發動機構造與維修第1頁/共81頁單元一發動機總體構造一、發動機的作用和基本工作原理提問：你能說出發動機的作用嗎？發動機的作用：將燃料的化學能轉化為熱能再轉化為機械能并對外輸出動力。提問：你了解發動機從哪怎么對外輸出動力嗎？（主要作用通過進氣、壓縮、作功、排氣，把燃燒汽油產生的作用力轉變為曲軸的扭距力，以向底盤輸出扭距。也就是為汽車提供動力的源泉。）第2頁/共81頁（一）發動機常用術語（實物、教具演示）上止點下止點SVcVh2RVa＝Vh＋VcS＝2R第3頁/共81頁

第4頁/共81頁發動機常用術語（P4—6）1、上止點：活塞離曲軸回轉中心最遠處。2、下止點：活塞離曲軸回轉中心最近處。3、活塞行程（S）：上、下兩止點間的距離（單位：mm）沖程：從一個止點運動到另一個止點的過程。4、曲柄半徑（R）：從曲柄銷中心線到曲軸回轉中心線的距離。（顯然，曲軸每轉一圈，活塞運動兩個行程）S＝2R5、氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點到下止點所讓出的空間容積。Vh＝Πd2/4×10

6×S第5頁/共81頁6、排量（VL，發動機工作容積）：發動機所有氣缸工作容積的總和。VL＝Vh×ii—氣缸數。7、燃燒室容積（Vc）：活塞處于上止點時活塞上方的空間容積。8、氣缸總容積（Va）：活塞處于下止點時活塞上方的空間容積。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和。即Va＝Vh＋Vc9、壓縮比（ε）：氣缸總容積與燃燒室容積的比值。ε＝Va/Vc＝（Vh＋Vc）/Vc＝1＋Vh/Vc

一般汽油機的壓縮比約為6—10，柴油機的壓縮比約為15—22。發動機常用術語（P4—6）第6頁/共81頁（一）四沖程發動機的簡單工作原理（工作循環）工作循環：發動機每完成一次進氣、壓縮、作功、排氣的過程就叫一個工作循環。四沖程發動機：曲軸轉兩圈活塞運動四個行程完成一個工作循環的發動機。第7頁/共81頁1、四沖程汽油機的工作循環

1）進氣沖程要點：

活塞向下止點運動，進氣門開、排氣門關，汽油和空氣的混合氣被吸入氣缸。進氣終了的缸內壓力為0.075—0.09MPa（低于外界壓力），進氣終了缸內氣體溫度為370K—440K。排氣門關閉進氣門開啟第8頁/共81頁2）壓縮沖程四沖程汽油機的工作循環要點：活塞向上止點運動，進、排氣門都關閉，氣缸中的氣體被壓縮。壓縮終了的缸內壓力為0.6—1.2MPa，壓縮終了缸內氣體溫度為600K—800K。進氣門關閉排氣門關閉第9頁/共81頁3）作功沖程四沖程汽油機的工作循環要點：

活塞運動到接近壓縮上止點時，活花塞跳火點燃混合氣?；钊麤_向下止點，進、排氣門都關閉。最高壓力3—5MPa，最高溫度2200K—2800K。進氣門關閉排氣門關閉瞬時最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa第10頁/共81頁4）排氣沖程四沖程汽油機的工作循環要點：活塞向上止點運動，進氣門關、排氣門開，廢氣依靠自身的壓力及活塞的驅趕作用被排出氣缸。排氣終了的缸內壓力為0.105—0.115MPa（略高于大氣壓力），排氣終了缸內氣體溫度為900K—1200K。進氣門關閉排氣門打開殘余廢氣第11頁/共81頁四沖程汽油機的工作循環第12頁/共81頁2、四沖程柴油機的工作循環1）進氣沖程與汽油機的區別：

吸入氣缸的是純空氣。第13頁/共81頁四沖程柴油機的工作循環2）壓縮沖程與汽油機的區別：壓縮的是純空氣。壓縮終了的缸內壓力為3—5MPa，壓縮終了缸內氣體溫度為800K—1000K。（壓力和溫度都遠高于汽油機）第14頁/共81頁四沖程柴油機的工作循環3）作功沖程與汽油機的區別：

在壓縮沖程接近上止點時，噴油器將柴油以霧狀噴入燃燒室與壓縮后的高溫空氣混合并燃燒。最高壓力5—10MPa，最高溫度1800K—2200K。第15頁/共81頁4）排氣沖程四沖程柴油機的工作循環第16頁/共81頁四沖程柴油機的工作循環小結1)兩種發動機工作循環的共同特點：（討論）（1）每個工作循環曲軸轉兩圈（720°），每個沖程曲軸轉半圈（180°），進、排氣門各開啟一次。（2）四個沖程中只有一個作功沖程，其它三個沖程都是消耗功的輔助沖程。（3）發動機開始運轉時必須靠外力起動，依靠曲軸和飛輪儲存的能量（或其它缸作功）使進氣、壓縮和排氣沖程得以進行。第17頁/共81頁四沖程柴油機的工作循環小結2）兩種發動機工作循環的主要不同之處：（討論）（1）進氣成分不同。汽油機——混合氣；柴油機——純空氣。（2）混合氣形成的地點不同。汽油機——進氣管和氣缸；柴油機——氣缸。（3）著火方式。汽油機——點燃；柴油機——壓燃。第18頁/共81頁（三）二沖程發動機的簡單工作原理1、二沖程汽油機的簡單工作原理（了解）第一沖程：活塞向上運動，活塞上方換氣、壓縮，活塞下方進氣；第二沖程：活塞向下運動，活塞上方作功、換氣，活塞下方預壓混合氣。第19頁/共81頁第一沖程：活塞向上運動，壓縮，噴油并燃燒；第二沖程：活塞下行至2/3行程時排氣，換氣。二沖程汽油機多用在摩托車上，二沖程柴油機用于中型汽車。（三）二沖程發動機的簡單工作原理1、二沖程汽油機的簡單工作原理（了解）第20頁/共81頁二、發動機的總體構造（一）發動機的組成1、汽油機（簡單解釋）兩大機構：曲柄連桿機構、配氣機構。五大系統：燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系。2、柴油機（簡單解釋）兩大機構、四大系統（無點火系）。（二）國產內燃機型號編制規則（閱讀P13）例1：EQ6100－1例2：1E65F例3：12V135Z第21頁/共81頁三、發動機主要性能指標和特性（一）主要性能指標1、動力性指標1）有效功率（Pe）：從發動機飛輪輸出的功率，單位：Kw。2）有效轉矩（Me）：從發動機飛輪輸出的轉矩，單位：N.m。

Pe和Me之間的關系：Pe＝Me×n/9550

式中n—發動機轉速（r/min）2、經濟性指標燃油消耗率（ge）發動機每發出1Kw的有效功率，在1h內所消耗的燃油克數。第22頁/共81頁（二）發動機的特性1、速度特性：節氣門開度（或噴油泵供油拉桿位置）一定時，有效功率（Pe）、有效轉矩（Me）和燃油消耗率（ge）隨發動機轉速（n）變化的特性。

速度特性包括部分特性和外特性。部分特性：

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

節氣門全開時（或噴油泵供油拉桿在標定功率的循環供油量位置時）的速度特性。第23頁/共81頁1）汽油機外特性曲線分析

要點：（1）最大功率和最大轉矩都對應某一轉速。例：豐田威馳轎車用5A—FE發動機最大功率：77Kw/6000rpm。最大轉矩：135Nm/4800rpm。（2）最低油耗點出現在最大功率和最大轉矩點之間。第24頁/共81頁2）柴油機外特性曲線分析

要點：（1）有效轉矩(Me)曲線比較平緩，超負荷能力較差。（2）燃油消耗率(ge)曲線平坦，可在較大轉速范圍內省油。第25頁/共81頁單元二曲柄連桿機構構造與維修一、概述（一）曲柄連桿機構的功用與組成1、功用：將燃氣作用在活塞頂上的壓力轉變為曲軸旋轉運動而對外輸出動力。（P21）2、組成：機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。1）機體組：氣缸蓋、氣缸墊、氣缸套、氣缸體、上下曲軸箱。第26頁/共81頁曲柄連桿機構的組成第27頁/共81頁曲柄連桿機構的組成2）活塞連桿組：活塞、活塞環、活塞銷、連桿等。3）曲軸飛輪組：曲軸、飛輪等。（二）工作條件1、高溫：最高溫度在2800K。2、高壓：最高壓力5—10MPa。3、高速：發動機最高轉速：4000—6000r/min。（n＝6000r/min時，活塞1S要完成200個行程）4、受力復雜：氣體壓力、慣性力、摩擦力等。第28頁/共81頁二、機體組的結構與工作原理（一）氣缸體與曲軸箱1、基本結構與功用第29頁/共81頁2、氣缸體的常用材料：灰鑄鐵、鋁合金。3、上曲軸箱的基本結構形式氣缸體與曲軸箱a）平分式b）龍門式c）隧道式第30頁/共81頁1）平分式特點：主軸承座孔中心線位于曲軸箱分開面上，結構簡單，剛度小，密封性差，多用于中小型發動機，如BJ492Q。2）龍門式特點：主軸承座孔中心線高于曲軸箱分開面，結構較復雜，剛度大，密封性好，多用于大中型發動機。如EQ6100—13）隧道式特點：剛度最大，主軸承同軸度好，拆裝困難，多用于大型柴油機。如6135Q、8V120柴油機。上曲軸箱的基本結構形式第31頁/共81頁4）下曲軸箱（油底殼，常用薄鋼板沖壓而成）1－襯墊2－穩油擋板3－放油塞第32頁/共81頁4、氣缸與氣缸套1）多缸發動機氣缸排列形式直列式：多用于六缸以下的發動機。V型：多用于六缸以上發動機。對置式:應用較少。

第33頁/共81頁2）氣缸套提問：你認為有必要鑲氣缸套嗎？為什么？使用氣缸套的目的：延長缸體的使用壽命，降低成本。常用材料：合金鑄鐵或合金鋼。第34頁/共81頁形式：濕式氣缸套，干式氣缸套。氣缸套提問：仔細觀察上圖，你能說出兩種缸套各有什么特點嗎？干式氣缸套的特點：

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

散熱好，便于修理更換，易漏水、漏氣，易產生穴蝕，缸體剛度差。裝配后缸套上平面高出缸體上平面0.05—0.15mm。第35頁/共81頁5、氣缸蓋與氣缸墊功用：封閉氣缸構成燃燒室。常用材料：灰鑄鐵、鋁合金。結構特點：（對照實物）1）氣缸蓋汽缸蓋上有：冷卻水套、進排氣門座及氣門導管孔、火花塞（噴油器）孔。第36頁/共81頁汽油機常見燃燒室類型：盆形、楔形、半球形。氣缸蓋與氣缸墊第37頁/共81頁各種燃燒室的特點（P28）汽油機常見燃燒室半球形燃燒室：

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

氣門斜置，導流好，充氣效率高；有擠氣渦流，燃燒好。盆形燃燒室：

氣門尺寸小，換氣差；有擠氣渦流；燃燒速度較慢。第38頁/共81頁2）氣缸墊作用：密封缸體與缸蓋之間的結合面，防止漏氣、漏水。形式：金屬——石棉氣缸墊，金屬骨架——石棉墊，純金屬氣缸墊。（國外開始使用耐熱密封膠）（氣缸墊安裝時應注意卷邊的朝向，原則是朝向易修整的接觸面或硬平面）第39頁/共81頁6、發動機的支撐采用彈性支撐（三點、四點）第40頁/共81頁三、機體的檢修（一）氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修常見損傷：裂紋、變形和磨損1、裂紋部位及原因：氣缸體的薄弱部位，氣缸蓋的進、排氣門座之間的過梁處。因薄厚不均，冷熱不均，振動，鑲缸套時過盈量大，螺栓緊固力矩過大。氣缸蓋進、排氣門座之間的過梁處，因鑲氣門座或氣門導管時過盈量大。危害：漏氣、漏水。檢查：通過水壓試驗，壓力0.3—0.4MPa，保持5min不滲漏。修理：更換。第41頁/共81頁2、變形原因：高溫時拆卸氣缸蓋，緊固順序、力矩不符合要求。危害：在缸體、缸蓋結合面處漏氣、漏水；造成曲軸彎曲。檢查：用直尺、厚薄規檢查。技術要求（P31）修理：局部不平可鏟修、磨修；變形較大時，可利用磨床進行磨削。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修第42頁/共81頁對缸蓋進行磨削加工后應測量燃燒室容積。想一想：你知道為什么要測量燃燒室容積嗎？測量要點：

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

所測容積不小于公稱容積的5％，各燃燒室容積的公差為公稱容積的1—2％。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修第43頁/共81頁3、磨損1）氣缸磨損的特點及原因（1）氣缸磨損的特點（不均勻磨損）；沿軸向磨成上大下小的不規則的錐形，最大磨損部位出現在活塞處于上止點時，第一到活塞環所對應的缸壁處。（缸肩）原因：側壓力，空氣臟，潤滑差。（2）沿徑向磨成不規則的橢圓形，橢圓的長軸在前后或左右方向。原因：側壓力，曲軸前、后竄動（軸向間隙大）。（3）沿軸向磨成兩頭小、中間大的“腰鼓形”。原因：潤滑油臟。氣缸體與氣缸蓋的常見損傷及檢修第44頁/共81頁2）氣缸磨損的測量量具：量缸表。（對照實物）測量要點：（實物）（1）選擇合適接桿并裝在量缸表的下端；（2）校正量缸表尺寸；（3）測量（在上、中、下三個位置、每個位置垂直測量兩個尺寸。上位置在最大磨損處，下位置在距氣缸下邊緣10—20mm處）；第45頁/共81頁（4）計算圓度和圓柱度誤差；圓度誤差是指同一橫截面最大直徑與最小直徑差值的一半；圓柱度誤差是指任意橫截面最大直徑與最小直徑差值的一半。技術標準圓度公差：汽油機為0.05mm，柴油機為0.065mm；圓柱度公差：汽油機為0.20mm，柴油機為0.25mm。超出公差要求應進行鏜缸修理。3）氣缸的修理方法：修理尺寸法，鑲套修復法。（1）修理尺寸法：對氣缸進行機械加工，通過尺寸的改變來恢復氣缸的幾何形狀和配合性質的方法。設備：鏜缸機（固定式、移動式）（2）鑲套修復法（可一次恢復原始尺寸）第46頁/共81頁（二）氣缸蓋的拆裝要求1、在冷態下拆裝，不能碰擦平面；2、缸蓋螺栓緊固順序：從中間向兩端對稱擰緊；3、按規定力矩分2—3次緊固，鑄鐵缸蓋應在熱態下再緊固一次。第47頁/共81頁四、活塞連桿組的構造與工作原理第48頁/共81頁活塞連桿組的構造與工作原理（一）活塞1、功用、工作條件及材料1）功用：

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

高溫、沖擊性高壓及交變載荷。3）常用材料：

鋁合金、鑄鐵。第49頁/共81頁2、活塞的結構（結合實物）第50頁/共81頁1）活塞頂部作用：承受氣體壓力并構成燃燒室。形式：平頂、凸頂、凹頂、成型頂?；钊慕Y構平頂活塞多用于汽油機，凹頂、成型頂活塞多于柴油機。第51頁/共81頁2）活塞頭部（環槽部）作用：安裝活塞環。3）活塞裙部作用：引導活塞運動，承受側壓力。4）活塞銷座作用：安裝活塞銷。（為限制活塞銷的軸向竄動，大部分活塞在銷座孔內接近外端面處車有卡環槽，用以裝卡環）活塞的結構第52頁/共81頁3、活塞的變形及相應的結構措施1）活塞的變形及原因（1）活塞的熱膨脹量大于氣缸的的膨脹量；原因：活塞的溫度高于氣缸壁且鋁合金的膨脹系數大于鑄鐵。（2）活塞自上而下膨脹量由大而小；原因：溫度上高下低且活塞的壁厚上厚下薄。（3）裙部圓周方向向近似橢圓形變化，長軸沿銷座孔軸線方向。原因：銷座處金屬量多，膨脹量大；側壓力使裙部產生擠壓變形。第53頁/共81頁側壓力作功沖程壓縮沖程第54頁/共81頁側壓力第55頁/共81頁2）結構措施（1）活塞頭部直徑上小下大，且頭部直徑小于裙部。（2）活塞裙部呈上小下大的截錐形。第56頁/共81頁（3）活塞裙部沿圓周近似呈橢圓形，橢圓的長軸在垂直于活塞銷座的軸線方向。結構措施第57頁/共81頁(4)活塞裙部沿銷座外端面在鑄造時凹陷0.5—1mm。或深陷為特殊形銷座。結構措施第58頁/共81頁（5）裙部開膨脹槽和絕熱槽

膨脹槽的作用：

使裙部具有彈性，并減小裙部受熱時的外漲尺寸。絕熱槽的作用：

避免過多的熱量從頭部傳到裙部。結構措施第59頁/共81頁（6）雙金屬活塞例：恒范鋼片式活塞恒范鋼是含鎳33％——36％的低碳鋼，它的膨脹系數僅是鋁合金的十分之一左右，活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連。4、其它結構1）控溫結構（如：Passat2L發動機噴油冷卻）結構措施噴嘴第60頁/共81頁2）活塞裙部表面處理其它結構鍍錫（充當潤滑膜、防止拉毛）；涂石墨（加快磨合、不熔接）；表面粗糙化（改善潤滑、加快磨合）。第61頁/共81頁3）偏置銷座（將銷座向承受作功側壓力一側偏移1—2mm）作用：減小活塞換向時的沖擊。其它結構第62頁/共81頁（二）活塞環（氣環、油環）1、功用、工作條件及材料1）功用氣環的功用：封氣、傳熱。油環的功用：刮油、布油。2）工作條件：高溫、高壓、高速、潤滑困難。3）常用材料：優質灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵，彈簧鋼片（組合油環）?；钊h表面進行多孔鍍鉻或噴鉬，以增加耐磨性。第63頁/共81頁2、活塞環的間隙活塞環（氣環、油環）1）端隙：

活塞環裝入氣缸后開口處的間隙。水冷式發動機一般在0.25—0.50mm。提問：端隙過大、過小會有什么不良影響？端隙的合理擺放：迷宮式（三道環、四道環）。第64頁/共81頁活塞環的間隙2）側隙（邊隙）：環高方向與環槽之間的間隙。第一道環一般為0.04—0.1mm，其它氣環一般為0.03—0.07mm，油環一般為0.025—0.07mm。3）背隙：活塞及活塞環裝入氣缸后，活塞環背面與環槽底部間的間隙。一般為0.5—1.0mm。為了測量方便，維修中以環的厚度與環槽的深度差來表示背隙，此數值比實際背隙要小。第65頁/共81頁3、氣環1）氣環的密封原理提問：你認為氣環漏氣有幾條通道？分別在哪兒？第一密封面第二密封面（1）第一密封面的建立：活塞環的自身彈力（活塞環自由直徑大于缸徑），背壓力（2）第二密封面的建立：側壓力、活塞環的慣性力及環與缸壁之間摩擦力的代數和。第66頁/共81頁2）活塞環的泵油作用及危害（1）泵油作用：由于存在側隙和背隙，當活塞上下運動時，使活塞環在環槽中作有規律的上下移動，將飛濺到氣缸壁上的潤滑油一步步地泵入燃燒室。（2）危害：機油消耗量大，可能使火花塞無法跳火，使燃燒室內和環槽內形成積碳。第67頁/共81頁3）氣環的斷面形狀（1）矩形環：結構簡單、散熱好、泵油。（2）錐形環：有利于密封和磨合，有布油作用，傳熱差，有安裝方向要求。（安裝記號：“TOP”）（3）梯形環：工作中側隙和背隙不斷變化，可避免環被粘在環槽中，用于熱負荷較大的柴油機的第一道環。第68頁/共81頁氣環的斷面形狀

（4）桶面環：上下行都可以形成楔形油膜，避免了棱角負荷，密封好。（5）扭曲環：可減小泵油作用，能刮油、布油。扭曲原理：活塞環裝入氣缸后，拉、壓應力的合力不在同一平面內，從而形成力偶，使環發生微量扭曲變形。第69頁/共81頁扭曲環的安裝要求：內上、外下。內上：在內側倒角的環，安裝時，被倒角的一側要朝上。外下：在外側倒角的環，安裝時，被倒角的一側要朝下。（6）扭曲錐形環（反扭環）：可克服正扭曲環下邊由于存在積碳而漏氣的缺點。氣環的斷面形狀第70頁/共81頁4、油環1）整體式：外圓上切有環形槽，槽底開有回油小孔或窄槽。2）組合式：刮油作用好，質量小，對氣缸的適應性好。第