第一章汽车发动机的工作原理及总体构造5000.docx

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1、第一章 汽汽车发动机机的工作原原理及总体体构造第一节 汽汽车发动机机的类型1.按活塞塞运动方式式的不同，活活塞式内燃燃机可分为为往复活塞塞式和旋转转活塞式两两种。2.根据所所用燃料种种类，活塞塞式内燃机机主要分为为汽油机、柴柴油机和气气体燃料发发动机三类类。以汽油油和柴油为为燃料的活活塞式内燃燃机分别称称作汽油机机和柴油机机。使用天天然气、液液化石油气气和其他气气体燃料的的活塞式内内燃机称作作气体燃料料发动机。3.按冷却却方式的不不同，活塞塞式内燃机机分为水冷冷式和风冷冷式两种。以以水或冷却却液为冷却却介质的称称作水冷式式内燃机，而而以空气为为冷却介质质的则称作作风冷式内内燃机。4.往复活活塞

2、式内燃燃机还按其其在一个工工作循环期期间活塞往往复运动的的行程数进进行分类。活活塞式内燃燃机每完成成一个工作作循环，便便对外作功功一次，不不断地完成成工作循环环，才使热热能连续地地转变为机机械能。在在一个工作作循环中活活塞往复四四个行程的的内燃机称称作四冲程程往复活塞塞式内燃机机，而活塞塞往复两个个行程便完完成一个工工作循环的的则称作二二冲程往复复活塞式内内燃机。5.按照气气缸数目分分类可以分分为单缸发发动机和多多缸发动机机。仅有一一个气缸的的发动机称称为单缸发发动机；有有两个以上上气缸的发发动机称为为多缸发动动机。如双双缸、三缸缸、四缸、五五缸、六缸缸、八缸、十十二缸等都都是多缸发发动机。现

3、现代车用发发动机多采采用四缸、六六缸、八缸缸发动机。6.内燃机机按照气缸缸排列方式式不同可以以分为单列列式和双列列式。单列列式发动机机的各个气气缸排成一一列，一般般是垂直布布置的，但但为了降低低高度，有有时也把气气缸布置成成倾斜的甚甚至水平的的；双列式式发动机把把气缸排成成两列，两两列之间的的夹角1180(一般为为90)称为VV型发动机机，若两列列之间的夹夹角=1880称为对置置式发动机机。 7.按进气气状态不同同，活塞式式内燃机还还可分为增增压和非增增压两类。若若进气是在在接近大气气状态下进进行的，则则为非增压压内燃机或或自然吸气气式内燃机机；若利用用增压器将将进气压力力增高，进进气密度增增

4、大，则为为增压内燃燃机。增压压可以提高高内燃机功功率。目前，应用用最广、数数量最多的的汽车发动动机为水冷冷、四冲程程往复活塞塞式内燃机机，其中汽汽油机用于于轿车和轻轻型客、货货车上，而而大客车和和中、重型型货车发动动机多为柴柴油机。少少数轿车和和轻型客、货货车发动机机也有用柴柴油机的。以以风冷或二二冲程活塞塞式内燃机机为动力的的汽车为数数不多。特特别是从220世纪880年代起起，在世界界范围内，就就不再有以以二冲程活活塞式内燃燃机为动力力的轿车了了。第二节 往往复活塞式式内燃机的的基本结构构及基本术术语一、基本结结构 往复活塞式式内燃机的的工作腔称称作气缸，气气缸内表面面为圆柱形形。在气缸缸内

5、作往复复运动的活活塞通过活活塞销与连连杆的一端端铰接，连连杆的另一一端则与曲曲轴相连，构构成曲柄连连杆机构。因因此，当活活塞在气缸缸内作往复复运动时，连连杆便推动动曲轴旋转转，或者相相反。同时时，工作腔腔的容积也也在不断的的由最小变变到最大，再再由最大变变到最小，如如此循环不不已。气缸缸的顶端用用气缸盖封封闭。在气气缸盖上装装有进气门门和排气门门，进、排排气门是头头朝下尾朝朝上倒挂在在气缸顶端端的。通过过进、排气气门的开闭闭实现向气气缸内充气气和向气缸缸外排气。进进、排气门门的开闭由由凸轮轴控控制。凸轮轮轴由曲轴轴通过齿形形带或齿轮轮或链条驱驱动。进、排排气门和凸凸轮轴以及及其他一些些零件共同

6、同组成配气气机构。通通常称这种种结构形式式的配气机机构为顶置置气门配气气机构。现现代汽车内内燃机无一一例外地都都采用顶置置气门配气气机构。构构成气缸的的零件称作作气缸体，支支承曲轴的的零件称作作曲轴箱，气气缸体与曲曲轴箱的连连铸体称作作机体。二、基本术术语1. 工作作循环活塞式内燃燃机的工作作循环是由由进气、压压缩、作功功和排气等等四个工作作过程组成成的封闭过过程。周而而复始地进进行这些过过程，内燃燃机才能持持续地作功功。2.上、下下止点活塞顶离曲曲轴回转中中心最远处处为上止点点；活塞顶顶离曲轴回回转中心最最近处为下下止点。在在上、下止止点处，活活塞的运动动速度为零零。3.活塞行行程上、下止点

7、点间的距离离 S 称称为活塞行行程。曲轴轴的回转半半径 R 称为曲柄柄半径。显显然，曲轴轴每回转一一周，活塞塞移动两个个活塞行程程。对于气气缸中心线线通过曲轴轴回转中心心的内燃机机，其 SS2R 。4.气缸工工作容积上、下止点点间所包容容的气缸容容积称为气气缸工作容容积。5.内燃机机排量内燃机所有有气缸工作作容积的总总和称为内内燃机排量量。6.燃烧室室容积活塞位于上上止点时，活活塞顶面以以上气缸盖盖底面以下下所形成的的空间称为为燃烧室，其其容积称为为燃烧室容容积，也叫叫压缩容积积。7.气缸总总容积气缸工作容容积与燃烧烧室容积之之和为气缸缸总容积。8.压缩比比气缸总容积积与燃烧室室容积之比比称为

8、压缩缩比 e 。 压缩比的的大小表示示活塞由下下止点运动动到上止点点时，气缸缸内的气体体被压缩的的程度。压压缩比越大大，压缩终终了时气缸缸内的气体体压力和温温度就越高高。第三节 往往复活塞式式内燃机工工作原理一、四冲程程汽油机工工作原理四冲程往复复活塞式内内燃机在四四个活塞行行程内完成成进气、压压缩、作功功和排气等等四个过程程，即在一一个活塞行行程内只进进行一个过过程。因此此，活塞行行程可分别别用四个过过程命名。1.进气行行程 活塞在曲轴轴的带动下下由上止点点移至下止止点。此时时排气门关关闭，进气气门开启。在在活塞移动动过程中，气气缸容积逐逐渐增大，气气缸内形成成一定的真真空度。空空气和汽油油

9、的混合物物通过进气气门被吸入入气缸，并并在气缸内内进一步混混合形成可可燃混合气气。2.压缩行行程进气行程结结束后，曲曲轴继续带带动活塞由由下止点移移至上止点点。这时，进进、排气门门均关闭。随随着活塞移移动，气缸缸容积不断断减小，气气缸内的混混合气被压压缩，其压压力和温度度同时升高高。3.作功行行程压缩行程结结束时，安安装在气缸缸盖上的火火花塞产生生电火花，将将气缸内的的可燃混合合气点燃，火火焰迅速传传遍整个燃燃烧室，同同时放出大大量的热能能。燃烧气气体的体积积急剧膨胀胀，压力和和温度迅速速升高。在在气体压力力的作用下下，活塞由由上止点移移至下止点点，并通过过连杆推动动曲轴旋转转作功。这这时，进

10、、排排气门仍旧旧关闭。4.排气行行程排气行程开开始，排气气门开启，进进气门仍然然关闭，曲曲轴通过连连杆带动活活塞由下止止点移至上上止点，此此时膨胀过过后的燃烧烧气体(或或称废气)在其自身身剩余压力力和在活塞塞的推动下下，经排气气门排出气气缸之外。当当活塞到达达上止点时时，排气行行程结束，排排气门关闭闭。二、四冲程程柴油机工工作原理四冲程柴油油机的工作作循环同样样包括进气气、压缩、作作功和排气气等四个过过程，在各各个活塞行行程中，进进、排气门门的开闭和和曲柄连杆杆机构的运运动与汽油油机完全相相同。只是是由于柴油油和汽油的的使用性能能不同，使使柴油机和和汽油机在在混合气形形成方法及及着火方式式上有

11、着根根本的差别别。1.进气行行程在柴油机进进气行程中中，被吸入入气缸的只只是纯净的的空气。2.压缩行行程因为柴油机机的压缩比比大，所以以压缩行程程终了时气气体压力高高。3.作功行行程在压缩行程程结束时，喷喷油泵将柴柴油泵入喷喷油器，并并通过喷油油器喷入燃燃烧室。因因为喷油压压力很高，喷喷孔直径很很小，所以以喷出的柴柴油呈细雾雾状。细微微的油滴在在炽热的空空气中迅速速蒸发汽化化，并借助助于空气的的运动，迅迅速与空气气混合形成成可燃混合合气。由于于气缸内的的温度远高高于柴油的的自燃点，因因此柴油随随即自行着着火燃烧。燃燃烧气体的的压力、温温度迅速升升高，体积积急剧膨胀胀。在气体体压力的作作用下，活

12、活塞推动连连杆，连杆杆推动曲轴轴旋转作功功。4.排气行行程排气行程开开始，排气气门开启，进进气门仍然然关闭，燃燃烧后的废废气排出气气缸。三、二冲程程汽油机工工作原理二冲程内燃燃机的工作作循环是在在两个活塞塞行程即曲曲轴旋转一一周的时间间内完成的的。在四冲冲程内燃机机中，常把把排气过程程和进气过过程合称为为换气过程程。在二冲冲程内燃机机中换气过过程是指废废气从气缸缸内被新气气扫除并取取代的过程程。这两种种内燃机工工作循环的的不同之处处主要在于于换气过程程。1.第一行行程活塞在曲曲轴带动下下由下止点点移至上止止点。当活塞还处处于下止点点时，进气气孔被活塞塞关闭，排排气孔和扫扫气孔开启启。这时曲曲轴

13、箱内的的可燃混合合气经扫气气孔进入气气缸，扫除除其中的废废气。随着着活塞向上上止点运动动，活塞头头部首先将将扫气孔关关闭，扫气气终止。但但此时排气气孔尚未关关闭，仍有有部分废气气和可燃混混合气经排排气孔继续续排出，称称其为额外外排气。当当活塞将排排气孔也关关闭之后，气气缸内的可可燃混合气气开始被压压缩。直至至活塞到达达上止点，压压缩过程结结束。 2.第二行行程活塞由上上止点移至至下止点。在压缩过程程终了时，火火花塞产生生电火花，将将气缸内的的可燃混合合气点燃。燃燃烧气体膨膨胀作功。此此时排气孔孔和扫气孔孔均被活塞塞关闭，惟惟有进气孔孔仍然开启启。空气和和汽油经进进气孔继续续流入曲轴轴箱，直至至

14、活塞裙部部将进气孔孔关闭为止止。随着活活塞继续向向下止点运运动，曲轴轴箱容积不不断缩小，其其中的混合合气被预压压缩。此后后，活塞头头部先将排排气孔开启启，膨胀后后的燃烧气气体已成废废气，经排排气孔排出出。至此作作功过程结结束，开始始先期排气气。随后活活塞又将扫扫气孔开启启，经过预预压缩的可可燃混合气气从曲轴箱箱经扫气孔孔进入气缸缸，扫除其其中的废气气，开始扫扫气过程。这这一过程将将持续到下下一个活塞塞行程中扫扫气孔被关关闭时为止止。四、汽油机机与柴油机机的比较以上叙述了了各类往复复活塞式内内燃机的简简单工作原原理，从中中可以看出出汽油机与与柴油机、四四冲程与二二冲程内燃燃机的若干干异同之处处。

15、四冲程汽油油机与四冲冲程柴油机机的共同点点是：1)每个工工作循环都都包含进气气、压缩、作作功和排气气等四个活活塞行程，每每个行程各各占1800曲轴转角角，即曲轴轴每旋转两两周完成一一个工作循循环。2)四个活活塞行程中中，只有一一个作功行行程，其余余三个是耗耗功行程。显显然，在作作功行程曲曲轴旋转的的角速度要要比其他三三个行程时时大得多，即即在一个工工作循环内内曲轴的角角速度是不不均匀的。为为了改善曲曲轴旋转的的不均匀性性，可在曲曲轴上安装装转动惯量量较大的飞飞轮或采用用多缸内燃燃机并使其其按一定的的工作顺序序依次进行行工作。两者不同之之处是：1)汽油机机的可燃混混合气在气气缸外部开开始形成并并

16、延续到进进气和压缩缩行程终了了，时间较较长。柴油油机的可燃燃混合气在在气缸内部部形成，从从压缩行程程接近终了了时开始，并并占小部分分作功行程程，时间很很短。2)汽油机机的可燃混混合气用电电火花点燃燃，柴油机机则是自燃燃。所以又又称汽油机机为点燃式式内燃机，称称柴油机为为压燃式内内燃机。二冲程内燃燃机与四冲冲程内燃机机相比具有有下列一些些特点。1)曲轴每每转一周完完成一个工工作循环，作作功一次。当当曲轴转速速相同时，二二冲程内燃燃机单位时时间的作功功次数是四四冲程内燃燃机的两倍倍。由于曲曲轴每转一一周作功一一次，因此此曲轴旋转转的角速度度比较均匀匀。2)二冲程程内燃机的的换气过程程时间短，仅仅为

17、四冲程程内燃机的的1/3左左右。另外外，进、排排气过程几几乎同时进进行，利用用新气扫除除废气，新新气可能流流失，废气气也不易清清除干净。因因此，二冲冲程内燃机机的换气质质量较差。3)曲轴箱箱换气式二二冲程内燃燃机因为没没有进、排排气门，而而使结构大大为简化。为了叙述上上的方便和和适应习惯惯上的称谓谓， 本软软件用文如如不特别说说明，则将将水冷四冲冲程往复活活塞式内燃燃机简称为为发动机。第四节 发发动机的总总体构造 发动机是一一种由许多多机构和系系统组成的的复杂机器器。无论是是汽油机，还还是柴油机机；无论是是四行程发发动机，还还是二行程程发动机；无论是单单缸发动机机，还是多多缸发动机机，要完成成

18、能量转换换，实现工工作循环，保保证长时间间连续正常常工作，都都必须具备备以下一些些机构和系系统。汽油机由以以下两大机机构和五大大系统组成成，即由曲曲柄连杆机机构，配气气机构、燃燃料供给系系、润滑系系、冷却系系、点火系系和起动系组成成；柴油机机由以上两两大机构和和四大系统统组成，即即由曲柄连连杆机构、配配气机构、燃燃料供给系系、润滑系系、冷却系系和起动系组成成，柴油机机是压燃的的，不需要要点火系。1.曲柄连连杆机构曲柄连杆机机构是发动动机实现工工作循环，完完成能量转转换的主要要运动零件件。它由机机体组、活活塞连杆组组和曲轴飞飞轮组等组组成。 2.配气机机构配气机构的的功用是根根据发动机机的工作顺

19、顺序和工作作过程，定定时开启和和关闭进气气门和排气气门，使可可燃混合气气或空气进进入气缸，并并使废气从从气缸内排排出，实现现换气过程程。(如下下左图) 3.冷却系系统冷却系的功功用是将受受热零件吸吸收的部分分热量及时时散发出去去，保证发发动机在最最适宜的温温度状态下下工作。水水冷发动机机的冷却系系通常由冷冷却水套、水水泵、风扇扇、水箱、节节温器等组组成。4.燃料供供给系统汽油机燃料料供给系的的功用是根根据发动机机的要求，配配制出一定定数量和浓浓度的混合合气，供入入气缸，并并将燃烧后后的废气从从气缸内排排出到大气气中去；柴柴油机燃料料供给系的的功用是把把柴油和空空气分别供供入气缸，在在燃烧室内内

20、形成混合合气并燃烧烧，最后将将燃烧后的的废气排出出。 5.润滑系系统润滑系的功功用是向作作相对运动动的零件表表面输送定定量的清洁洁润滑油，以以实现液体体摩擦，减减小摩擦阻阻力，减轻轻机件的磨磨损。并对对零件表面面进行清洗洗和冷却。润润滑系通常常由润滑油油道、机油油泵、机油油滤清器和和一些阀门门等组成。6.点火系系统在汽油机中中，气缸内内的可燃混混合气是靠靠电火花点点燃的，为为此在汽油油机的气缸缸盖上装有有火花塞，火火花塞头部部伸入燃烧烧室内。能能够按时在在火花塞电电极间产生生电火花的的全部设备备称为点火火系，点火火系通常由由蓄电池、发发电机、分分电器、点点火线圈和和火花塞等等组成。7.起动系系

21、统要使发动机机由静止状状态过渡到到工作状态态，必须先先用外力转转动发动机机的曲轴，使使活塞作往往复运动，气气缸内的可可燃混合气气燃烧膨胀胀作功，推推动活塞向向下运动使使曲轴旋转转。发动机机才能自行行运转，工工作循环才才能自动进进行。因此此，曲轴在在外力作用用下开始转转动到发动动机开始自自动地怠速速运转的全全过程，称称为发动机机的起动。完完成起动过过程所需的的装置，称称为发动机机的起动系系。第二章 机机体组及曲曲柄连杆机机构功用：曲柄柄连杆机构构是内燃机机实现工作作循环，完完成能量转转换的传动动机构，用用来传递力力和改变运运动方式。工工作中，曲曲柄连杆机机构在作功功行程中把把活塞的往往复运动转转

22、变成曲轴轴的旋转运运动，对外外输出动力力，而在其其他三个行行程中，即即进气、压压缩、排气气行程中又又把曲轴的的旋转运动动转变成活活塞的往复复直线运动动。总的来来说曲柄连连杆机构是是发动机借借以产生并并传递动力力的机构。通通过它把燃燃料燃烧后后发出的热热能转变为为机械能。工作条件：发动机工工作时，曲曲柄连杆机机构直接与与高温高压压气体接触触，曲轴的的旋转速度度又很高，活活塞往复运运动的线速速度相当大大，同时与与可燃混合合气和燃烧烧废气接触触，曲柄连连杆机构还还受到化学学腐蚀作用用，并且润润滑困难。可可见，曲柄柄连杆机构构的工作条条件相当恶恶劣，它要要承受高温温、高压、高高速和化学学腐蚀作用用。组

23、成：曲柄柄连杆机构构的主要零零件可以分分为三组，机机体组、活活塞连杆组组和曲轴飞飞轮组。第一节 机机体组一、机体组组的功用及及组成现代汽车发发动机机体体组主要由由机体、气气缸盖、气气缸盖罩、气气缸衬垫、主主轴承盖以以及油底壳壳等组成。镶镶气缸套的的发动机，机机体组还包包括干式或或湿式气缸缸套。 机体组是发发动机的支支架，是曲曲柄连杆机机构、配气气机构和发发动机各系系统主要零零部件的装装配基体。气气缸盖用来来封闭气缸缸顶部，并并与活塞顶顶和气缸壁壁一起形成成燃烧室。另另外，气缸缸盖和机体体内的水套套和油道以以及油底壳壳又分别是是冷却系统统和润滑系系统的组成成部分。二、机体1机体材材料机体一般用用

24、高强度灰灰铸铁或铝铝合金铸造造。最近，在在轿车发动动机上采用用铝合金机机体的越来来越普遍。2机体构构造 机体的构造造与气缸排排列形式、气气缸结构形形式和曲轴轴箱结构形形式有关。气气缸排列形形式有3种种：直列式式、V型和和水平对置置式。气缸内表面面由于受高高温高压燃燃气的作用用并与高速速运动的活活塞接触而而极易磨损损。为了提提高气缸的的耐磨性和和延长气缸缸的使用寿寿命而有不不同的气缸缸结构形式式和表面处处理方法。气气缸结构形形式也有33种，即无无气缸套式式、干气缸缸套式和湿气缸套套式。干气缸套式式机体是在在一般灰铸铸铁机体的的气缸套座座孔内压入入或装入干干式气缸套套式气缸套套不与冷却却液接触。干

25、干式气缸套套的外圆表表面和气缸缸套座孔内内表面均须须精加工，以以保证必要要的形位精精度和便于于拆装。湿气缸套式式机体，其其气缸套外外壁与冷却却液直接接接触。用合合金铸铁制制造的湿式式气缸套的的壁厚一般般为588mm。湿湿式气缸套套下部用113道耐耐热耐油的的橡胶密封封圈进行密密封，防止止冷却液泄泄漏。湿式式气缸套上上部的密封封是利用气气缸套装入入机体后，气气缸套顶面面高出机体体顶面0.0500.15mmm。风冷发动机机气缸体结结构。由于于金属对空空气的换热热系数仅是是金属对水水的换热系系数的1/33。因因此必须在在风冷气缸缸的外壁铸铸制散热片片，以增加加散热面积积，增强散散热能力。按曲轴箱结结

26、构形式的的不同机体体有平底式式、龙门式式和隧道式3种种。 平底式机体体的底平面面与曲轴轴轴线齐平。这这种机体高高度小、质质量轻、加加工方便。但但与另外两两种机体相相比刚度较较差。 龙门式机体体是指底平平面下沉到到曲轴轴线线以下的机机体机体底底平面到曲曲轴轴线的的距离称作作龙门高度度。龙门式式机体由于于高度增加加，其弯曲曲刚度和扭扭转刚度均均比平底式式机体有显显著提高。机机体底平面面与油底壳壳之间的密密封也比较较简单。隧道式机体体是指主轴轴承孔不剖剖分的机体体结构。这这种机体配配以窄型滚滚动轴承可可以缩短机机体长度。隧隧道式机体体的刚度大大，主轴承承孔的同轴轴度好，但但是由于大大直径滚动动轴承的

27、圆圆周速度不不能很大，而而且滚动轴轴承价格较较贵，因此此限制了隧隧道式机体体在高速发发动机上的的应用。三、气缸盖盖1气缸盖盖材料气缸盖一般般都由优质质灰铸铁或或合金铸铁铁铸造，轿轿车用的汽汽油机则多多采用铝合合金气缸盖盖。2气缸盖盖构造气缸盖是结结构复杂的的箱形零件件。其上加加工有进、排排气门座孔孔，气门导导管孔，火火花塞安装装孔(汽油油机)或喷喷油器安装装孔(柴油油机)。在在气缸盖内内还铸有水水套、进排排气道和燃燃烧室或燃燃烧室的一一部分。若若凸轮轴安安装在气缸缸盖上，则则气缸盖上上还加工有有凸轮轴承承孔或凸轮轮轴承座及及其润滑油油道。水冷发动机机的气缸盖盖有整体式式、分块式式和单体式式3种

28、结构构形式。在在多缸发动动机中，全全部气缸共共用一个气气缸盖的，则则称该气缸缸盖为整体体式气缸盖盖；若每两两缸一盖或或三缸一盖盖，则该气气缸盖为分分块式气缸缸盖；若每每缸一盖，则则为单体式式气缸盖。风风冷发动机机均为单体体式气缸盖盖。 3燃烧室室当活塞位于于上止点时时，活塞顶顶面以上、气气缸盖底面面以下所形形成的空间间称为燃烧烧室。在汽汽油机气缸缸盖底面通通常铸有形形状各异的的凹坑，习习惯上称这这些凹坑为为燃烧室。在汽油机上上广泛应用用的燃烧室室有： 1)浴盆形形燃烧室，结结构简单，气气门与气缸缸轴线平行行，进气道道弯度较大大。压缩行行程终了能能产生挤气气涡流。2)楔形燃燃烧室，结结构比较紧紧

29、凑，气门门相对气缸缸轴线倾斜斜，进气道道比较平直直，进气阻阻力小。压压缩行程终终了时能产产生挤气涡涡流。3)半球形形燃烧室，结结构最紧凑凑，燃烧室室表面积与与其容积之之比(面容容比)最小小。进排气气门呈两列列倾斜布置置，气门直直径较大，气气道较平直直。火焰传传播距离较较短，不能能产生挤气气涡流。4)多球形形燃烧室是是由两个以以上半球形形凹坑组成成的，其结结构紧凑，面面容比小，火火焰传播距距离短，气气门直径较较大，气道道比较平直直，且能产产生挤气涡涡流。5)篷形燃燃烧室，是是近年来在在高性能多多气门轿车车发动机上上广泛应用用的燃烧室室。柴油机的分分隔式燃烧烧室有两种种类型：1)涡流室室燃烧室，其

30、其主、副燃燃烧室之间间的连接通通道与副燃燃烧室切向向连接，在在压缩行程程中，空气气从主燃烧烧室经连接接通道进入入副燃烧室室，在其中中形成强烈烈的有组织织的压缩涡涡流，因此此称副燃烧烧室为涡流流室。燃油油顺气流方方向喷射。2)预燃室室燃烧室，其其主、副燃燃烧室之间间的连接通通道不与副副燃烧室切切向连接，且且截面积较较小。在压压缩行程中中，空气在在副燃烧室室内形成强强烈的无组组织的紊流流。燃油迎迎着气流方方向喷射，并并在副燃烧烧室顶部预预先发火燃燃烧，故称称副燃烧室室为预燃室室。四、气缸衬衬垫气缸衬垫的的分类及结结构按所用材料料的不同，气气缸衬垫可可分为金属属石棉衬垫垫、金属复合材料料衬垫和全全金

31、属衬垫垫等多种。 五、 油底底壳油底壳的主主要功用是是储存机油油和封闭机机体或曲轴轴箱。油底壳用薄薄钢板冲压压或用铝铸铸制而成。油油底壳内设设有挡板，用用以减轻汽汽车颠簸时时油面的震震荡。此外外，为了保保证汽车倾倾斜时机油油泵能正常常吸油，通通常将油底底壳局部做做得较深。油油底壳底部部设放油螺螺塞。有的的放油螺塞塞带磁性，可可以吸引机机油中的铁铁屑。 六、 发动动机的支承承发动机一般般通过机体体和飞轮壳壳或变速器器壳上的支支承支撑在在车架上。发发动机的支支承方法，一一般有三点点支承和四四点支承两两种。三点点支承可布布置成前一一后二或前前二后一。采采用四点支支承法时，前前后各有两两个支承点点。第

32、二节 曲曲柄连杆机机构一、曲柄连连杆机构的的功用及组组成曲柄连杆机机构是发动动机的主要要运动机构构。其功用用是将活塞塞的往复运运动转变为为曲轴的旋旋转运动，同同时将作用用于活塞上上的力转变变为曲轴对对外输出的的转矩，以以驱动汽车车车轮转动动。曲柄连连杆机构由由活塞组、连连杆组和曲曲轴飞轮组组的零件组组成。 二、活塞组组(一)活塞塞1活塞的的功用及工工作条件活塞的主要要功用是承承受燃烧气气体压力，并并将此力通通过活塞销销传给连杆杆以推动曲曲轴旋转。此此外活塞顶顶部与气缸缸盖、气缸缸壁共同组组成燃烧室室。活塞是发动动机中工作作条件最严严酷的零件件。作用在在活塞上的的有气体力力和往复惯惯性力。活活塞

33、顶与高高温燃气直直接接触，使使活塞顶的的温度很高高。活塞在在侧压力的的作用下沿沿气缸壁面面高速滑动动，由于润润滑条件差差，因此摩摩擦损失大大，磨损严严重。2活塞材材料现代汽车发发动机不论论是汽油机机还是柴油油机广泛采采用铝合金金活塞，只只在极少数数汽车发动动机上采用用铸铁或耐耐热钢活塞塞。3活塞构构造活塞可视为为由顶部、头头部和裙部部等3部分分构成。 1)活塞顶顶部。汽油油机活塞顶顶部的形状状与燃烧室室形状和压压缩比大小小有关。大大多数汽油油机采用平平顶活塞，其其优点是受受热面积小小，加工简简单。采用用凹顶活塞塞，可以通通过改变活活塞顶上凹凹坑的尺寸寸来调节发发动机的压压缩比。2)活塞头头部。

34、由活活塞顶至油油环槽下端端面之间的的部分称为为活塞头部部。在活塞塞头部加工工有用来安安装气环和和油环的气气环槽和油油环槽。在在油环槽底底部还加工工有回油孔孔或横向切切槽，油环环从气缸壁壁上刮下来来的多余机机油，经回回油孔或横横向切槽流流回油底壳壳。活塞头部应应该足够厚厚，从活塞塞顶到环槽槽区的断面面变化要尽尽可能圆滑滑，过渡圆圆角 R 应足够大大，以减小小热流阻力力，便于热热量从活塞塞顶经活塞塞环传给气气缸壁，使使活塞顶部部的温度不不致过高。在第一道气气环槽上方方设置一道道较窄的隔隔热槽的作作用是隔断断由活塞顶顶传向第一一道活塞环环的热流，使使部分热量量由第二、三三道活塞环环传出，从从而可以减

35、减轻第一道道活塞环的的热负荷，改改善其工作作条件，防防止活塞环环粘结。活活塞环槽的的磨损是影影响活塞使使用寿命的的重要因素素。在强化化程度较高高的发动机机中，第一一道环槽温温度较高，磨磨损严重。为为了增强环环槽的耐磨磨性，通常常在第一环环槽或第一一、二环槽槽处镶嵌耐耐热护圈。在在高强化直直喷式燃烧烧室柴油机机中，在第第一环槽和和燃烧室喉喉口处均镶镶嵌耐热护护圈，以保保护喉口不不致因为过过热而开裂裂。3)活塞裙裙部。 活活塞头部以以下的部分分为活塞裙裙部。裙部部的形状应应该保证活活塞在气缸缸内得到良良好的导向向，气缸与与活塞之间间在任何工工况下都应应保持均匀匀的、适宜宜的间隙。间间隙过大，活活塞

36、敲缸；间隙过小小，活塞可可能被气缸缸卡住。此此外，裙部部应有足够够的实际承承压面积，以以承受侧向向力。活塞塞裙部承受受膨胀侧向向力的一面面称主推力力面，承受受压缩侧向向力的一面面称次推力力面。发动机工作作时，活塞塞在气体力力和侧向力力的作用下下发生机械械变形，而而活塞受热热膨胀时还还发生热变变形。这两两种变形的的结果都是是使活塞裙裙部在活塞塞销孔轴线线方向的尺尺寸增大。因因此，为使使活塞工作作时裙部接接近正圆形形与气缸相相适应，在在制造时应应将活塞裙裙部的横断断面加工成成椭圆形，并并使其长轴轴与活塞销销孔轴线垂垂直。现代代汽车发动动机的活塞塞均为椭圆圆裙。 另外，沿活活塞轴线方方向活塞的的温度

37、是上上高下低，活活塞的热膨膨胀量自然然是上大下下小。因此此为使活塞塞工作时裙裙部接近圆圆柱形，须须把活塞制制成上小下下大的圆锥锥形或桶形形。在活塞销座座处镶铸恒恒范钢片的的活塞称恒恒范活塞。由由于恒范活活塞在销座座处只靠恒恒范钢片与与活塞裙相相连且恒范范钢的热膨膨胀系数只只有铝合金金的1/110左右，因因此当温度度升高时，在在恒范钢片片的牵制下下，裙部在在活塞销孔孔轴线方向向的热膨胀胀量很小。若若将普通碳碳素钢片铸铸在销座处处的铝合金金层内侧形形成双金属属壁，则由由于两种金金属的热膨膨胀系数不不同，当温温度升高时时双金属壁壁发生弯曲曲，而钢片片两端的距距离基本不不变，从而而限制了裙裙部的热膨膨

38、胀量。因因为这种控控制热膨胀胀的作用随随温度升高高而增大，所所以称这种种活塞为自自动热补偿偿活塞。 (二)活塞塞环1活塞环环的功用及及工作条件件 活塞环分气气环和油环环两种。 气环的主要要功用是密密封和传热热。保证活活塞与气缸缸壁间的密密封，防止止气缸内的的可燃混合合气和高温温燃气漏入入曲轴箱，并并将活塞顶顶部接受的的热传给气气缸壁，避避免活塞过过热。油环环的主要功功用是刮除除飞溅到气气缸壁上的的多余的机机油，并在在气缸壁上上涂布一层层均匀的油油膜。活塞塞环工作时时受到气缸缸中高温、高高压燃气的的作用，并并在润滑不不良的条件件下在气缸缸内高速滑滑动。由于于气缸壁面面的形状误误差，使活活塞环在上

39、上下滑动的的同时还在在环槽内产产生径向移移动。这不不仅加重了了环与环槽槽的磨损，还还使活塞环环受到交变变弯曲应力力的作用而而容易折断断。 2活塞环环材料及表表面处理 根据活塞环环的功用及及工作条件件，制造活活塞环的材材料应具有有良好的耐耐磨性、导导热性、耐耐热性、冲冲击韧性、弹弹性和足够够的机械强强度。目前前广泛应用用的活塞环环材料有优优质灰铸铁铁、球墨铸铸铁、合金金铸铁和钢钢带等。第第一道活塞塞环外圆面面通常进行行镀铬或喷喷钼处理。多多孔性铬层层硬度高，并并能储存少少量机油，可可以改善润润滑减轻磨磨损。钼的的熔点高，也也具有多孔孔性，因此此喷钼同样样可以提高高活塞环的的耐磨性。 3气环 1)

40、气环的的密封原理理：活塞环环在自由状状态下不是是正圆形，其其外廓尺寸寸比气缸直直径大。当当活塞环装装入气缸后后，在其自自身的弹力力作用下环环的外圆面面与气缸壁壁贴紧形成成第一密封封面，气缸缸内的高压压气体不可可能通过第第一密封面面泄漏。高高压气体可可能通过活活塞顶岸与与气缸壁之之间的间隙隙进入活塞塞环的侧隙隙和径向间间隙中。进进入侧隙中中的高压气气体使环的的下侧面与与环槽的下下侧面贴紧紧形成第二二密封面，高高压气体也也不可能通通过第二密密封面泄漏漏。进入径径向间隙中中的高压气气体只能环环的外圆面面与气缸壁壁更加贴紧紧。这时漏漏气的惟一一通道就是是活塞环的的开口端隙隙。如果几几道活塞环环的开口相

41、相互错开，那那么就形成成了迷宫式式漏气通道道。由于侧侧隙、径向向间隙和端端隙都很小小，气体在在通道内的的流动阻力力很大，致致使气体压压力迅速速下降，最最后漏入曲曲轴箱内的的气体就很很少了，一一般仅为进进气量的00.21.0。 2)气环开开口形状： 开口形形状对漏气气量有一定定影响。直直开口工艺艺性好，但但密封性差差；阶梯形形开口密封封性好，工工艺性差；斜开口的的密封性和和工艺性介介于前两种种开口之间间，斜角一一般为300或45。3)气环的的断面形状状：气环的的断面形状状多种多样样，根据发发动机的结结构特点和和强化程度度，选择不不同断面形形状的气环环组合，可可以得到最最好的密封封效果和使使用性能

42、。矩形环断面面为矩形。形形状简单，加加工方便，与与气缸壁接接触面积大大，有利于于活塞散热热。但磨合合性差，而而且在与活活塞一起作作往复运动动时，在环环槽内上下下窜动，把把气缸壁上上的机油不不断地挤入入燃烧室中中，产生“泵油作用用”，使机油油消耗量增增加，活塞塞顶及燃烧烧室壁面积积炭。锥面环，环环的外圆面面为锥角很很小的锥面面。理论上上锥面环与与气缸壁为为线接触，磨磨合性好，增增大了接触触压力和对对气缸壁形形状的适应应能力。当当活塞下行行时，锥面面环能起到到向下刮油油的作用。当当活塞上行行时，由于于锥面的油油楔作用，锥锥面环能滑滑越过气缸缸壁上的油油膜而不致致将机油带带入燃烧室室。锥面环环传热性

43、差差，所以不不用作第一一道气环。由由于锥角很很小，一般般不易识别别，为避免免装错，在在环的上侧侧面标有向向上的记号号。 扭曲环断面面不对称的的气环装入入气缸后，由由于弹性内内力的作用用使断面发发生扭转，故故称扭曲环环。扭曲环环断面扭转转原理。活活塞环装入入气缸之后后，其断面面中性层以以外产生拉拉应力，断断面中性层层以内产生生压应力。拉拉应力的合合力F1指指向活塞环环中心，压压应力合力力F2的方方向背离活活塞环中心心。由于扭扭曲环中性性层内外断断面不对称称，使 FF1 与 F2 不不作用在同同一平面内内而形成力力矩M。在在力矩M的的作用下，使使环的断面面发生扭转转。若将内圆面面的上边缘缘或外圆面

44、面的下边缘缘切掉一部部分，整个个气环将扭扭曲成碟子子形，则称称这种环为为正扭曲环环；若将内内圆面的下下边缘切掉掉一部分，气气环将扭曲曲成盖子形形，则称其其为反扭曲曲环。在环环面上切去去部分金属属称为切台台。当发动动机工作时时，在进气气、压缩和和排气行程程中，扭曲曲环发生扭扭曲，其工工作特点一一方面与锥锥面环类似似，另一方方面由于扭扭曲环的上上下侧面与与环槽的上上下侧面相相接触，从从而防止了了环在环槽槽内上下窜窜动，消除除了泵油现现象，减轻轻了环对环环槽的冲击击而引起的的磨损。在在作功行程程中，巨大大的燃气压压力作用于于环的上侧侧面和内圆圆面，足以以克服环的的弹性内力力使环不再再扭曲，整整个外圆

45、面面与气缸壁壁接触，这这时扭曲环环的工作特特点与矩形形环相同。梯形环，断断面为梯形形。其主要要优点是抗抗粘结性好好。当活塞塞头部温度度很高时，窜窜入第一道道环槽中的的机油容易易结焦并将将气环粘住住。在侧向向力换向活活塞左右摆摆动时，梯梯形环的侧侧隙、径向向间隙都发发生变化将将环槽中的的胶质挤出出。楔形环环的工作特特点与梯形形环相似，且且由于断面面不对称，装装入气缸后后也会发生生扭曲。梯梯形环多用用作柴油机机的第一道道气环。桶面环，环环的外圆面面为外凸圆圆弧形。其其密封性、磨磨合性及对对气缸壁表表面形状的的适应性都都比较好。桶桶面环在气气缸内不论论上行或下下行均能形形成楔形油油膜，将环环浮起，从

46、从而减轻环环与气缸壁壁的磨损。开槽环，在在外圆面上上加工出环环形槽，在在槽内填充充能吸附机机油的多孔孔性氧化铁铁，有利于于润滑、磨磨合和密封封。顶岸环，断断面为“L”形。因为为顶岸环距距活塞顶面面近，作功功行程时，燃燃气压力能能迅速作用用于环的上上侧面和内内圆面，使使环的下侧侧面与环槽槽的下侧面面、外圆面面与气缸壁壁面贴紧，有有利于密封封；由于同同样的原因因，顶岸环环可以减少少汽车尾气气HC的排排放量。4油环1)油环类类型：油环环有槽孔式式、槽孔撑撑簧式和钢钢带组合式式3种类型型。 2)槽孔式式油环。因为油环的的内圆面基基本上没有有气体力的的作用，所所以槽孔式式油环的刮刮油能力主主要靠油环环自

47、身的弹弹力。为了了减小环与与气缸壁的的接触面积积，增大接接触压力，在在环的外圆圆面上加工工出环形集集油槽，形形成上下两两道刮油唇唇，在集油油槽底加工工有回油孔孔。由上下下刮油唇刮刮下来的机机油经回油油孔和活塞塞上的回油油孔流回油油底壳。这这种油环结结构简单，加加工容易，成成本低。 3)槽孔撑撑簧式油环环。在槽孔式油油环的内圆圆面加装撑撑簧即为槽槽孔撑簧式式油环。一一般作为油油环撑簧的的有螺旋弹弹簧、板形形弹簧和轨轨形弹簧三三种。这种种油环由于于增大了环环与气缸壁壁的接触压压力，而使使环的刮油油能力和耐耐久性有所所提高。 4)钢带组组合油环。 其结构形式式很多， 钢带组合合油环由上上、下刮片片和轨形撑撑簧组合而而成。撑簧簧不仅使刮刮片与气缸缸壁贴紧，而而且还使刮刮片与环槽槽侧面贴紧紧。这种组组合油环的的优点是接接触压力大大，既可增增强刮油能能力，又能能防止上窜窜机油。另另外，上下下刮片能单单独动作，因因此对气缸缸失圆和活活塞变形的的适应能力力强。但钢钢带组合油油环需用优优质钢制造造，成本高高。 (三)活塞塞销 活塞销材料料及结构 活塞销的材材料一般为为低碳钢或或低碳合金金钢，如220、200Mn、115Cr、220Cr或或20MnnV等。外外表面渗