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1、1,教學(xué)目標(biāo)與要求 掌握機(jī)體組件組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 掌握曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成，各部件的作用、結(jié) 構(gòu)與工作原理 掌握多缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程分析 了解可變氣缸控制技術(shù),2,一、功用 將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過(guò)連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。 二、組成 1、機(jī)體組 2、活塞連桿組 3、曲軸飛輪組,3,,三、工作條件,高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕。 承受機(jī)械載荷： 1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力; 2、汽車(chē)行駛中產(chǎn)生的沖擊力。,4,2.1 機(jī)體組件,機(jī)體（氣缸體、曲軸箱） 氣缸蓋 氣缸墊 油底殼,5,2.1.1 機(jī)體,1.作用：整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的“骨骼”
2、，支承所有零部件。 2.構(gòu)造特點(diǎn)：,氣缸體的上半部有引導(dǎo)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒，稱為氣缸。下半部分有供安裝曲軸用的上曲軸箱。 有曲軸支承孔、油道、水道。 氣缸體的上、下表面是氣缸體維修的基準(zhǔn)。 前后兩個(gè)平面加工，安裝正時(shí)齒輪蓋和飛輪殼。,6,（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為,氣缸體的分類,7,（2）根據(jù)冷卻方式不同,水冷,風(fēng)冷,8,（3）根據(jù)氣缸的排列方式,9,實(shí)物圖,10,（4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體,1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。 2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。 氣缸套作用 ：節(jié)省貴金屬材料，降低成本，方便維修 。,11,（5）干缸套和濕缸套,,,
3、12,2.1.2 氣缸蓋,1作用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室；安裝進(jìn)排氣門(mén)、火花塞（噴油嘴）、燃燒室等構(gòu)件。 工作條件：由于接觸溫度很高的燃?xì)?，所以承受的熱?fù)荷很大。,13,2型式：?jiǎn)误w式；塊狀；整體式。 3. 構(gòu)造：復(fù)雜的鑄件（孔道、燃燒室），一般用鋁合金或優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料。鋁合金的導(dǎo)熱性能好，有利于提高壓縮比。,14,燃燒室,半球形燃燒室 楔形燃燒室 浴盆形燃燒室,氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響很大。,15,半球形燃燒室： 1）氣門(mén)成橫向V形排列，氣門(mén)頭部直徑可以做得較大，換氣好； 2）火花塞位于燃燒室的中部，火焰行程短，燃燒速度最高，動(dòng)力性、
4、經(jīng)濟(jì)性最好。是高速發(fā)動(dòng)機(jī)常用的燃燒室；3）CO和HC排放最少，而NO的排放較高。 應(yīng)用車(chē)型：捷達(dá) 奧迪,16,楔形燃燒室： 1）氣門(mén)斜置，氣流導(dǎo)流較好，充氣效率高；2）有擠氣-冷激面，可形成擠氣渦流；3）燃燒速度較快，CO和HC排放較低而NO的排放稍高。 應(yīng)用車(chē)型：切諾基,17,盆形燃燒室： 1）氣門(mén)平行于氣缸軸線；2）有擠氣-冷激面，可形成擠氣渦流；3）盆的形狀狹窄，氣門(mén)尺寸受限，換氣質(zhì)量較差，燃燒速度較低，CO和HC排放較高而NO的排放較低。 應(yīng)用車(chē)型：桑塔納 夏利 富康,18,19,多球形燃燒室： 1）由兩個(gè)以上半球形凹坑組成； 2）結(jié)構(gòu)緊湊，火焰行程短； 3）氣門(mén)直徑較大，充氣效率高
5、。,20,蓬形燃燒室： 1）由半球形發(fā)展而成； 2）結(jié)構(gòu)緊湊，適于多氣門(mén)； 3）高性能多氣門(mén)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用； 4）應(yīng)用車(chē)型：歐寶V6、奔馳320D、三菱3G81,21,2.1.3 氣缸墊,1作用：防止漏氣、漏油、漏水。 2構(gòu)造：銅皮-石棉結(jié)構(gòu)；實(shí)心彈性金屬片。,3安裝注意：銅皮光滑面朝缸體，機(jī)油孔與缸體和缸蓋對(duì)正。,22,2.1.4 油底殼,油底殼是曲軸箱的下半部，主要作用是儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和封閉曲軸箱，多由薄鋼板沖壓而成。,23,2.1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)的支承,三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承,三點(diǎn)支承 四點(diǎn)支承,24,2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu),25,2.2.1 活塞連桿組件,1活塞 2活塞環(huán) 3活塞銷(xiāo) 4連
6、桿 5連桿螺栓 6連桿蓋 7連桿軸瓦,26,1.活塞,（1）作用：與氣缸、缸蓋組成燃燒室和工作容積；傳力；傳熱。 （2）工作條件：高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良、加速度、慣性力、側(cè)向力。 （3）材料：高強(qiáng)度鋁合金；鑄鐵（低速柴油機(jī)）。,27,（4）活塞構(gòu)造,28,1）活塞頂部,功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體 壓力。,29,2）活塞頭部（防漏部）,活塞頭部指活塞第一道環(huán)槽以上的部分。作用：承受承受活塞頂?shù)膲毫?，并傳給活塞銷(xiāo)；安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)；將頂部吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。,30,3）活塞槽部,活塞槽部指活塞環(huán)槽部分，用以安裝活塞環(huán)，起密
7、封、傳熱等作用。一般有23道氣環(huán)和1道油環(huán)。,31,4）活塞裙部,從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分。用于對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。,32,裙部表面的保護(hù),1）鍍錫 油膜破壞時(shí)，起潤(rùn)滑作用；又可加速磨合作用。 2）涂石墨(柴油機(jī)） 易脆斷可加速磨合，自潤(rùn)滑。 3）表面粗糙化 有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機(jī)油潤(rùn)滑。,33,活塞裙部形狀,工作時(shí)，活塞受熱膨脹，由于銷(xiāo)座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時(shí)先將活塞制成橢圓形，短軸在銷(xiāo)座軸方向。,,銷(xiāo)座方向,裙部受側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致活塞發(fā)生變形,,工作時(shí)向里變形,34,制造時(shí),變形后,35,活塞的變形及采取的
8、相應(yīng)措施,變形原因：熱膨脹、側(cè)壓力和氣體壓力。 變形規(guī)律：（1） 活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹量，使配缸間隙變小。因活塞溫度高于氣缸壁，且鋁合金的膨脹系數(shù)大于鑄鐵；（2） 活塞自上而下膨脹量由大而小。因溫度上高下低，壁上厚下??；（3） 裙部周向近似橢圓形變化，長(zhǎng)軸沿銷(xiāo)座孔軸線方向。因銷(xiāo)座處金屬量多而膨脹量大，以及側(cè)壓力作用的結(jié)果。,36,（1） 活塞縱斷面制成上小下大的截錐形。 （2） 活塞橫斷面制成橢圓形，長(zhǎng)軸垂直于銷(xiāo)座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。 （3） 銷(xiāo)座處凹陷0.51.0mm。 （4） 裙部開(kāi)絕熱-膨脹槽（“T”形或“”形槽），其中橫槽叫絕槽，豎槽叫膨脹槽。 （5） 采用雙金屬活塞：即
9、在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量。,采取的措施,37,開(kāi)槽活塞（汽油機(jī)）,絕熱槽,膨脹槽,圓槽,38,活塞的冷卻,作用：減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷。,39,活塞銷(xiāo)孔偏置結(jié)構(gòu),作用：使活塞在壓縮行程到做功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。,40,2.活塞環(huán)（氣環(huán)、油環(huán)）,（一）氣環(huán) 作用： （1）密封：防止氣缸內(nèi)的氣體竄入油底殼； （2）傳熱：將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁； （3）輔助刮油、布油。,41,氣環(huán)的密封,42,活塞環(huán)的泵油,43,活塞環(huán)的泵油作用及危害,原因： （1）存在側(cè)隙和背隙；（2） 環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)在環(huán)槽中靠上靠下。 危害：（1
10、）增加了潤(rùn)滑油的消耗；（2） 火花塞沾油不跳火；（3） 燃燒室積碳增多，燃燒性能變壞；（4） 環(huán)槽內(nèi)形成積碳，擠壓活塞環(huán)而失去密封性；（5） 加劇了氣缸的磨損。 措施： （1） 采用扭曲環(huán)；（2） 采用組合式油環(huán)；（3） 油環(huán)下設(shè)減壓腔。,44,氣環(huán)的斷面形狀,（1） 矩形環(huán)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與缸壁接觸面積大，散熱好，但易泵油。 （2） 錐形環(huán)1）特點(diǎn)：與缸壁線接觸，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2） 安裝注意：錐角朝下（在環(huán)端有向上或TOP等標(biāo)記）； （3） 扭曲環(huán)：將矩形環(huán)內(nèi)圓上方或外圓下方切成臺(tái)階或倒角而成。,45,1）作用：刮油，布油，傳熱。 2）類型
11、：槽孔式、槽孔撐簧式、鋼帶組合式,（2）油環(huán),46,油環(huán)的刮油作用,47,槽孔式油環(huán)（整體式油環(huán)）,48,槽孔撐簧式油環(huán),特點(diǎn)：增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力，使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。,49,組合油環(huán),特點(diǎn)：刮油效果好，回油通路大，重量輕，但制造成本高。,50,3.活塞銷(xiāo),(1)作用：連接活塞與連桿、將活塞受力傳遞給連桿。 (2)構(gòu)造：空心，二邊卡環(huán)定位。 (3)連接方式 全浮式 半浮式,51,全浮式 半浮式,全浮式：活塞銷(xiāo)、連桿小頭和活塞銷(xiāo)座都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使磨損均勻。 半浮式：活塞銷(xiāo)中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷(xiāo)只能在兩端銷(xiāo)座內(nèi)作自由擺動(dòng)。,52,4. 連桿,53,連
12、 桿,(1)作用：連接活塞與曲軸，并傳遞動(dòng)力。 (2)材料 (3)構(gòu)造： 1）連桿小頭（襯套 ） 2）連桿桿身（“工”字形斷面 ）,1-連桿襯套 2-連桿小頭 3-連桿桿身 4-連桿螺釘 5-連桿大頭 6-連桿軸瓦 7-連桿蓋 8-連桿軸瓦凸鍵 9-凹槽,,54,3）連桿大頭（分整體式和分開(kāi)式兩種；分開(kāi)式又有平分和斜分兩種）,,平分：多用于汽油機(jī)；,斜分：多用于柴油機(jī)。,55,連桿大端定位,鋸齒定位 圓銷(xiāo)定位 套筒定位 止口定位,1）連桿螺栓定位：依靠連桿螺栓的光圓柱部分與螺栓孔的配合來(lái)定位。其定位精度較差，用于切口連桿。2）鋸齒形定位：依靠接合面的齒形定位。3）套或銷(xiāo)定位：依靠套或銷(xiāo)與連
13、桿體（或蓋）的孔緊配合定位。4）止口定位。,56,連桿螺栓： 采用優(yōu)質(zhì)合金鋼并經(jīng)精加工和熱處理特制而成，損壞后絕不能用其它螺栓來(lái)代替。,57,（1）作用：減磨。 （2）材料：薄壁鋼背，在內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層（巴氏、銅基合金和鋁基合金 ） （3）結(jié)構(gòu),1-鋼背 2-油槽 3-定位凸鍵 4-減磨合金層,5.連桿軸瓦,58,6.V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿布置形式,并列式 主副式 叉式,59,2.2.2 曲軸飛輪組,主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。,1-曲軸皮帶輪 2-曲軸正時(shí)齒輪皮帶輪 3-曲軸鏈輪 4-曲軸前端 5-曲軸主軸頸 6-曲柄臂 7-曲柄銷(xiāo)（連桿軸頸） 8-平衡重塊 9-轉(zhuǎn)速傳
14、感器脈沖輪 10-飛輪 11-主軸瓦 12-主軸承蓋 13-螺母 14-止推墊片 15-主軸瓦 16-止推墊片,60,1.曲軸,（1）作用：與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 （2）材料與加工：中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。 （3）結(jié)構(gòu)形式 整體式 組合式,61,曲軸飛輪組的組成,62,（4）結(jié)構(gòu)原理,一般由主軸頸、主軸瓦、曲柄銷(xiāo)（連桿軸頸）、曲柄臂、平衡重塊等組成。,63,曲軸的分類,全支承：相鄰曲拐間都有主軸頸。 非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。,64,曲軸的支承方式,概念： 在相鄰的兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲
15、軸。,65,2）曲柄銷(xiāo)（連桿軸頸）,直列發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等。V型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。,66,3）曲柄臂,連接主軸頸和連桿軸頸。鑄有(或緊固有)平衡重塊，用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力距和一部分往復(fù)慣性力 ，使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。,67,曲軸平衡,4缸發(fā)動(dòng)機(jī)受力與平衡,受力 平衡,離心力F,力偶距M,力偶矩給曲軸帶來(lái)彎曲載荷，引起主軸頸和軸承偏磨，為減輕主軸承載荷，設(shè)置平衡重。,68,4）曲軸前端,,1、2-滑動(dòng)推力軸承 3-止推片 4-定時(shí)齒輪 5-甩油盤(pán) 6-油封 7-帶輪 8-起動(dòng)爪,69,5）曲軸后端,安裝飛輪。在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以
16、阻止機(jī)油向后竄漏。有的電噴發(fā)電機(jī)還安裝有轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪。,70,功用：保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)在曲軸受軸向力時(shí)能夠正常工作。 軸向定位措施： 1.翻邊軸瓦 2.止推片 3.止推環(huán) 4.止推軸承,6）曲軸軸向定位,71,7）曲軸潤(rùn)滑,在軸頸上鉆有油孔，并有斜油道相通，再與機(jī)體的主油道聯(lián)通。,72,（6）多缸機(jī)曲柄布置與點(diǎn)火順序分析,1）4缸機(jī) 4個(gè)曲柄布置在同一平面內(nèi) 。 兩種點(diǎn)火順序：1-2-4-3；1-3-4-2 點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。,73,74,75,2）6缸機(jī),6個(gè)曲柄布置在3個(gè)平面內(nèi) 。 兩種發(fā)火順序：1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-5,76,77,6缸四沖
17、程V型發(fā)動(dòng)機(jī),點(diǎn)火順序?yàn)镽1-L3-R3-L2-R2-L1,78,6缸v型排列,79,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,80,2.曲軸扭轉(zhuǎn)減震器,（1）作用：消減曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 。 （2）分類 橡膠扭轉(zhuǎn)減振器 硅油扭轉(zhuǎn)減振器 硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器,81,（1）橡膠扭轉(zhuǎn)減振器,82,（2）硅油與硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器,83,3.飛輪,1作用：儲(chǔ)存能量，使轉(zhuǎn)速均勻，幫助克服短時(shí)超負(fù)荷。 2構(gòu)造： 園盤(pán) 齒圈,84,飛輪記號(hào)供找上止點(diǎn)用,對(duì)應(yīng)活塞上止點(diǎn),85,2.3 可變氣缸控制技術(shù),2.3.1 可變氣缸控制的意義 1.可變氣缸控制技術(shù) 隨汽車(chē)外界負(fù)荷變化，讓部分氣缸停止工作的控制技術(shù) 。
18、如廣州本田第八代雅閣3.5L發(fā)動(dòng)機(jī)能根據(jù)需要，控制發(fā)動(dòng)機(jī)在3、4、6缸三種模式工作 。 2.意義 降低燃油消耗。,86,2.3.2 可變氣缸控制發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)原理,1.基本結(jié)構(gòu)（以廣州本田第八代雅閣VCM發(fā)動(dòng)機(jī)為例 ）,87,VTEC系統(tǒng),88,2.工作原理,全負(fù)荷工作模式：在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、加速或者低擋位爬山時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)所有的6個(gè)汽缸工作，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)動(dòng)力輸出的需求。 怠速及低負(fù)荷工作模式：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或汽車(chē)處于中低速運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的三個(gè)汽缸的進(jìn)、排氣，并且切斷供油，完成從V6發(fā)動(dòng)機(jī)到直列3缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式的切換。 中負(fù)荷工作模式：在中等速度、高速巡航和緩坡行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)用4個(gè)
19、氣缸來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。,89,本章小結(jié),1. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括機(jī)體組件、活塞連桿組件及曲軸飛輪組件。 2. 機(jī)體分平底式、龍門(mén)式、隧道式三種；氣缸套有干式、濕式兩種；汽油機(jī)燃燒室常見(jiàn)有半球形燃燒室、楔形燃燒室、浴盆形燃燒室、多球形燃燒室和蓬形燃燒室。 3. 活塞一般都采用高強(qiáng)度鋁合金制成。其頂部有各種凹坑，組成各種燃燒室；頭部有的加工有隔熱槽、纖維增強(qiáng)合金環(huán)等；頭部有活塞環(huán)槽；裙部起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。整個(gè)活塞呈上小下大，裙部橢圓形；有的開(kāi)有膨脹槽、采用拖鞋式裙部等防止活塞卡死的措施。,90,4. 活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)兩類。氣環(huán)起密封、傳熱作用，有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)、桶面環(huán)、開(kāi)槽環(huán)、頂岸環(huán)等各種截面形狀；油環(huán)起布油、刮油、傳熱作用，有槽孔式、槽孔撐簧式和多襯簧三種組合油環(huán)兩種。活塞環(huán)安裝時(shí)應(yīng)注意安裝位置和方向。,91,5. 曲軸的曲柄布置應(yīng)該使各缸點(diǎn)火順序均勻分布在7200曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)。根據(jù)曲軸的曲柄布置和發(fā)火順序，可分析多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的工作狀況。 6發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣缸控制技術(shù)（VCM）是指發(fā)動(dòng)機(jī)能夠根據(jù)汽車(chē)外界負(fù)荷變化，讓部分氣缸停止工作的控制技術(shù)，它可有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗和排氣污染。,
發(fā)動(dòng)機(jī)第2章曲柄連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)體組
