对压力和发动机转速 信号可以间接的确定进入汽缸的空气量。 (2)翼片式空气流量传感器 工作原理:当发动机起动后,吸入的空气把测量片从 全闭位置推开,使其绕轴偏转。当气流推力与测量 片复位弹簧张力平衡时,测量片便停留在某一位置

上。进气量愈大,测量片开启的角度也愈大。这时 测量片转轴上的电位计滑臂也绕轴转动,使电位计 的输出电压随之变化。这一信号输入到电控单元, 电控单元在根据进气温度传感器的信号进行修正, 即可测出实际的进气流量。 (3)卡门漩涡式空气流量传感器 工作原理:通过在进气管中设置一个涡流发生器, 气体流过涡流发生器时便产生涡流,通过测出涡流 的频率,变可计算出空气的速度,最后根据进气管 的有效面积得出气缸的进气量。
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(4)热线式(热膜式)空气流量传感器 工作原理:热线式空气流量传感器是建立在热平衡 原理基础上的。在进气管道中放置热线(铂丝)RH, 当空气通过流量计时,热线被冷却,工作温度下降 ,其电阻值随之减小,电桥失去平衡,此时集成运 算放大器会自动增加供给热线的电流,使热线恢复 原来的工作温度和电阻值,直至电桥恢复平衡,因 此,通过对电流的大小来测量空气流量。

2、怠速控制系统
分类:电控汽油喷射发动机怠速控制方式可分为节 气门直动式和旁通空气式。 (1)节气门直动式怠速控制系统 工作原理:取消了旁通气道和怠速控制阀,在怠速 时由ECU直接驱动节气门开启一个角度(约2--5度) ,实现怠速的稳定,节气门体统称为节流阀体或节 气门控制组件。

(2)旁通空气式怠速控制 1)双金属片式 2)石蜡式 3)电磁阀式 4)步进电动机式

?

5.3 电控汽油机燃油 供给系统

组成:电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻 尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路组成。

1、主要部件构造及工作原理 (1)电动燃油泵 功用:将汽油从燃油箱中泵出,并供给燃油系统具 有规定压力的燃油。 分类:按安装位置不同分为: ? 内置式—安装在油箱中,具有噪声小、不易 ? 产 生气阻、不易泄漏、管路安装简单。 ? 外置式—串接在油箱外部的输油管路中,易 ? 布置、安装自由大,单噪声大,易产生气阻。 ? 按电动燃油泵的结构不同分为:涡轮式、滚柱 ? 式、转子式和侧槽式。

1)滚柱泵

2)齿轮泵

3)涡轮泵

4)双极泵 通过在燃油系统中安装双极泵,一个为低压燃油泵 用来分离燃油蒸汽,一个为高压泵用来提高油压, 从而保证燃油泵不因燃油气化原因导致油压不稳定 波动现象。 (2)燃油压力调节器 功用:保证喷油器喷油压力与进气管压力差为恒定值 结构:如图 工作原理: 根据膜片两边油室内部的压力变化,通过膜片的 移动,调节阀门开度大小,从而控制回油量的大小

(3)燃油压力脉动阻尼器 功用:在喷油器喷油时,在输油管道内会产生燃油 压力脉动,脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减以减 小这种波动和降低噪音。 工作原理:来自燃油泵的燃油首先通到阻尼器膜片 前方,然后流向输油管路。当油压脉动趋于峰值时 ,膜片弹簧压缩,膜片后移,使膜片前方空间加大 ,使本来增大的压力值趋于平缓;当油压较低时, 弹簧伸张,使膜片前推,膜片前方空间减小,油压 略有上升。 结构:如图

(4)电磁喷油器 ? 功用:根据ECU发来的喷油信号,执行器精确地计 量燃油喷射量并将其喷入进气道或进气管内,并与 其中的空气混合形成可燃混合气。 分类:轴针式、球阀式、片阀式 1)轴针式电磁喷油器 结构:

工作原理: 喷油器不喷油时,回位弹簧通过衔铁使针阀紧压 在阀座上,防止滴油。当电磁线圈通电时,产生电 磁吸力,将衔铁吸起并带动针阀离开阀座,同时回 位弹簧被压缩,燃油经过针阀并由轴针与喷口的环 隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时,电磁吸力消 失。口位弹簧迅速使针阀关闭,喷油器停止喷油。 2)球阀式电磁喷油器 它的最大特点是喷油器的针阀就够是由钢球、导 杆、衔铁统一焊接制成,其优点是质量小,动态响 应快,密封性好。 3)片阀式电磁喷油器 其喷油器结构特点是采用了轻质片阀和孔式阀座 来控制喷油,具有动态流量大、抗堵性能好等优点。

冷启动喷油器:
?

?

功用:在发动机冷起动时喷油,以加浓混合气,改 善发动机的冷起动性能。 电插头 结构:
电磁线圈 阀门弹簧

阀 门

喷 嘴
冷起动喷油器

工作原理:当低温启动发动机时,起动继电器线圈 通电,同时加热线圈也导通,触电闭合使蓄电池电 压送至冷起动喷油器,正时开关控制冷起动搭铁回 路接通,冷起动喷油器喷油。随着双金属片进行加 热,冷却水的温度升高,双金属片变形使触点分开 ,冷启动喷油器电磁线圈电路被断开,冷起动喷油 器不喷油。(见视频)

5.4 电控汽油机电子 控制系统

1、传感器
(1)发动机转速与曲轴位置传感器 功用:用来测量发动机转速,以确定基本喷油量和基 本点火提前角。并确定相对于每缸压缩上止点的喷 油定时和点火定时,在顺序喷射发动机上还需要有 判缸信号。 安装位置:可在曲轴前端、飞轮上、凸轮轴前端、分 电器内。 分类:电磁感应式、霍尔效应式、光电效应式

1)电磁感应式

2)霍尔效应式 原理:利用霍尔效应原理,产生与曲轴转角相对应 的电压脉冲信号来来判定曲轴位置 PS:霍尔效应 当电流垂直于外磁场方向通过导体时,在垂直于 磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差 的现象称为霍尔效应,该电势差称为霍尔电势差( 霍尔电压)。 UH=RHIB/d

永久磁铁

霍尔元件

触发 轮

3)光电效应式

(2)冷却液温度传感器 功用:检测发动机的热状态并将其信号输入ECU,并 通过ECU对喷油量进行调整。 分类:负温度特性传感器和正温度特性传感器

热敏电阻

电插头

(3)进气温度传感器 功用:检测进气支管的温度并将信号送入ECU, ECU从而修正喷油量和点火提前角。

热敏电阻

电插头

(4)氧传感器 功用:检测发动机空燃比,并向ECU提供反馈信号调 节喷油量,从而将空燃比调节在目标空燃比下从而 使三元转化器良好工作。 类型:氧化锆式氧传感器和氧化钛式传感器 1)氧化锆式氧传感器 工作原理: 通过陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外 侧的含氧量不同,在氧化锆内、外两侧极间产生电 压。两侧的含氧浓度的大小决定着电压的大小,从 而通过电压信号传给ECU来调节空燃比。

2)氧化钛式传感器 工作原理:通过二氧化钛材料电阻值能随排气中含氧 量的变化而变化的特性,使其传感器产生一定的电 压变化,从而ECU根据电压变化调节空燃比。 特点:二氧化钛只有在300°~900°才能连续工作, 因此,传感器内部具有一个电加热器。

(5)爆燃传感器 爆燃传感器安装在发动机缸体上,对四缸直 列式发动机,它装在2缸和3缸之间;对V型发动机, 每侧至少有一个爆震传感器 功用:检测发动机有无爆燃现象,并将信号送入 ECU 检测方法分类:气缸压力法、发动机机体振动法、 燃烧噪音法 机体振动法分类:磁致伸缩式传感器和压电式传感 器,压电式又可分共振型和非共振型。

1)磁致伸缩式传感器

组成:铁心、永久磁铁、线圈及外壳。
原理:利用电磁感应原理检测发动机爆燃。当传感器 的固有振动频率与发动机爆燃时的振动频率相同时 ,传感器输出的信号电压最大。
线圈

壳体 永久磁铁

输出电压u0

铁心

谐振点

频率f

2)共振型压电式爆燃传感器 组成:压电元件、 振子、基座、外 壳等组成。 原理:当发生爆燃 时,振荡片与发 动机共振,压电 元件输出的信号 电压也有明显增 大,易于测量。
电压
爆燃传感器 至ECU 频率 振子 压电元件
带开路/断路检测电 阻的传感器

ECU

KNK信号波形

3)非共振型压电式爆燃传感器 与共振式相比,非共振式内部无震荡片,但设一 个配重块,以一定的预紧压力压紧在压电元件上。 当发动机发生爆燃时,配重块以正比于振动加速度 的交变力施加在压电元件上,压力元件则将此压力 信号转变成电信号输送给ECU。
引线

压电元件

配重块 频率(kHz)

输出电压(mV)

(6)节气门位置传感器 功用:将节气门的开度信号转变成电信号,传输给 ECU。 分类:包含线性式节气门位置传感器和开关式节气 门位置传感器 1)线性式节气门位置传感器

2)开关(触点)式节气门位置传感器

电子控制器(ECU)

(3)故障自诊断系统 功用:对汽车传动系统、控制系统各个部分工作状 态进行自动检查和监测。当汽车出现故障时,可通 过报警装置提醒驾驶员。 (4)安全保险功能 功用:当ECU检测到某传感器或执行器出现故障, ECU就会启动安全保险功能,按照存储器的设定程 序和数据,使控制器继续工作或强制停机。 (5)后备系统 功用:当ECU内微机控制程序出现故障时,ECU启 动后备系统,通过后备电路,将发动机控制在预定 的水平上,使车辆缓慢行驶。

本章重点小结
1)汽油喷射系统的分类 2)电控汽油喷射系统的基本组成及工作原理 3)电控汽油机空气供给系统组成 4)空气流量传感器分类;怠速控制系统分类 5)电控汽油机燃油供给系统组成及工作原理 6)电控汽油机燃油系统常用传感器的功用及原理 7)电子控制器的组成及工作流程

第六章 柴油机的燃料供给与燃烧

6.1柴油机的特点及功 用和混合气的形成

1、柴油机的特点
1)热效率高、经济性好、故障少; 2)混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机; 3)柴油机的排气污染小; 4)制造成本较高; 5)排气噪声大,废气中含SO2及碳烟多。

2
1)在适当的时刻将一定数量的洁净柴油增压后以适 当的规律喷入燃烧室。 2)在每一个工作循环内,各气缸均喷油一次,喷油 次序与气缸工作顺序一致。 3)根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量,保 证柴油机稳定运转,尤其要稳定怠速,限制超速

4)储存一定数量的柴油,保证汽车的最大续驶里程

3、柴油机混合气形成特点
柴油机以柴油为燃料。由于柴油的蒸发性和流动 性都比汽油差,因此柴油机不能像汽油机那样在气 缸外部形成可燃混合气。柴油机的混合气只能在气 缸内部形成,即在接近压缩行程终点时,通过喷油 器把柴油喷入气缸内,柴油油滴在炽热的空气中受 热、蒸发、扩散,并与空气混合形成可燃混合气, 最终自行发火燃烧。因此,与汽油机相比,柴油机 混合气形成的时间极短,只占15°~35°曲轴转角 。燃烧室各处的混合气成分很不均匀,且随时间而 变化。在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓,燃烧 不完全;有的地方混合气过稀,空气得不到充分利 用。

4、柴油机混合气形成方式
1)空间雾化混合 将燃油喷向燃烧室空间,形成雾状,雾状油滴从 高温空气中吸热蒸发并扩散,与空气形成混合气。 为了使混合均匀,要求喷出的燃油与燃烧室形状配 合,并利用燃烧室中空气的运动与其混合。 2)油膜蒸发混合 将大部分燃油喷到燃烧室壁面上,形成一层油膜 ,油膜受热汽化蒸发,在燃烧室中强烈的涡流作用 下,燃油蒸气与空气形成均匀的可燃混合气,这一 混合方式中起主要作用的因素是燃烧室壁面温度、 空气相对运动速度和油膜厚度。

常见的提高柴油与空气混合组织空气涡流方式: (1)进气涡流 (2)挤压涡流 (3)燃烧涡紊流

5、柴油机燃烧室
分类: 直喷式燃烧室和分隔式燃烧室

1)直喷式燃烧室 直喷式燃烧室的结构特点是只有一个燃烧室,位于 活塞顶面和气缸盖地平面之间,燃料直接喷入该燃 料室中与空气进行混合燃烧。其中,直喷式燃烧室 通过活塞顶设计的不同,混合气形成也不同,从而 导致发动机的形成也存在差异。

2)分割式燃烧室 分隔式燃烧室是将容积一分为二,一部分位于气 缸盖中,另一部分则在气缸内。在气缸内的那部分 称主燃烧室,位于气缸盖中的那部分称副燃烧室。 主、副燃烧室之间用通道连通。燃料先喷入气缸盖 中的副燃烧室内进行预燃烧,再经过通道喷到活塞 顶上的主燃烧室进一步燃烧。分隔式燃烧室又有涡 流室燃烧室和预燃室燃烧室之分。

?

6.2柴油机燃料供给系 统组成

1、柴油机燃料供给系组成
组成:喷油泵、喷油器和调速器 、柴油箱、输油泵、 油水分离器、柴油滤清器、喷油提前器和高、低压
回油管 喷油器 高压油管 燃油滤清器

限压阀 燃油箱

调速器 低压油管
喷油泵 输油泵

喷油提前器

油水分离器

2、柴油机燃油供给低压油路
组成:油箱、油水分离器、柴油滤清器和输油泵等
(1)油箱 功用:储存柴油 (2)油水分离器 功用:分离柴油中的混入水分

(3)输油泵 功用:将燃油从油箱吸出,并克服燃油滤清器等阻 力,以一定的压力和流量输往喷油泵的装置。 结构分类:活塞式、转子式、滑片式、齿轮式 滚轮 1)活塞式输油泵 手柄 活塞 结构:
出油管接头 手油泵活塞 挺杆弹簧

手油泵体
进油阀

推杆

出油阀
进油管接头 螺塞

泵体 活塞弹簧

工作原理: (1)吸油和压油行程 偏心轮转过,活塞上行,下腔容积增大,产生真 空,进油阀开启,柴油经进油口进入下泵腔。同时 ,上泵腔容积缩小,压力增大,出油阀关闭,上泵 腔中的柴油经出油口压出。 (2)准备压油行程 偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动,下泵腔 油压增高,进油阀关闭,出油阀开启,柴油从下腔 流入上腔。 (3)输油量的自动调节 输油泵供油量大于喷油泵需要量时,上泵腔油

压增高,与活塞弹簧弹力相平衡时,活塞便停止泵油。 (4) 输油泵工作 偏心轮 用输油泵上下运动来泵油, 清除燃油系统内的空气 滚轮
挺杆 推杆 出油口 出油阀
喷油泵凸轮轴 手柄 泵体 手油泵

B

A
活塞 弹簧 进油阀 活塞 进油口

(2)滑片式输油泵

(4)柴油滤清器 功用:除去柴油中的尘土、水分或其他机械杂质和温 度变化及空气的接触过程从柴油中析出少量的石蜡 ,以降低对精密偶件的磨损,从而提高功率,降低 油耗。 分类:

柴油粗滤器

柴油细滤器

结构:
出油口 限压阀 盖

进油口

壳体 滤芯

放油螺塞

中心杆

两级柴油滤清器:

第二级细滤器 (航空毛毡及 纺绸滤芯)

第一级粗滤器 (纸质滤芯)

3、燃油供给高压油路
(1)喷油泵

(2)喷油器

6.3 柱塞式喷油泵

喷油泵功用:按照发动机的工作顺序,负荷大小, 定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。 分类: ①柱塞式喷油泵 ②喷油泵- 喷油器 ③转子分配式喷油泵(VE) 柱塞式喷油泵分类: A、B、P、Z系列

1、A型喷油泵基本结构与工作原理
结构:

分泵

调速器

驱动轴 泵体 输油泵

主要组成:泵体、泵有机构、供油量调节机构、驱 动机构、喷油提前器、润滑系统。 (1)泵体 功用:支撑着喷油泵的所有零部件以及活塞式输 油泵和调速器。 分类:整体式、可分开式;A型喷油泵大多采用整 体式。

(2)泵油机构 ? 每个气缸所对应的一套高压 泵油机构。 组成:柱塞偶件、出油阀 偶件、出油阀弹簧、柱塞弹 簧组成。

出油阀偶件

柱塞偶件 油量调节 机构

驱动机构

1)柱塞偶件 结构:

径向油孔

柱塞—直槽、45°斜槽(两槽相通) 柱塞套—径向油孔(与低压油腔相 通)定位槽 精密配合偶件:配合间隙为 0.0015~0.0025mm 要求:成对使用,不能互换。 拆装维修时要作好记号。
直槽

45°斜槽

2)出油阀偶件
作用:防止燃油倒流,保证供油 迅速,停油干脆。 出油阀体—密封锥面、十字截 面、减压环带

减容体 出油阀 弹簧 出油阀

出油阀座—内圆柱面
出油阀座

出油阀弹簧

出油阀工况:
出油阀上升:减压环离座孔前,油管内 减容增压,减压环离座孔,达喷油压 力,迅速喷油。

出油阀下落:减压环入座孔,切断油 路,防止燃油倒流,保证下次供油迅 速。减压环落座,管内增容减压,停 油干脆,防止二次喷射和滴漏现象。

减容器:
作用:减小高压腔的容积,限制出油阀升程。

3)工作原理 柱塞下行:
a.从上止点到柱 塞斜槽封闭径 向油孔之前。 b.从柱塞斜槽封 闭径向孔到柱 塞头部露出径 向油孔之前。 c.从柱塞头部露 出径向油孔到 运行下止点。

a

b

c

柱塞上行:
a.从下止点到柱 塞头部封闭径 向油孔之前。 b.从柱塞头部封 闭径向油孔到柱 塞斜槽露出径 向孔之前。 c.从柱塞斜槽露出 径向油孔到柱塞 上行至上止点。

a

b

c

油量调节:
供油有效行程:柱塞顶面封闭 柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露 出径向油孔前柱塞上移的行程, 用hg表示。 hg决定了喷油泵每 循环供油量(Δg)。 hg 调节供油量方法: 转动柱塞——改变hg——改变 循环供油量Δg。 停油:直槽对准油孔。

(3)供油量调节机构 功用:根据柴油机负荷的变化,通过转动柱塞来改变 循环供油量。 分类:齿圈齿条式油量调节机构和拔叉拉杆式油量调 节机构 工作原理:通过调节齿杆拉动,带动调节齿圈的转动 ,从而带动喷油泵柱塞的转动,来改变喷油量。或 通过拔叉拉杆调节柱塞调节臂转动喷油泵柱塞,来 改变喷油量。

(4)驱动机构 组成: 挺柱体部件:滚轮、长槽、(垫块) 凸轮轴(按作功顺序排列凸轮)
滚轮式挺杆 凸轮轴

改变挺杆高度,可以改变供油提前角。

挺柱部体部件
功用:将凸轮的运动平稳地传递给柱塞,并可以 调整柱塞的供油时间。 供油时间调整方式:螺钉调节式和垫块式
调整螺钉 调节垫片 滚轮架 h h

滚 轮

(5)喷油提前器 功用:随柴油机转速的变化自动调节喷油泵的供油 提前角。 结构:如图 工作原理: 当发动机转速提高,飞块因离心力的作用,迫使 飞块沿传动销外滑动,压缩弹簧,从而带动飞块销 (飞块枢轴)、从动盘、喷油泵凸轮顺喷油泵旋转 的方向转过一定的角度,使喷油提前。如图 (6)润滑系统 功用:通过飞溅润滑来润滑驱动机构中的油泵凸轮 轴、挺柱体部件、轴承和调节机构等。

2、P型喷油泵结构特点
P型泵结构:

P型泵的特点:

(1)全封闭箱式泵体
(2)采用吊挂式柱塞套,悬挂分泵总成

(3)拉杆套筒式油量调节机构
(4)采用压力润滑方式

6.4 分配式喷油泵

分配式喷油泵与柱塞式喷油泵对比特点: 分配式喷油泵是具有一个分配转子和多个出油口 的喷油泵。所以相对于柱塞式喷油泵具有结构简单 、体积小、质量轻、高速性能好、故障率少容易维 修等优点,同时也具有供油量不大、加工精度高的 等缺点。 分类: 转子式(径向压缩式)和单柱塞式(轴向压缩式)

1、径向压缩式分配泵
组成:
滑片式二级输油泵; 高压泵 油量控制阀 供油提前角自动调节机构

工作过程: 进油、泵油和配油三个过程。
优缺点:
零件数目少,结构紧凑,通用性高,防污性好等优 点;由于对分配转子和分配套筒、柱塞和柱塞孔的配合 精度要求较高,滚柱座结构复杂及内凸轮加工不便等缺 点。所以近年来已很少应用。

2、轴向压缩式分配泵(VE泵)
结构:主要由泵体、泵盖、滑片式输油泵、泵有机 构、断油电磁阀和喷油提前器组成。

(1)驱动机构

组成:驱动轴、调速器驱动齿轮、滚轮支架、 滚轮、十字联轴器和平面凸轮盘。 平面凸轮盘、滚轮架及滚轮使分配柱塞既转 动又轴向移动,滚轮架固定不动;四缸发动机, 分配柱塞转一周,往复运动四次。

(2)泵油机构

工作原理



1)供油过程 当平面凸轮盘的凹下 部分转至与滚轮接触时, 柱塞弹簧将分配柱塞向 左推移,柱塞腔容积增 大。进油槽与柱塞套上 的进油孔相通,柴油经 油道流入柱塞右端腔室 和中心油道内。

2)泵油过程 平面凸轮盘凸起部 分与滚轮接触时,分配 柱塞边转边右移。进油 孔关闭,柱塞腔内燃油 压力升高,柱塞上分配 孔与柱塞套上的出油孔 之一相通,高压柴油即 经中心油道、分配孔、 出油阀流向喷油器,喷 入燃烧室。

3)停油过程 柱塞在平面凸轮 的推动下继续右移, 左端的泄油孔移出油 量调节套筒与分配泵 内腔相通时,柱塞腔 内的高压油立即经泄 油孔流入泵体内腔中, 柴油压力立即下降, 供油停止。

4)压力平衡过程: 分配柱塞上设有压力平衡槽(在柱塞上燃油分配孔 180度角对面),在分配柱塞旋转和移动过程中,压 力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通。在某一气缸停 止供油后,压力平衡槽正好转至与该气缸对应的分 配油道相通,于是两处油压相同,这样就保证了各 分配油道供油结束时的残余油压相等,保证了各缸 供油的均匀性。

3)断油电磁阀
起动开关旋至OFF 位置,电磁式断油器电 路断开,阀门在回位弹 簧的作用下关闭,切断 油路,发动机停机 。

电磁式 断油器

4)泵油提前器
①稳定运转时

活塞左右端力相等,处于平 衡位置。
②转速升高时

二级滑片式输油泵出口压力 增大,活塞右端压力增大,活 塞左移,带动滚轮架转动一定 角度,供油提前。
③转速降低时与前述相反

6.5 调速器

当发动机在高转速运转时若因负荷减少使转速升 高时,喷油泵供油量增大,更促使发动机转速进一 步升高,极易导致发动机超速而出现排气管冒黑烟 、发动机过热等不良现象,严重时出现飞轮飞脱等 机件损坏、伤人事故; 当发动机转速因负荷增加而低于最低稳定转速时 ,喷油泵供油量也减少,转速继续下降,发动机熄 火。

调速器功用:根据发动机负荷变化而自动调节供油 量,从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变 化。 分类: 1)按转速调节范围分: 全程式调速器、两级式调速器、单程式调速器、 极限式调速器 2)按感应原件或执行机构分 机械式调速器、液压式调速器、气动式调速器、电 子调速器

1、全程式调速器
基本结构:
调速杠杆
停车手柄 调速弹簧 导 调速齿轮 调速套筒 飞 锤 杆

怠速螺钉
高速螺钉 全负荷油量 调节螺钉

张力杠杆 起动杠杆 柱塞套

油量调节套筒

VE泵调速器结构

分配柱塞

工作原理:
1.起动 起动开始,飞锤收拢, 油门踏板踩到底,调速杠 杆抵高速螺钉,调速弹簧 拉伸,起动弹簧使起动杠 杆上端和调速套筒左移到 极限位置,并在张力杠杆 凸起销和起动杠杆之间出 现间隙A,油量调节套筒 左移至最大供油量位置。

VE泵调速器起动工况

2.怠速 调速杠杆抵怠速限位 螺钉,调速弹簧无张力, 起动弹簧被压缩,飞锤离 心力与怠速弹簧弹力相互 作用。怠速转速升高,张 力杠杆上端压缩怠速弹簧 右移,油量调节套筒左移, 供油量减少,反之,相应 零件运动方向相反。 VE泵调速器怠速工况

3.中速和高速 调速杠杆抵高速限 位螺钉,转速升高,飞 锤离心力增大,调速套

筒右移,同时推动起动、
张力杠杆顺时针摆动, 油量调节套筒左移,供 油量减少,转速不再升 高。反之亦然。 VE泵调速器中高速工况

4.超速 在调速杠杆处于高速位 置时,如果负荷突然减小, 则转速迅速升高,此时飞 锤离心力迅速增大,调速 套筒右移,推动起动和张 力杠杆以N点为轴顺时针转 动,油量调节套筒左移,

供油量减少。从而防止柴
油机飞车。 VE泵调速器超速工况

分配泵调速器附加装置: (1)增压补偿装置:增压补偿装置用于增压柴油机 上,其作用是根据增压压力大小,自动调节供油量 ,提高柴油机的动力经济性能。 (2)大气压力补偿装置:在高原行驶的汽车,由于 气压低,进气密度小,使燃料燃烧不完全,导致排 气冒黑烟。大气压力补偿装置的作用就是使喷油泵 供油量随着大气压力的降低而自动减少。 (3)负荷传感供油提前装置:发动机负荷变化意味 着供油量的变化,负荷加大,供油量增加,燃烧所 需要的时间拉长,容易造成后燃,排气冒黑烟。负 荷传感供油提前装置的作用就是根据发动机负荷的 变化,自动调节供油提前角大小,改善燃烧过程。

(4)转矩负校正装置:有的VE泵安装有转矩负校正 装置,其作用是改善发动机高速转矩不足问题,通 过校正行程增加喷油量。

2、两级调速装置
?

?

特点:自动稳定和限制柴油机最低与最高转速, 而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。 分类: RQ型两极调速器及RAD型调速器

RQ型两极调速器结构:
油量调节拉杆
冒烟限制器

操纵臂 外弹簧座

怠速弹簧
高速弹簧

高速弹簧内座
凸轮轴 飞锤 滑动轴 活动杠杆

调速杠杆

RQ型两极调速器

RAD型调速器:
1-拉力杆 2-速度调 整螺栓 3-导动杆 4-浮动杠杆 5-高速 限止螺钉 6-操纵手 柄 7-怠速螺钉 8拨叉杠杆 9-怠速弹 簧 10-齿杆行程调整 螺钉 11-调速滑套 12-飞锤 13-滚轮 14-凸轮轴 15-调速 弹簧 16-供油调节齿 杆 17-连接杆 18起动弹簧 19-速度调 定杆

工作原理: 1、起动 起动时,将操纵手柄 抵靠高速限止螺钉,带 动拨叉杆绕D点逆时针方 向转动,浮动杠杆则绕B 点逆时针方向转动,并 通过连接杆推动供油调 节齿杆向增加油量方向 移动。由于起动弹簧对 浮动杠杆有一个向左的 拉力,因而浮动杠杆会 绕C点逆时针摆动,带动 B点和A点进一步向左移 动到飞锤完全闭合为止 。供油调节齿杆因而相 应地向增加供油方向移 动一个距离,即达到起 动加浓供油位置。

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2、怠速调节 怠速工作时将操纵 手柄靠在怠速螺钉, 这时飞锤的离心力通 过调速滑套与怠速弹 簧相平衡,发动机在 怠速下稳定工作;当 发动机运转阻力减小 时,转速会升高,飞 锤离心力增加,通过 调速滑套压缩怠速弹 簧。与此同时,导动 杆下端A点右移,带动 浮动杠杆绕C点顺时针 转动,使供油调节齿 杆减少供油,限制了 发动机转速的上升。

3、中速工作 操纵手柄置于怠速 螺钉与高速限止螺钉 之间的任一位置,通 过拨叉杆、浮动杠杆 等杆件调节,便可以 使供油调节齿杆处于 相应位置,发动机在 相应转速下工作。此 时怠速弹簧已全部被 压入拉力杆内,不起 作用。而调速弹簧刚 度较大,还尚未起作 用。所以外界负荷的 变化,调速器并不自 动调节油量,而要靠 驾驶员直接操纵。

4、最高转速限制 ? 操纵手柄靠在高速限 止螺钉,发动机在标定工 况工作,供油调节齿杆处 于标定供油位置,发动机 在标定转速稳定工作当发 动机负荷减小时,发动机 转速升高,飞锤离心力加 大,克服调速弹簧的拉力 ,推动调速滑套及拉力杆 右移,这时导动杆的中间 支点B移到Bˊ位置,拉力 杆的支点D移到Dˊ的位置 ,使得供油调节齿杆向减 少供油方向移动,限制了 发动机的最高转速,防止 “飞车”。

3、调速器性能指标
(1)稳定调速率
n0 max ? nb ?2 ? ? 100(%) nb

(2)瞬时调速率
nmax ? nb ?1 ? ? 100(%) nb

(3)稳定时间 稳定时间是指从转速(或负荷)突变起,到转速 稳定时止所需要的时间。 (4)转速波动率
??
nc max (或nc min ) ? nm nm ? 100(%)

6.6 喷油器及燃油喷射

1、 喷油器的功用要求及分类
功用:使一定数量的燃油得到良好的雾化,以促进 燃油着火和燃烧,并同时使燃油的喷射按燃烧室类 型合理分布,以便使燃油与空气迅速而完善的混合 ,形成均匀的可燃混合气。 要求:应具有一定的喷射压力和射程,合适的喷雾 锥角和雾化质量;喷停要迅速,不发生燃油滴漏, 以免恶化燃烧过程;最好的喷油特性是在每一循环 的供油量中,开始喷油少,中期喷油多,后期喷油 少。 分类:按结构型式可分为开式和闭式两大类。中小 功率高速柴油机绝大多数采用闭式喷油器。闭式喷 油器可分为孔式喷油器和轴针式喷油器。

2、喷油器的结构与工作原理

工作原理:

3、喷雾特性与喷油规律
(1)喷雾特性 喷雾特性一般由燃油喷散的细度、均匀度、油束 射程、喷雾锥角等来表示。

(2)喷油规律 喷油规律是单位时间喷油器喷入燃烧室的油量 随时间(或喷油泵凸轮轴转角)的变化关系。

4、不正常喷油情况
不正常喷射有二次喷射、隔次喷射和其它不规则 喷射。

6.7 柴油机的燃烧过程

1、柴油机的燃烧过程
柴油机的燃烧过程可分为四个阶段:着火延迟 期、速燃期、缓燃期、后燃期。

2、燃料对柴油机燃烧过程的影响因素
1) 十六辛烷值 2)凝点 3)馏程 4)运动粘度 5)机械杂质和水分

3、供油提前角对燃烧过程的影响
供油提前角过大 着火延长期长,活塞受阻、 启动困难、工作粗暴,出现“敲缸”现象。 供油提前角过小 燃料燃烧不完全,后燃期延 长,冒黑烟,经济性能下降。

6.8 电控燃油喷射系统

传统柴油机喷射系统存在的问题: 1)传统柴油机每个汽缸会有一个喷油器,每个喷油 器又必须匹配一个油泵,这使得整台发动机的油泵 数量很多。 2)活塞往复式的机械泵是靠凸轮来驱动的,凸轮的 能量则源自曲轴,在往复运动以及与凸轮发生作用 的时候,会产生巨大的噪音。 3)传统柴油机纯机械式的泵油方式,很难做到精准 喷油量和点火时刻的控制,使得爆震也难以精准控 制,所以发动机的震动和噪音都异常强烈。

1、电控燃油喷射的优点
(1)对喷油定时的控制精度高,反应速度快; (2)对喷油量的控制精确、灵活、快速,喷油量可 随意调节,可实现预喷射和后喷射,改变喷油规律 ; (3)喷油压力高(高压共轨电控喷油系统高达 200MPa),不受发动机转速影响,优化了燃烧过 程; (4)无零部件磨损,长期工作稳定性好; (5)结构简单,可靠性好,适用性强,可以在新老 发动机上应用。

电控燃油喷射系统的分类: 柴油机电控喷射系统可分为两大类,即位置控制 系统和时间控制系统。 时间控制系统又可分为电控泵喷嘴系统和共轨式 电控燃油喷射系统

2、电控柴油喷射的基本原理
电控柴油喷射系统由传感器、控制单元(ECU) 和执行机构三部分组成 ,传感器采集汽车运行的各 种信号,并将实时检测的参数输入计算机;ECU对 来自传感器的信息同储存的参数值进行比较、运算 ,确定最佳运行参数,最后,并将这些参数发送给 执行器。执行机构按照最佳参数使柴油机工作状态 达到最佳 。

传感器 加速踏板位置传感器 发动机转速传感器 凸轮轴位置传感器 燃油压力传感器 喷油正时传感器 油量控制机构传感器 空气流量传感器 增压压力传感器 进气温度传感器 水温传感器 燃油温度传感器 空调传感器 起动信号传感器 车速传感器 电源电压传感器 氧传感器


控 制 单 元

执行机构

ECU

喷油时间 喷油压力 喷油量 电动输油泵 进气节流 增压器调节 冷起动辅助 电热塞 废气再循环 空调控制 自诊断系统


4、电控柴油喷射系统的结构和工作原理
(1)位置控制式电控柴油喷射系统 结构:
高压油管

放 大 器 放 大 器

分 油 环 分 油 环 ECU

废气阀
膜片式 制动器 膜片式 制动器

ECU

工作原理: 位置控制的柴油机电控喷射系统不改变传统的喷 油系统的工作原理和基本结构,只是采用电控组件 ,代替调速器和供油提前器,对分配式喷油泵的油 量调节套筒或柱塞式喷油泵的供油齿杆的位置,以 及油泵主动轴和从动轴的相对位置进行调节,以控 制喷油量和喷油定时。 1)供油量控制 在ECD系统中,首先根据加速踏板位置(调速弹 簧预紧力)和柴油机转速的输入信号,计算出基本 供油量,然后根据来自冷却液温度、进气温度和进 气压力等传感器信号进行修正;再按供油量套筒位 置传感器信号进行反馈修正后,确定最佳供油量。

电控单元把计算和修正的最终结果作为控制信号传 到供油量控制电磁阀,产生磁力,吸引可动铁心,通过 杠杆将供油量调节套筒右移。控制信号的电流愈大,磁 场愈强,供油量愈多。

2)供油时间控制 电控单元首先根据柴油机转速和加速踏板位置 传感器的输入信号,初步确定一个供油时刻,然后 根据进气压力、冷却液温度等传感器的信号和起动 机信号进行修正。

电控单元根据最后确定的供油时刻,向供油定时 控制阀的线圈通电,可动铁心被电磁铁吸引,压缩 弹簧向右移动,打开喷油提前器由高压腔通往低压 腔的油路,使喷油提前器活塞两侧的压差缩小,活 塞向右移动,供油时刻推迟,即供油提前角减小。

电控单元通过改变脉冲 电流信号的占空比,改 变由喷油器的高压腔到 低压腔的流通截面积, 以调整喷油提前器活塞 两侧的压力差,使活塞 产生不同的位移,达到 控制供油时刻的目的。

(2)高压共轨电控柴油喷射系统 组成:高压共轨柴油喷射系统主要是由低压油路、高 压油路、传感器和控制器组成。

基本工作原理: ? 低压燃油泵将燃油从油箱输入高压油泵,高压油 泵将燃油加压送入高压油轨,高压油轨中的压力由 电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及 需要进行调节,高压油轨内的燃油经过高压油管, 根据机器的运行状态,由电控单元从预设的参数中 ,选择合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的 电子喷油器将燃油喷入气缸。

主要工作部件工作原理: 1)高压泵 功用:将低压油路的燃油加压,并输送入高压共 轨管。

(2)调压阀 功用:根据发动机负荷状况调整和保持共轨管中的 压力。

(3)共轨元件 功用:存储高压燃油,保持压力稳定,并持续向喷 油器供给燃油。

4)电控喷油器 功用:精准控制喷油时间、喷油量和喷油规律,并 向气缸内喷射一定量的燃油。

本章重点小结:
1)柴油混合气形成特点 2)柴油机燃烧室的分类 3)柴油机燃料供给系统的组成 4)喷油泵的分类及其工作原理 5)调速器的功用及其分类 6)喷油器的功用及分类 7)柴油机燃烧过程可分为着火延迟期、速燃期、缓 燃期、后燃期四个阶段 8)电控燃油喷射系统的优点及分类

7.1发动机的主要排气 污染

发动机排放产生的主要污染物有NOx、CO、HC、 SO2和碳烟粉尘等有害物质。

1、有害气体产生的原因
(1)CO生成机理 产生原理: CO是烃燃料在局部不完全燃烧的产物 产生原因:烃燃料在发动机内燃烧出现局部缺氧或 低温现象或部分CO2氢气还原成CO (2)HC生成机理 产生原理:HC是未燃的燃料和不完全燃烧或裂解反应 的碳氢化合物和小量氧化反应的中间产物。

产生原因:由于汽缸壁表面的冷凝作用,火焰传播无 法传播到汽缸壁表面,致使汽缸壁表面的混合气无 法燃烧或充分燃烧形成了激冷层。最后排入大气。 (3)NOx的生成机理 产生原因: NOx是空气在燃烧室内高温条件下,由氧 和氮反应生成,并不是燃料燃烧产生,其中排出的 NOx中大部分是NO,NO2较少。

7.2排气污染的控制

分类:机内净化和机外净化 (1)发动机机内净化 概念:改善可燃混合气的品质和燃烧状况,抑制 有害气体的产生的净化。 1)通过改善点火时刻,配气相位和优化燃烧室可 以改善发动机的燃烧状况。 2)改善可燃混合气的品质,通常采用恒温进气空 气滤清器和废气在循环系统来改善混合气品质。 EGR ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、 温度等参数信息,将排气中的少部分废气经EGR阀 进入进气系统,与混合气混合后进入气缸参与燃烧 。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧,降低了 燃烧时气缸中的温度,并抑制了NOX的再次生成的 净化装置

废气再循环系统会影响混合气的着火性能,从 而影响发动机的动力性,特别是在发动机怠速、低 速、小负荷及冷机时,再循环的废气会明显地影响 发动机性能。所以,当发动机在怠速、低速、小负 荷 及冷机时,ECU控制废气不参与再循环,避免发 动机性能受到影响;当发动机超过一定的转速、负 荷及达到一定的温度时,ECU控制少部分废气参与 再循环,而且,参与再循环的废气量根据发动机转 速、负荷、温度及废气温度的不同而不同,以达到 废气中的NOX最低。

(2)发动机的机外净化 设置发动机外部附加装置使排出的废气进行净化 后再排入大气。 1)两次空气喷射 2)催化转化器 功用:将排气中的有害成分,通过化学反应转化成 对人体无害的成分。 分类:氧化还原转化器和三元催化转化器 三元催化转化器 三元催化转换器由一个金属外壳,一个网底架和 一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成,可除去 大量HC、CO和NOx三种主要污染物质的。当废气 经过净化器时,铂催化剂就会促使HC与CO氧化生 成水蒸汽和二氧化碳;

铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。这些氧化 反应和还原反应只有在温度达到250℃时才开始进 行。 结构:

3)曲轴箱强制通风装置 功用:减少HC等有害气体从曲轴箱内排入大气。 组成:曲轴箱强制通风装置由PCV阀、连接PCV阀 和进气增压室的软管组成。 工作原理:利用曲轴箱通风系统和进气系统之间的 压力差,通过PCV阀调节吸入气缸内的窜气量,当 发动机高速运转时,PCV阀的流量要比低速要高, 同时当发动机发生回火时,PCV阀应及时切断通风 防止曲轴箱爆炸。

4)汽油蒸发控制系统 功用:将燃油箱和浮子室内汽油蒸气收集和储存在炭 罐内,在发动机工作时再将其送入气缸燃烧。 分类:真空控制的汽油蒸发控制系统和电子控制汽油 蒸发控制系统

本章小结: 1)发动机污染控制可分为机内净化和机外净化; 2)EGR系统工作原理; 3)三元催化转化器工作原理。

期中复习: 总论
1、汽车的组成 2、汽车按发动机位置和驱动形式的分类 3、什么是轴距、前悬、后悬、最小转弯半径 4、汽车附着条件,及附着力影响因素

第一章 发动机基本结构和工作原理
1、四冲程发动机的基本结构和工作原理 2、四冲程汽油机和四冲程柴油机的区别 3、什么是活塞行程、排量、压缩比、有效转矩、有 效功率、升功率、燃油消耗率、有效热效率及其相 关计算

4、汽车发动机的总体组成

第二章 曲柄连杆组件与机体机构
1、气缸体的组成; 2、气缸体的分类、汽缸套的分类、燃烧室的分类及燃 烧特点; 3、活塞连杆组件的组成; 4、活塞的组成; 5、活塞环的分类及其功用; 6、活塞销的连接方式; 7、分开式连杆大头的分类; 8、V型发动机叉形连杆的分类

9)曲轴飞轮组件的组成 10)曲轴的支撑方式 11)多缸发动机的点火顺序

第三章 换气系统与换气过程
1)换气系统的组成 2)配气机构的组成 3)配气机构的分类 4)什么是气门间隙 5)四冲程发动机换气过程中的排气过程有那两个阶段 组成 6)什么是配气相位、进气提前角、进气迟后角、排气 提前角、排气迟后角、气门重叠角

7)什么是充气效率 8)VTEC工作原理 9)废气涡轮增压的工作原理及涡轮增压系统控制

第四章 汽油机燃料供给与燃烧
1)什么是空燃比及过量空气系数 2)发动机不同工况下对混合气浓度的要求 3)汽油机燃料供给系统的基本组成 4)化油器的基本机构和工作原理 5)汽油机的燃烧过程 6)汽油机的非正常燃烧有哪些及其产生原因 7)分析发动机混合气浓度、点火提前角、发动机转速 、发动机负荷对发动机燃烧过程的影响。

第五章 电控汽油喷射系统
1)汽油机喷射系统的分类 2)电控汽油喷射系统的基本组成 3)电控汽油喷射系统的工作原理 4)电控汽油喷射系统空气供给系的组成 5)空气流量传感器的分类 6)怠速控制系统的分类 7)电控汽油喷射系统燃油供给系统的组成 8)曲轴位置传感器和氧传感器的作用和分类 9)电子控制器的组成及其工作原理

第六章 柴油机的燃料供给与燃烧
1)柴油机混合气形成方式 2)柴油机燃烧室分类 3)柴油机燃料供给系统的组成 4)A型柱塞泵的结构和工作原理 5)VE型分配泵的结构和工作原理 6)调速器的作用及其分类 7)柴油机喷油器的分类 8)柴油机不正常喷射的类型 9)柴油机燃烧过程 10)电控柴油喷射系统的分类

检测习题:
选择题: 1、四冲程内燃机的作功行程,活塞由上止点移至下 止点,这时( ) A.进气门开启 B.排气门开启 C.进气门、排气门均开启 D.进气门、排气门均关闭 2、活塞每走一个行程,相应于曲轴转角() A.180° B.360° C.540° D.720° 3、对于四冲程发动机来说,发动机每完成一个工作循 环曲轴旋转() A.180° B.360° C.540° D.720°

4、气门组的基本组成零件是气门、气门导管、气门 油封、_______等。( ) A.凸轮轴 B.气门弹簧 C.摇臂 D.液力挺柱 5、发动机压缩比的正确说法是() 气缸燃烧室容积与气缸总容积之比 气缸燃烧室容积与气缸工作总容积之比 气缸总容积与气缸燃烧室容积之比 气缸工作总容积与气缸燃烧室容积之比

6、下列发动机组成中柴油机所没有的是() A,冷却系统 B,起动系统 C,点火系统 D,润滑系统 7、下列表示发动机动力性能指标的是() A,发动机有效转矩 B,发动机转速 C,燃油消耗率 D,有效热效率 8、6135Q柴油机的缸径是() A.61mm B.613mm C.13mm D.135mm 9、下列说法正确的是() A,汽油机比柴油机压缩比高 B,汽油比柴油自燃点高 C,汽油机最高燃烧温度比柴油机高 D,汽油机比柴油机工作粗暴

10、在同一转速时,节气门的开度越大,则发动机的负 荷() A.越大 B.越小 C.不变 D.不一定 11、四冲程发动机曲轴,当其转速为3000r/min时, 则同一气缸的进气门,在1min时间内开闭次数应该 是( )。 A、3000次 B、1500次 C、750次 D、6000次 12、获最低耗油率的混合气成份应是( )。 A、α=1.05~1.15 B、α=1 C、α=0.85~0.95 D、 α<0.70

13、柴油机燃烧过程中,气缸内温度达最高时在 ( )。 A、后燃期 B、速燃期 C、缓燃期 D、着火延迟期 14、两速式调速器若使调速弹簧预紧力愈大,则最高 转速( )。 A、不变 B、升高 C、降低 15、P型喷油泵的泵体采用( )结构。 A、整体式 B、分体式 C、全封闭式 填空题: 1、 现代汽车的类型虽然很多,各类汽车的总体 构造有所不同,但它们的基本组成大体都可分为 、 、 和 四大部分。

2、汽车从静止到开始运动和正常行驶过程中,都不 可避免地受到外界的各种阻力。假定汽车作等速直 线行驶,这时汽车所受到的阻力有 、 和 。 3、四冲程发动机曲轴转二周,活塞在气缸里往复行 程___次,进、排气门各开闭___次,气缸里热能转 化为机械能___次。 4、四缸四冲程发动机的作功顺序一般是______或 ________;六缸四冲程发动机作功顺序一般是 _______或_______。 5、活塞销与销座及连杆小头的配合有____及 ____二种形式。

6、气缸套有 和 两种。 7、配气机构的凸轮轴有 、 、 三种布 置型式。 8、四冲程发动机排气过程中有 和 两个阶段 9、过量空气系数α>1,则此混合气称为 混合气;当 α<0.4时,混合气 ,火焰不能传播,发动机熄火 ,此α值称为 。 10、化油器除简单化油器外的五大装置是 装置、 装置、 装置、 装置和 装置 。 11、按结构形式,柴油机燃烧室分成____和____两 大类 12、发动机排气污染的控制可分为 _____和_____

判断题: 1、汽车驱动力大就等于汽车动力性强 2、多缸发动机各气缸的总容积之和,称为发动机排 量。 3、活塞顶是燃烧室的一部分,活塞头部主要用来安 装活塞环,活塞裙部可起导向的作用。

4、气门间隙是指气门与气门座之间的间隙。 5、过量空气系数α为1时,不论从理论上或实际上来 说,混合气燃烧最完全,发动机的经济性最好。 6、孔式喷油器的喷孔直径一般比轴针式喷油器的喷 孔大 7、供油提前角过大会使柴油发动机的工作粗暴。

名词解释: 1、整车装备质量 2、最小转弯半径 3、压缩比 4、配气相位 5、过量空气系数

问答题: 1、简述四冲程汽油机工作过程 2、汽油机排放物机内净化有哪些措施? 3、简答气环与油环的作用。

计算题: 1、一个四冲程汽油发动机有6个气缸,气缸直径 为100mm,活塞行程为100mm,压缩比为10,这 个发动机的总排量是多少? 2、一个六缸四冲程的汽油发动机直径为100mm ,活塞行程为100mm,标定转速为5000r/min,功 率为100kW,目前测得运转60s消耗600g燃油,求 升功率和燃油消耗率?


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