1、发动机机械系统检修,第一章 发动机的总体构造和工作原理,概述四冲程发动机的工作原理发动机的总体构造,本章主要内容：,按完成一个工作循环所需行程数,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 发动机、底盘、车身和电气设备四大部分。,1.2 四行程发动机工作原理,上止点,下止点,活塞行程(S),曲柄半径(R),气缸工作容积(V h ),燃烧室容积(Vc ),气缸总容积(Va ),一、发动机结构基本术语,压缩比,发动机排量,工作循环,燃烧室容积和工作容积,燃烧室容积（Vc）：活塞达到上止点时，活塞顶部以上的气缸容积； 工作容积(Vh):活塞在上下止点间扫过的容
2、积；,活塞顶部位于其运动的最高点处的位置，即活塞的最高位置。,活塞顶部达到运动最低点的位置，称为下止点。活塞顶部距离曲轴的回转中心最近处,活塞位于上止点时，活塞顶上方的气缸空间容积,活塞从上止点移动到下止点或由下止点移动到上止点时活塞所扫过的空间容积,活塞在下止点时，活塞顶上方空间的容积，称为气缸总容积,曲轴连杆轴颈的轴心线到主轴颈轴心线的距离，称为曲柄半径，用R来表示。活塞行程的大小取决于曲柄半径，其关系为：活塞行程S等于曲柄半径R的2倍，即S=2R,动态演示,压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。,例如：现代化油器式发动机压缩比一般为811(轿车有的达10以上)。柴油机压缩
3、比一般为为1622。,Va 气缸总容积；Vh 气缸工作容积； Vc 燃烧室容积；,多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量 ，用表示VL 。,发动机排量,VL= V h i,Vh气缸工作容积 （气缸排量）i 气缸数目,发动机排量是一个非常重要的特征参数，轿车就是以发动机排量大小来进行分级。微型：VL1.0；普通级：VL1.01.6；中级：VL1.62.5；中高级：VL2.54.0；高级：VL4.0,二、 四行程发动机工作原理,观看演示,1、进气行程,2、压缩行程,3、作功行程,4、排气行程,汽油发动机四个行程的图示,1.进气行程,.压缩行程,.作功行程,4.排气行程,每一行程工作的具体分
4、析如下 ：,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,活 塞 下 行,活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。在活塞向下移动的过程中，气缸内容积逐渐增大，形成一定真空度，于是空气和燃油的可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。,活塞在曲轴的带动下下移，进气门开，排气门关，在真空吸力的作用下混合气进入气缸。,2、压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活 塞 上 行,为使可燃混合气迅速燃烧，达到改善发动机动力性和经济性的目的，必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩，以提高可燃混合气的温度和压力。因此，在进气行程结束时立即进入压缩行程，活塞在曲轴的带动
5、下，从下止点向上止点运动，由于进、排气门均关闭，气缸内容积逐渐减小，可燃混合气压力、温度逐渐升高。,活塞在曲轴的带动下上移，进气门、排气门均关。混合气被压缩。,3、作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活 塞 下 行,在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。在作功行程中，开始阶段气缸内气体压力、温度急剧上升。,在气体压力的作用下，活塞带动曲轴旋转对外输出作功。,4、排气行程,进气门关闭,排气门打开,残余废气,活 塞 上 行,为使循环能够连续进行，须将燃烧产生的废气排出
6、。在作功行程终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。 排气行程终了时，由于燃烧室容积的存在，气缸内还存有少量废气，气体压力也因排气系统存在排气阻力而略高于大气压力。,活塞在曲轴的带动下上移，进气门关，排气门开，废气被排到大气中去了。,二冲程发动机工作原理简介,二冲程发动机是指曲轴转一圈（3600），活塞往复运动二次完成一个工作循环的发动机，其工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个过程，下面以二冲程汽油机为例介绍其简单工作原理。1. 二冲程汽油机的简单工作原理,二冲程汽油机在
7、结构上与四冲程汽油机的不同之处在于没有了进、排气门，取而代之的是进气孔、排气孔和换气孔。上图为单缸二冲程汽油机的工作循环示意图，其工作原理如下： 第一行程活塞由曲轴带动从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的新鲜混合气被压缩，直至上止点时，压缩结束；与此同时，随着活塞上行，其下方曲轴箱内形成一定真空度，当活塞上行到进气孔开启时，新鲜混合气被吸入曲轴箱。 第二行程活塞接近上止点时，火花塞产生电火花，点燃被压缩的可燃混合气，燃烧形成的高温、高压气体推动活塞下行作功，当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压缩，活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后的废气靠自身压力经排
8、气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸，并排除气缸内残余废气，这一过程称为换气过程，它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排气孔时为止。由上述工作原理可知，第一行程时，活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进行进气；第二行程时，活塞上方进行作功、换气，活塞下方预压混合气。换气过程跨越二个行程。,2. 二冲程发动机的特点 （l）由于进排气过程几乎是完全重叠进行的，所以在换气过程中有混合气损失和废气难以排净的缺点，经济性较差。 （2）完成一个工作循环，曲轴只转一圈，当与四冲程发动机转速相等时，其作功次数比四冲程多一倍。因此，运转平稳，与同排量四冲程发动机比较在理论上发出功率应
9、是四冲程发动机的两倍，但由于换气时的混合气损失，实际上只有1.51.6倍。 （3）由于没有气门机构，发动机结构较为简单。,1.3 发动机的总体构造,汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。,1.4 发动机的主要性能指标与特性,一、动力性指标,1、有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用Te表示 。,2、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效功率，用Pe表示。,四、发动机的工况与负荷,1、工况（指发动机的工作状况）：一般用
10、它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明 。,2、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。,Pe/kW,n/rmin-1,0,50,45,32,27,20,2000,3500,4800,a,b,c,d,e,分析右图发动机的负荷,第2章 曲轴连杆机构,主要内容,机体组活塞连杆组曲柄飞轮组,组成,由机体组,活塞连杆,曲轴飞轮组3部分组成,1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫-不动件,气缸盖章,2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件,3、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、减振器,起动爪,正时齿轮,
11、主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,活塞环的间隙 （1） 端隙1 （2） 侧隙2 （3） 背隙3,二、活塞环,检测方法：,外观检查-机械损伤，表面质量和化学腐蚀程度,仪器检查用内径量表检测汽缸的最大磨损量、圆度误差、圆柱度误差 圆度误差：指同一截面上磨损的不均匀性，用同一横截面上不同方向测得的最大半径与最小半径的差值作为圆度误差。,汽缸的磨损与修理,圆度误差：s1-s1， s2-s2 ，s3-s3截面的最 大值要求达到0.050-0.063mm圆柱度误差： s1-s1直径的最大值与s3-s3直径最小值差值的一半要求达到0.175-0.250mm,第3章 配气机构,主要内容,配气机
12、构概述配气相位配气机构的主要零部件,曲轴与凸轮轴的传动方式,气门间隙,气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙，留有配气机构热膨胀的余地。（气门杆尾端与摇臂（或挺杆）端之间的间隙）,1、概念：,3.2 配 气 相 位,气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。,上止点,下止点,一、概念,二、气门重叠,气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。定义：在某段时间内，进排气门同时开启的现象 影响：选择适当气门重叠角，有利于废气的排出，混合气 的进入 要求：转速越高，气门重叠角越大,进气门早开
13、和排气门迟关的原因：,进气早开晚关多进气 1. 在进气行程结束和压缩行程开始时，气缸压力仍然低于大气压，不关进气门仍然能进气。 2. 进气有惯性，在惯性力的作用下进气。 3. 延长了进气时间。 排气早开晚关多排气 1. 在作功行程结束和排气行程开始时，气缸压力仍然大于大气压，而这时的压力对作功没有什么作用了，早打开排气门可以提高这时的排气效率。 2. 排气有惯性，晚关排气门，在惯性力的作用下使燃烧室内的废气也可以多排除气缸。 3. 延长了排气时间。,液力挺柱,结构：见右图 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。,卡环,阀架,支承 座,单向 阀,柱塞
14、弹簧,碟形 弹簧,挺杆体,柱塞,推杆,可实现零气门间隙。气门及其传动件因温度升高而膨胀，或因磨损而缩短，都会由液力作用来自行调整或补偿。,2凸轮轴总成的拆装要点,确认配气正时记号 拆卸凸轮轴总成前应仔细观察曲轴和凸轮轴正时齿轮的配气正时记号。配气正时记号的一般规律是：对于齿轮传动的配气机构，配气正时记号般都打在齿轮上。对于同步带传动或链传动的配气机构，配气正时记号通常分别制在正时同步带轮(或链轮)和其后侧静止不动的壳体件上。 安装时，只要使曲轴和凸轮轴的正时同步带轮(或链轮)上的正时记号分别和其后侧壳体上的记号对准，然后再安装同步带(或链条)，即可保证配气正时。 正时齿轮装配时，必须使正时标记
15、对准。,第4章 汽油喷射式燃料供给系,1、物理特性： 粘度小、流动性好、自润性差。 2、使用性能指标： 蒸发性：能被蒸发的性能。 热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。抗爆性：在燃烧中，避免产生爆燃的能力。（辛烷值越高，抗爆性越强） 爆燃：点燃发动机压缩比过大，气体压力和温度过高，或其它原因在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧叫爆燃。 3、牌号：牌号越高，抗爆性越强。,汽油的使用性能,可燃混合气的形成,一、可燃混合气成分的表示方法,将实际吸入发动机中的空气的质量与燃料的质量比值称为空燃比，用符号R表示。空燃比14.7：1为浓混合气。,空燃比的倒数称为燃空比，用
16、符号表示。（日本等国家常用）,1、空燃比,2、燃空比,3、过量空气系数, =,理论上完全燃烧1kg燃料时所需要的空气质量,燃烧1kg燃料实际供给的空气量, = 1 为标准混合气 1 为浓混合气 1 为稀混合气,2、发动机各工况对可燃混合气成分的要求,冷起动极浓混合气。,怠速和小负荷,中等负荷随节气门的开大，混合气由浓变稀。,加速额外供油。,大负荷功率混合气。,少而浓的混合气。,怠速： 发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧释放的功，只用以克服发动机内部的阻力。电喷发动机旁通气道式节气门在怠速时节气门全关。,4.2 汽油喷射系统,一、汽油喷射的基本概念,汽油喷射是用喷油器将
17、一定数量和压力的 汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的 空气混合而形成可燃混合气。,第5章 柴油机燃料供给系,5.1 概 述,柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出任务。,一、 功用,二、 组成,燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。 空气供给装置：空气滤清器、进气管道。 混合气形成装置：燃烧室。 废气排出装置：排气管道、消音器。,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。,b,（2）工作原理,5.5 柱塞式喷 油
18、泵,a.从上止点到柱塞斜槽封闭径向油孔之前。,c.从柱塞头部露出径向油孔到运行下止点。,b.从柱塞斜槽封闭径向孔到柱塞头部露出径向油孔之前。,a,b,柱塞下行,供油原理 （1）在规定的喷油时刻，凸轮将柱塞往上推，当柱塞盖住柱塞套上的油孔时，柱塞上部低压柴油被压缩，推开出油阀，柴油经高压油管进入喷油器。 （2）当油压升高足以克服喷油器弹簧压力打开针阀时，以喷油器弹簧设定的压力喷油。 （3）当柱塞上升到其柱面上的螺旋槽与回油孔连通时，柱塞上的高压油泄回低压腔，压力下降，喷油器针阀关闭，喷油停止。,分析柱塞喷油泵工作过程及喷油量调整：柱塞运动到下方后，低压油路的燃油通过进油口进入柱塞上部的工作腔，当
19、柱塞上行密封工作腔内部的燃油后，随着柱塞的继续运动，工作腔内燃油压力不断增多，当升高到大于出油阀上弹簧的压缩力时，推开出油阀使燃油进入出油阀上部的高压油路，实现供油。柱塞继续上升，当柱塞上的斜槽与卸油口连同的时候，使工作腔内的高压燃油迅速下降，出油阀下面受到的力降低，从而使出油阀落入阀座内部，完成工作过程。 油量通过改变柱塞的工作行程来控制，实现油量的调节。,总结：,2.柱塞和柱塞套是产生高压的压油元件。配合间隙是0.00150.0025mm。配合间隙过大，油压下降，易漏油。间隙过小，润滑困难，易磨损。 3.改变喷油泵的供油量是通过转动分泵柱塞，从而改变柱塞的有效行程来实现的。 4.在柴油机燃
20、料供给系中，喷油压力的大小取决于喷油器弹簧的预紧力，而出油 阀弹簧的预紧力保证供油压力不低于规定值。（1025MPa）。 5.柴油发动机通过改变喷油量控制发动机转速。,第6章 冷却系、润滑系构造与维修,一、冷却系功用 使发动机得到适度的冷却，并保持其在最适宜的温度范围内工作。,6.1 概 述,二、不正常冷却对发动机的影响,水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。,冷却系的大小循环实质通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。,3、风扇,
21、功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。思考：风扇工作时，风是向散热器方向吹的，这样有利于散热？,4、节温器,功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。,节温器装在冷却水循环的通路中，根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。,推杆,弹簧,主阀门,石蜡,胶管,外壳,润滑方式,压力润滑 飞溅润滑 定期润滑,7.1 润滑系概述,为保证发动机的正常润滑，在机油泵与主油道之间，与粗滤器并联设置了一个机油滤清器
22、旁通阀。当机油粗滤器进油和出油道中的压力差达到0.15-0.18Mpa时，旁通阀被推开使机油支不经粗滤器而直接流入主油道。旁通阀在机油粗滤器滤芯堵塞后仍能使机油进入主油道内。,7.3 润滑系主要部件,润滑系的主要部件有机油泵、机油滤清器，各种阀，机油散热器以及检视设备。,一、机油泵功用：提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环，目前发动机润滑系中广泛采用的是外啮合齿轮式机油泵和内啮合转子式机油泵两种。,V型 发动 机曲 轴箱 强制 通风 示意 图,三、单向阀（PVC阀）,1、功用：为了防止在发动机低速、小负荷使进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出。,2、构造及工作原理,见右图所示,二、机油压力过低,发动机怠速运转后，或发动机转速大于2150r/min，油压报警灯闪烁。 如果发动机机油压力过低，机油压力警告灯闪烁，并伴随发动机加 速动力不足，如果保持继续运行，发动机磨损加剧；用机油压力表 可以检测发动机机油压力的情况。,案例分析：现象机油压力警告灯闪烁，并伴随发动机加速动力不足。故障检修流程,
