汽车发动机构造教案

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《汽车发动机构造》

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第 1 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 总论：汽车类型*、国产汽车产品型号编制规则、汽车总体构造、汽车的总体布置形式、#汽车行驶基本原理 第一章 发动机的工作原理和总体构造 第一节 发动机的分类 教学目的要求： 了解汽车分类，总体构造等知识。 了解汽车行驶的驱动条件和附着条件。 了解发动机的分类。. 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 1．汽车总体构造包括几个部分？ 2．汽车布置形式有哪几种？ 3．汽车形式的基本原理是什么？ 参考资料： 多媒体材料，网络资料 3

讲 稿 内 容 总 论 一、汽车工业的发展概况 （一）国外汽车工业的发展 1、汽车最初诞生在德国：1886年卡尔。本次制成了第一辆三轮汽车，并且申请了专利，同年德国人戴姆勒制成了第一辆四轮汽车。现在世界上公认的第一辆汽车是本次制造的三轮汽车。 2、汽车工业的兴起：汽车工业兴起在美国，它是依靠优越的资源和自然条件，宽松的，以及欧洲汽车工业受到的第一次世界大战的破坏，使汽车工业迅速崛起。 汽车工业是以大规模生产为标志的。汽车大王福特将流水线生产引入到汽车生产中，实现了汽车的规模批量生产，为汽车工业的行起做出了巨大贡献 3、汽车工业重心的转移：在20世纪六七十年代，日本依靠引进国外的先进技术和科学的经营管理方法，比如日本丰田的精益管理模式即使用最少的资源人力、原材料、设备）生产出顾客需要的产品，或提供给客户满意的服务，以及石油危机的影响，使日本的小型车风靡全球，而美国的豪华大型汽车此时开始逐渐敌不过日本汽车的生产。 4、汽车工业的中心最终会转向发展中国家。比如现在的印度（塔塔），中国（奇瑞、吉利）。 （二）中国汽车工业的发展 1、建国初期25年：缺重少轻、轿车基本空白。 东风牌轿车：这是一汽生产的第一辆轿车。当时一汽按一机部的通知开始生产轿车，1958年试制出东风牌71型小轿车。1958年5月，同志在中南海后花园观看并乘坐了这辆轿车。 红旗牌CA770高级轿车：1965年，一汽红旗CA72转产，开始生产CA770型三排座高级轿车。这款车及其改进型为中国国家领导人和国宾服务了几十年。 凤凰牌轿车和上海牌SH760型轿车：1958年，上海汽车装配厂生产。被定名为凤凰牌轿车。这是建国后，上海生产的最早的轿车。后遇困难时期，停产。19年，在国内经济好转的情况下，再次投产，改称上海牌SH760型轿车。上海牌轿车从投产到20世纪80年代初是国内惟一普通型公务用车，成为机关、企事业单位和接待外宾的主力车型。 备注 2、改革开放后15年：将汽车产业作为支柱产业。散乱差 3、新的发展时期： 二、汽车在现代社会中的作用 1、扩大了人们的生活范围，提高了生活效率，加快了生活节奏（古代赶考）；促4

进了公路建设和运输的繁荣（古代的押镖）；改变了城市的布局和面貌。 2、推动了与汽车相关的各个行业的发展：汽车上的上万个零件会涉及到钢铁、有色金属（铝车身，在火花塞或是催化转化器中的铂、铑等）、工程塑料、橡胶、玻璃、纺织品、木材、涂料等。涉及到的工艺技术：应用冶炼、铸造、锻造、机械加工、焊接、装配、涂装 还有涉及到的工业部门很多:冶金、机械制造、化工、电子、电力、石油、轻工。 汽车的销售和营运还涉及到金融、商业、运输、旅游、服务等第三产业。 3、汽车的发展也推动了科学技术的发展。汽车的新需求推动新技术的发展和应用 电子技术：电子点火、变速器的电子控制、电子驱动力调节、自动防抱死（ABS）、智能悬架、电子防盗、卫星导航（GPS） 汽车发动机变革 新型轮胎：子午化，扁平化、无内胎化 车身结构轻巧，并具有优良的防撞安全性，这就推动了计算机辅助设计和分析技术的发展。 还有对汽车安全的要求、对排放和经济性的要求等等 三、汽车类型 汽车是由自身的动力装置驱动，有四个或四个以上车轮的非轨道承载车辆，主要用来载人，载货，或牵引载运人员或货物。 有几种分类方式：按用途分、按动力装置类型分、按行驶道路条件分、按行驶机构特征分、按发动机位置及驱动形式分、按乘客座位数及汽车总质量分。 1、 按用途分：现在有两种 一个是原国家标准GB/，将汽车分为：普通运输车（轿车、客车、货车）、专用汽车（作业型专用汽车、运输型专用汽车）、特殊用途汽车（竞赛汽车、娱乐汽车） 另一个是新标准GB/，将汽车分为乘用车和商用车。 2、 按动力装置分：内燃机（活塞式、燃气轮机）、电动汽车（蓄电池、燃料电池、混合动力）、喷气式（以喷气反作用力作为驱动力，“推力SSC”装有劳斯莱斯的双缸喷气发动机，时速）、其他动力装置（蒸汽机车、太阳能汽车） 3、 按行驶道路条件分(公路用、非公路用) 4、 按行驶机构特征分（轮式、履带式、雪橇式、气垫式、步行式） 5、 按发动机位置及驱动形式分 6、 按乘客座位数及汽车总质量分：按国标GB/T150-2001 四、国产汽车产品型号编制规则 首部、中部、尾部 五、汽车总体构造 （一）总体构造的组成部分 发动机、底盘、车身、电器与电子设备 （二）汽车的总体布置形式 FR、FF、RR、MR、nWR 六、汽车行驶基本原理 （一）驱动条件 （二）附着条件。 5

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第 2 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第一章 发动机的工作原理和总体构造 #第一节 四冲程发动机的工作原理* 第二节 二冲程发动机的工作原理 第三节 发动机的总体构造 #第四节 发动机的主要性能指标* 第五节 内燃机产品名称和型号编制规则 教学目的要求： 重点掌握发动机相关术语，四冲程发动机的工作原理。 了解二冲程发动机的工作原理。 掌握发动机的基本结构，掌握发动机的主要性能指标、速度特性、发动机工况。 了解介绍内燃机产品名称和型号编制规则。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 4．其他类型的发动机 5．发动机的性能指标、速度特性、发动机工况？ 6． 7． 参考资料： 多媒体材料，网络资料 7

讲 稿 内 容 上节内容回顾：汽车的分类、汽车的基本组成、汽车型号编制规则、汽车的行驶条件 备注 第一节 四冲程发动机工作原理 发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。发动机是汽车最主要的总成之一.它是动力的来源， 内燃机汽车发动机的作用是将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转、从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。由于燃料是在气缸中燃烧.因此又称内燃机。 基本术语 1．点；活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点； 2．下止点活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置，称为下止点。 3．活塞行程上、下止点间的距离称为活塞行程，用s表示。 S=2R（R曲柄半径） 即曲轴每转一周，活塞完成两个行程。 4.燃烧室容积，活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用VC表示。 5.气缸工作容积活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh(L)表示。 2DVhS106 2式中 D——气缸直径，mm ； s——活塞行程，mm ； 6.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示，即： Va=Vc+Vh 7发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示。 VL= Vhi 式中：i——发动机的气缸数。 8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示。 ε=Va/ Vc=1＋Vh/ Vc 8

ε表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。 汽油机一般为6~9(有的轿车可达9~11)，柴油机一般为16~22。 9.进气行程 10.压缩行程 注意：爆燃，压缩比与经济性的关系，压缩比与爆燃的关系，表面点火。 11.做功行程 12.排气行程 讲 稿 内 容 一、 四冲程柴油机工作原理 简单讲四冲程柴油机工作四行程 详细讲柴油机与汽油机工作的不同： 柴油黏度比汽油大，自燃温度比汽油低，故在混合气的形成和着火方式上都不同。 1、汽油机吸入的是可燃混合气，柴油机吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入汽缸，在短时间内与压缩后的高温空气混合。 2、柴油机压缩比比较高，压缩终了时压力和温度都比较高，超过柴油燃点，自行发火燃烧。 3、汽油机转速高、质量小、工作噪音小、启动容易、制造和维修的费用较低，但是燃油消耗率高、燃油经济性差；柴油机压缩比高，燃油消耗率低，柴油价格较低，燃油经济性好，但是转速低、质量大、制造和维修的费用高 二、 总结四冲程发动机的工作特点 第二节 二冲程发动机工作原理 简略说明工作原理 比较二冲程和四冲程的区别： 二冲程汽油机优点： 1)曲轴每转一用就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。 2)由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较均匀乎租。 3)由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。 4)使用方便。因为附属机构少，所以易受磨损和经常需要修理的运动部件数 量也比较少。二冲程汽油机缺点：不易将废气从气缸中排除干净，换气时减少了有效行程，因此功率不等于四冲程的2倍；而且换气时一部分新鲜混合气会排出，不经济； 二冲程柴油机与汽油机的优缺点与上相似，但是由于柴油机用纯空气扫除废气，没有燃料损失，故经济性较高。 第三节 发动机的总体构造 四冲程汽油机的构造：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、启动系统 第四节 发动机主要性能指标与特性 发动机的主要性能指标包括动力性指标（有效转矩、有效功率、转速）、经济性指标（燃油消耗率）、运转性能指标（排气品质、噪声、启动性能） 9

备注 一、 动力性指标 1、有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩平衡。指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用T e表示，单位为N·m。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。 2、有效功率 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用P e表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。 Tn2nPeTtq103tq 609550二、 经济性指标 燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，通常用be表示，其单位为g/kW·h Bbe*103 B为发动机在单位时间内的耗油量 Pe有效燃油消耗率越小，其经济性越好。 三、 运转性能指标 1、排气品质 2、噪声 3、起动性能 四、 发动机的速度特性 发动机速度特性指发动机的功率、转矩和燃袖消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特性可以通过发动机在试验台上(例如测功器试验台)进行试验而求得。试验时，先保持一定的发动机节气门开度，同时用测功器对发动机曲轴施加一定的阻力矩。当发动机运转稳定后，即阻力矩与发动机发出的有效转矩相等时，可用转速表测出此时的稳定转速n，同时在测功器上测出该转速下的发动机有效转矩，根据式(1—1)即可计算出有效功率Pe。另外，可测出消耗一定量汽油所经历的时间，用以换算出发动机每小时耗油量B，从而技式(1—2)计算出燃油消耗率6。。改变测功器的阻力矩数值，用与上述相同的方法，又可以得到相应于另一转速的Ttq、Pe、be 五、 发动机工作状况 发动机工作状况(简称发动机工况)一般是用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征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比（在同一转速下，节气门开度不同，发动机发出的功率不同） 注意：负荷的概念不同于功率，如某一转速全负荷不意味着发动机发出最大功率，如图上的f点，所以功率大小不等于负荷大小。 在外特性曲线上各点都表示在各转速下的全负荷工况，但在同一条部分负荷速度特性曲线上各点的负荷值不相同。 第五节 内燃机产品名称和型号编制规则 审定并颁布7因家标准GB 725——91。该标准的主要内容如下： 10

(1)内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机 沼气机。双(多种)燃料发动机等。 (2)内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母组成。 (3)内燃机型号由下列四部分组成 汽 车 构 造 教 案

第 3 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第二章 曲柄连杆机构 第一节 概述 第二节 机体组 第三节 活塞连杆组*# 教学目的要求： 掌握曲柄连杆机构功能、组成 了解机体组的结构 了解活塞连杆的结构 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 思考活塞冷态结构问题 11

参考资料： 多媒体材料，网络资料 讲 稿 内 容 上节内容回顾：四冲程发动机工作原理 第二章 曲柄连杆机构 （交待清楚各个部件的作用、工作环境，以及为了满足这种工作环境而需要的材料、工艺、结构特点） 第一节 概述 曲柄连杆机构的功用是：是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。 曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组。 曲轴工作环境恶劣：温度高、压力大、活塞运动线速度大、与可燃混和气和燃烧废气接触的机件还受到化学腐蚀。 曲柄连杆机构的受力情况复杂，包括：气体作用力、往复惯性力与离心力、摩擦力 由于曲柄连杆机构的工作条件恶劣，所以为了保证工作可靠、减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。 第二节 机体组 结构主要包括：气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等组成，机体组是发动机的支架，是曲柄连杆、配气机构和发动机各系统得主要零件的装配基体。各运动件的润滑和受热件的冷却也都要通过机体组来实现。 一、 气缸体 水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，也可简称为气缸体，气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。 1、气缸体的形式 2、气缸的冷却方式 3、气缸的排列方式 4、气缸和气缸套 整体式气缸 气缸套：干式、湿式 二、 气缸盖与气缸盖衬垫 1、气缸盖 气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。 12

备注 气缸盖内部也有冷却水套，共端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。 功用：封闭气缸上部，与活塞顶部和汽缸壁一起组成燃烧室 工作条件：高温、高压 材料：一般采用灰铸铁、合金铸铁、铸铝 型式：单体式：刚度大，维修方便，但结构复杂 整体式：可缩短汽缸中心距和发动机的总长度，刚性较差 块状：介于二者之间 2、燃烧室 三、气缸垫 四、油底壳 五、发动机支撑 第三节 活塞连杆组 活塞连杆组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，由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。 一、 活塞 活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以 推动曲轴旋转。活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 活塞顶部工作环境：高温、高压、受力大，并且导致活塞侧压力大，惯性力大，承受交变载荷。 为了适应这种工作环境，保证发动机的良好运转，对活塞的材料、制造工艺、结构特点作出了要求 材料 工艺 结构：活塞顶部、活塞头部（环槽）、活塞裙部（上大下小椭圆锥形）、活塞销座 二、活塞环 包括气环和油环，气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量混入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带定。 油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧．又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。 1、气环 气环 ：密封和导热 ；工作条件：高温高压燃气，工作速度高、高温下机油容易变质，润滑条件变坏，难以保证液体润滑； 材料：合金铸铁，表面镀多孔性铬，镀锡，磷化，喷钼；采用钢片环，或粉末冶金的金属陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞环。 结构：有切口外型尺寸比气缸内径大 气环切口的形状：四种 气环断面的形状：六种 泵油原理 2、油环 普通油环、组合油环 三、 活塞销 功用：连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆 13

工作条件：高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件差 要求：有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。 材料和结构：一般为空心结构；用低碳钢或低碳合金钢制造 活塞销 内孔形状：圆柱形、组合形、两段截锥形。 活塞销与销座孔和连杆小头衬套孔的连接，一般采用全浮式。 四、 连杆 作用：将活塞承受的力传给曲轴从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 工作条件：承受活塞销传来的气体作用力和活塞往复运动的惯性力，连杆摆动产生惯性力矩，使得连杆承受一定的弯矩，力和力矩的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。 材料和工艺：低碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后再进行机械加工或热处理。 结构：包括大头、杆身、小头。 连杆大头按剖分面的方向：平切口、斜切口 连杆体与连杆大头盖为了防止装配时错位，常用的定位方式：止口定位、套筒定位、锯齿定位 V型发动机左右俩侧对应的两个气缸的连杆有三种安装方式：并列、叉形、主副。 14

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第 4 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第四节 曲轴飞轮组* 第三章 配气机构 第一节 气门式配气机构的布置及传动 第二节 配气定时*# 第三节 配气机构的零件和组件 教学目的要求： 了解曲轴飞轮组结构 掌握四缸发动机发火次序。 了解配气机构的功用类型构造和工作原理。 顶、侧置式配气机构各组成零件的工作条件，构造材料和要求。 配气定时的意义，气门间隙的意义及调整方法。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 8缸发动机的点火次序 进排气门为什么需要早开晚闭 参考资料： 多媒体材料，网络资料 15

讲 稿 内 容 上节内容回顾：活塞连杆组 第四节：曲轴飞轮组 二、 曲轴 曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成统其本身轴线的力矩。在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为了保证工作可靠，要求曲袖具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。 曲柄主要由三部分组成：①曲轴的前端(或称自由端)轴；②若干个曲柄销和它左右两瑞的曲柄，以及前后两个主轴颈2组成的曲拐；③曲轴后端(或称功率输出端)凸缘。 曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；v形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 全支撑、非全支撑 整体式、组合式 材料和结构 点火次序：在安排多缸发动机点火次序时：1、使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷，同时避免进气行程中可能发生抢气现象2、做功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个汽缸都应发或做功一次，而且各缸发火的间隔时间应力求均匀。 三、 曲轴扭转减震器 四、 飞轮 备注 第３章 配气机构 概述 .1 配气机构的功用 据发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时打开和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出,使换气过程最佳，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。 2. 四冲程内燃机采用气门式配气机构是由气门组、传动组和驱动组三部分组成， 气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置等零件； 传动组包括：挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件； 驱动组包括：凸轮轴，凸轮轴轴承和止推装置等。 16

配气机构的构造 1气门式配气机构的布置形式 一、分类 配气机构的分类可以从以下方面来进行： （1）按气门的布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式； （2）按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式； （3）按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式、链条传动式和齿带传动式； （4）按每缸气门数目，有二气门式、三气门式、四气门式和五气门式。 2配气机构的传动 1）齿轮驱动形式 就是采用齿轮副来驱动凸轮轴。曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。即曲轴旋转720o，完成一个工作循环，发动各缸工作一次，对应的凸轮轴旋转360o给各缸近、排气一次。所以凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍。凸轮轴下置时，一般都采用齿轮副驱动，正时齿轮多用斜齿。 2）链驱动形式 链式驱动，就是指曲轴通过链条来驱动凸轮轴。这种驱动形式一般多用于凸轮轴上置的远距离传动。奔驰轿车发动机就采用这种驱动方式。但链传动的可靠性和耐久性不如齿轮传动，且噪声较大、造价高，其传动性能的好坏直接取决于链条的制造质量。为使在工作时链条具有一定的张力而不致脱链，通常装有导链板14，张紧轮装置2、11等。 3.齿形皮带驱动 这种驱动方式与链驱动的原理相同。只是链轮改为齿轮，链条改成齿形皮带。这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿形皮带驱动弥补了链驱动的缺陷，并降低了成本。 3每缸气门数及其排列方式 1.每缸两个气门方式 一般发动机较多的采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门。这种结构在可能的条件下应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径，以改善气缸的换气。但是，由于燃烧室尺寸的，从理论上讲，最大气门直径一般不超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能满足发动机对换气的要求。 2.每缸四个气门方式 3.每缸五个气门方式 现代轿车发动机设计面临的主要任务是进一步降低燃油消耗和排放污染；提高动力17

性和改善噪声特性；另外还要降低成本。 当每缸采用五气门时，气门排列的方案通常是同名气门排成一列，分别用进气凸轮轴和排气凸轮轴驱动。 4配气相位 配气相位就是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。用曲轴转角的环形图来表示配气相位。 理论上四冲程发动机的进气门应当在活塞处在上止点时开启，当活塞运动到下止点时关闭；排气门则应当在活塞处于下止点时开启，在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占1800曲轴转角。但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一行程历时都很短。例如上海桑塔纳轿车发动机，在最大功率时的转速为5600r／rain，一个行程历时仅为 4s。 这样短时间的进气和排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不干净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采取延长进、排气时间的方法，即：气门的开启和关闭的时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。 气门的叠开 同一气缸的工作行程顺序是排气行程后，接着便是进气行程。因此，在实际发动机中，在进排气行程的上止点前后，由图3- 10可见，由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了在一段时间内排气门与进气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角α+δ称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性比较大，在短时间内是保持原来的流动方向。因此只要气门重叠角选择适当，就不会产生废气倒流人进气管或新鲜气体随同废气排出的可能性，这将有利于换气。但应注意，如气门重叠角过大，当汽油机小负荷运转，进气管内压力很低时，就可能出现废气倒流，进气量减少。对于不同发动机，由于结构形式，转速各不相同，因而配气相位也不相同。合理的配气相位应根据发动机性能要求，通过反复试验确定。 5气门间隙 所谓气门间隙就是指：发动机在冷状态时，在气门传动机构中，留有一定的间隙。以补偿气门及传动机构受热后的膨胀量。 发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势会将气门自动顶开引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中的漏气，而使功率下降，严重时使发动机甚至不易起动。为消除上述现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。 气门间隙视配气机构的总体结构形式而定，同时这一间隙也可进行调整。气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据试验确定。通常在冷态时，进气门的间隙为18

~，排气门的间隙为~。如果间隙过小，发动机在热态下可能发生漏气，导致功率下降严重时，将使气门烧坏。如间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间将产生撞击、响声，而加速磨损，同时也使气门开启的持续时间减短， 采用液力挺柱的发动机，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。如一汽奥迪、桑塔纳轿车无须预留气门间隙。 19

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第 5 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第三节 配气机构的零件和组件 第四章 汽油机供给系统 第一节 汽油机供给系统的组成及燃料 第二节 简单化油器与可燃混合气的形成* 教学目的要求： 掌握可燃混合气的形成，了解汽油机供给系的组成和燃料，了解简单化油器。了解汽油机供给系的功用及组成，过量空气系数的概念。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 何为过量空气系数 参考资料： 多媒体材料，网络资料 20

讲 稿 内 容 上节内容回顾：配气相位 备注 6配气机构的零件和组件 1）气门组 气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁片等零件， 气门由头部和杆部两部分组成， 头部用来封闭气缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门头部的工作温度很高，而且还要承受气体压力、气门弹簧力以及传动组零件惯性力的作用，其冷却和润滑条件又较差。因此，要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热和耐磨能力。 气门头顶面的形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，平顶气门头结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门均可采用。 喇叭形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； 球面顶气门头 ，因其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，适用于排气门。但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。 气门头部与气门座接触的工作面，是与杆部同心的锥角。通常将这一锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角，一般做成45o。有的发动机进气门的锥角做成30o， 气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动。 气门导管是气门在其中作直线运动的导套，以保证气门与气门座正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与气缸盖之间起导热作用。气门导管—般用耐磨的合金铸铁或粉末冶金材料制造，然后以一定的过盈压入气缸盖的导管孔内。为了防止轴向运动，保证气门导管伸人进、排气歧管的合适深度，有的发动机对气门导管用卡环定位。 气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门传来的热量。 气门弹簧的作用是使气门自动回位，防止气门传动机构中产生间隙，气门弹簧应具有足够的刚度和安装预紧力。 气门旋转机构，为了改善气门和气门座密封面的工作条件，可设法使气门在工作中能相对气门座缓慢旋转。这样可使气门头沿圆周温度均匀，减小气门头部热变形。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。 2）气门传动组 气门传动组主要包括凸轮轴及正时齿轮、挺柱、导管、推杆、摇臂和摇臂轴等。气门传动组的作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。 （1）凸轮轴（图3－21）上主要配置有各缸进、排气凸轮1，可以使气门按一21

定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，对凸轮轴要求有足够的韧性和刚度。 同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位相适应的。发动机各个气缸的进气(或排气)凸轮的相对角位置应符合发动机各气缸的发火次序和发火间隔时间的要求。因此，根据凸轮轴的旋转方向以及各进气(或排气)凸轮的工作次序，就可以判定发动机的发火次序。 （2）挺柱：将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式，以减轻质量。滚轮式挺柱与液力挺柱。 3）推杆：将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂，它是气门机构中最易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。 4）摇臂：将推杆和凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。 小 结 配气机构使发动机在各种工况下工作时获得最佳的进气量，配气机构的分为顶置气门、下量凸轮轴配气机构(OHV)，顶置气门、上量凸轮轴配气机构(OHV／OHC)，顶置气门、双摇臂、上置凸轮轴配气机构(OHV／OHC) ，顶置气门、上量双凸轮辙配气机构(OHV／DOHC)，侧置气门式配气机构(SV)等形式。 配气机构有三种传动方式齿轮驱动、链驱动和齿形皮带驱动。四冲程发动机曲轴与凸轮轴之比(即传动比)应为2：1即曲轴旋转两周，凸轮轴旋转一周。现代汽车发动机采用多气门布置和排列方式，进、排气门配气相位早开晚关，以改善进、排气状况。凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，凸轮的轮廓保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，凸轮轴有轴向定位装置。轿车发动机采用液力挺柱，可消除配气机构中的间隙，减小各零件的冲击载荷和噪声。 可变配气相位机构使发动机整个工作范围性能都得到提高。 第四章 汽油机供给系 第一节 汽油机供给系统的组成及燃料 一、汽油机供给系统的组成 包括：燃油供给装置、空气供给装置、可燃混合气形成装置、可燃混合气供给和废气排出装置 二、汽油 22

汽车用化油器式发动机所用的燃料主要是汽油，汽油是由石油提炼得到的，提炼方法为：直馏，裂化，目前使用较多的是催化裂化 汽油的使用性能指标：蒸发性、热值和抗爆性 1、蒸发性：汽油蒸发性的好坏直接影响对所形成的混和气质量有很大影响 概念：蒸发温度，终馏点，气阻 10%蒸发温度与汽油机冷态起动性能有关； 50%蒸发温度低，汽油机的预热时间短，暖机性能、加速性能和工作稳定性比较好 90%蒸发温度与终馏点温度越低，表明汽油中的重馏成分越少，越有利于可燃混合气均匀分配到各气缸，同时也使汽油的燃烧更为完全 气阻：汽油机工作时，汽油供给管路受热升温，当温度升高到使汽油蒸汽压力达到管路系统压力时，汽油泵和管路中将产生大量汽油蒸汽泡，妨碍液态汽油流动，使汽油流量较少到不足以维持发动机正常运转，导致发动机失速，称为气阻。 2、热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，汽油热值44000kj/kg。 3、汽油的抗爆性：是指汽油在气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，即抗自燃的能力。 抗爆性的好坏程度用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。 异辛烷抗爆能力极强，规定辛烷值为100，正庚烷抗爆能力极弱，规定辛烷值0 汽油的辛烷值就是燃料中异辛烷含量的体积百分数。 第二节 简单化油器与可燃混合气的形成 液体燃料要能在极短的时间内形成可燃混合气，必须先将燃料雾化成极小的油滴，使蒸发面积增大，化油器的结构可以用吸入的空气流将汽油雾化。 化油器构造：喉管结构 进气：进气过程中缸内压力pa小于大气压力p0，所以空气经空气滤清器、化油器空气管、进气管向气缸流动 喉管结构的是根据流体力学结论得出：流体流动时，若管道各处截面积不同，则流体流经各处的流动速度和静压力不同。截面积越小，流速越大，静压力越低。 喉部压力ph小于大气压力p0（浮子室内有孔通大气，所以浮子室内的压力基本上等于大气压），汽油从浮子室经喷管喷入喉管，被高速气流打散。与空气混合形成可燃混合气。 根据汽车工况改变发动机功率，改变发动机功率是根据改变供入的混和气数量来进行的，即踩踏油门踏板（加速踏板），来控制节气门的开度。 对于结构一定的化油器，影响喷油量的主要因素是喉部真空度，影响喉部真空度的因素：节气门开度，发动机转速。发动机转速不变时，节气门开度越大，则整个进气管中阻力越小，空气管内的流量和流速越大，从而喉部的空气流量、流速和真空度越大，喷油量增加，发动机功率加大。节气门开度一定时，发动机转速越高，则气缸内的真空度越大，喉管中的空气流速和真空度越高，喷油量越多。 为了保证混和气的浓度符合预定数值，要精确的控制空气流量（喉部的形状和尺寸）和汽油流量（浮子室底部出油孔即量孔的形状和尺寸）。量孔尺寸确定后，出油量只取决于量孔两端的压力差（油压和气压），必须保证两空两端的油压基本保持不变，才能使出油量只取决于喉部真空度，要保持油压基本不变，浮子室中必须有浮子和针阀结构。 简单化油器特性曲线 23

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第 6 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第四章 汽油机供给系统 第三节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系*# 第四节 化油器的各工作系统 第五节 化油器的类型 第六节 汽油供给装置 教学目的要求： 可燃混合气对汽油机工作性能的影响，经济混合气和功率混合气，理想混合气特性曲线。 简单化油器的工作原理及特性。 汽油机各种工况对可燃混合气成分的要求。 了解化油器的各工作系统。燃油滤清器油箱的构造和工作。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 可燃混合气对汽油机工作性能的影响？ 汽油机各种工况对可燃混合气成分的要求？ 参考资料： 多媒体材料，网络资料 25

讲 稿 内 容 上节内容回顾：汽油机供给系的组成 第三节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系 过量空气系数 可燃混合气是指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性、经济性与排放特性有很大的影响。可燃混合气的成分指标：空燃比或过量空气系数φa表示 一、可燃混合气成分对发动机性能的影响 混合气种类 过量系数 发动机功率 耗油率 性能 火焰传播上限 过浓混合气 功率混合气 标准混合气 经济混合气 过稀混合气 ~ ~ ? 减小 最大 ? 激增 混合气不燃烧，发动机不工作 燃烧室积炭、排气冒黑烟，放炮 输出最大功率 动力性、经济性较好 ?油耗最小 回火、发动机过热、加速性变坏 混合气不燃烧，发动机不工作 备注 火焰传播下限 增大10% 减小2% 增大4% 减小8% 最小 显着减显着增小 大 二、汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求 1）稳定工况对混合气的要求 工况 混合气浓度 怠速和小负荷 ?=~ 中等负荷 ?=~ 大负荷和全负荷 ?=~ 2）过渡工况对混合气的要求 工况 混合气 冷起动 极浓?=~ 暖机 ?随温度升高 加速 及时加浓 急减速 避免混合气过浓 理想化油器特性曲线 可以看出理想化油器特性曲线与简单化油器特向曲线差别很大，所以要想得到理想化油器特性曲线，来符合汽车各种工况的需求，需要对简单化油器添加相应的辅助结构。 26

第四节 化油器各工作系统 一、 主供油系统 二、 怠速系统 三、 加浓系统（机械加浓系统、真空加浓系统） 四、 加速系统 五、 起动系统 第五节 化油器的类型 第六节 汽油供给装置 包括：汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、 汽油泵结构 （手动，电动） 27

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第 7 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第七节 电喷发动机汽油喷射系统* 第五章 柴油机供给系统 第一节 柴油及其使用性能 第二节 柴油机供给系的组成 教学目的要求： 了解汽油喷射系统优点，分类。 L型叶特朗尼克电控多点汽油喷射系统组成（燃油供给，空气供给，电路控制）。 柴油机供给系的功用及组成：燃烧室的结构形式及混合气的形式。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 可燃混合气对汽油机工作性能的影响？ 汽油机各种工况对可燃混合气成分的要求？ 参考资料： 多媒体材料，网络资料 28

讲 稿 内 容 上节内容回顾：可燃混合气成分与汽油机性能的关系， 第七节 燃油喷射系统 喷射系统优势 （1）充气性能好 （2）混合气的分配均匀性较好。 （3）按工况而配制最佳的混合气成分。 （4）具有良好的过渡性能。 （5）降低油耗和排放 缺点： 系统复杂、价格昂贵、维修较难，对燃油的洁净度要求较高。 采用汽油喷射的发动机与传统的化油器式发动机相比，可使发动机的功率提高5%～10%；油耗降低5%～10%；有害废气减少15%～20%。 喷射系统分类 一、L型叶特朗尼克电控多点汽油喷射系统 电控多点汽油喷射系统，利用各种传感器测量各种信号并送入一个电控单元（ECU）中，电控单元根据发动机各种工况的实际要求来控制喷油量。 特点： 1、采用空气流量传感器。以空气流量为控制的基础 2、以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素 3、还接受节气门位置、冷却液温度、空气温度等传感器检测到的表征发动机运行工况的信号作为喷油量的校正，提高发动机的控制性能 微机的主要功能是控制喷油器的喷油量，吸入空气量由节气门的开度决定 整个电控系统可以分为：燃油供给、空气供给、电路控制 燃油供给：电动汽油泵、滤清器、燃油分配管、压力调节器、喷油器 空气供给：经过空滤器后，流经空气流量传感器，计量后沿着节气门通道流进进气支管，再分别供给到各个气缸，空气流量是由驾驶员通过加速踏板操纵节气门控制的 电路控制：冷启动、暖机、中小负荷、全负荷、加速、怠速、闭环混合气成分调节系统 三、单点电控汽油喷射系统 单点喷射系统又称为节气门体喷射系统（TBI） 布置结构与电控的化油器类似，在多缸发动机上只用一个电磁喷油器安装在节气门体的上方，在进气管的一处将燃油直接喷入进气气流中无需像多点喷射系统那样，每个汽缸装一个喷油器，空燃混合气至各缸的分配跟化油器一样是通过进气支管来实现的 系统的核心是一个喷射单元（节气门体、电磁喷油器、燃油压力调节器、传感器），安装在进气管接口上 第五章 柴油机供给系统 第一节 柴油及其使用性能 1、轻柴油的牌号和规格 牌号按照凝点分为七种 29

备注 2、柴油的使用性能：发火性、蒸发性、低温流动性、粘度 3、柴油的选择 第二节 柴油机供给系的组成 一、 柴油机混和气的形成特点 1、混和气的形成 2、为了改善混和气的形成与燃烧，燃油系统、燃烧室以及他们之间的相互匹配非常重要 燃烧室的形状 3、燃烧室的形状 ：直喷式分隔式 二、 柴油机供给系统的功用 三、 柴油机供给系统的组成

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第 8 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第二节 喷油器 第三节 柱塞式喷油泵*# 教学目的要求： 掌握喷油器的功用、类型、结构和工作原理。 喷油泵的功用和类型。 柱塞式喷油泵的构造和工作原理，供油量与供油时间的调整。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 柱塞式喷油泵结构 柱塞式喷油泵工作原理 参考资料： 多媒体材料，网络资料 31

讲 稿 内 容 上节内容回顾：L型叶特朗尼克电控多点汽油喷射系统 第三节 喷油器 是柴油机供给系统中实现燃油喷射的重要部件。 功用 将喷油泵供给的高压柴油以雾状喷入燃烧室 要求 油束有一定的贯穿距离和喷雾锥角，油束形状和方向与燃烧室相适应； 雾化质量好； 喷射结束后无滴漏现象。 一、 孔式喷油器 喷油嘴分为长型和短型两种 特点： 喷孔的位置和方向与燃烧室形状相适应，以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。 喷射压力较高。 喷油头细长，喷孔小，加工精度高。 孔式喷油器工作过程 喷油：当喷油泵开始供油时，高压柴油从进油口进入喷油器体内，再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内，高压柴油作用在针阀锥面上，并产生向上抬起针阀的作用力，当此力克服了调压弹簧的予紧力后，针阀就向上升起，打开喷油孔，柴油经喷油孔喷入燃烧室。 停油：当喷油泵停止供油时，（由于减压环带的减压作用，出油阀在弹簧作用下落座），高压油腔内油压骤然下降，作用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅速下降，在弹簧力的作用下，针阀迅速关闭喷孔，停止喷油 二、 轴针式喷油器 轴针分为圆柱形（喷雾锥角较小）和圆锥形（喷雾锥角较大） 轴针形喷油器有普通型、节流型、分流型（用于涡流燃烧室，改善冷气性） 轴针式的特点： 不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油腔与燃烧室隔开，燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞 喷孔直径较大，便于加工且不易堵塞 针阀在油压达到一定压力时开启，供油停止时，又在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始和停止都干脆利落，没有滴油现象 第四节 柱塞式喷油泵 1、喷油泵的作用：按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律适时、定量的向喷油器输送高压燃油 2、喷油泵必须满足一定的使用要求 (1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。 (2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 (3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。 (4）供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。 (5）供油规律应保证柴油燃烧完全。 32

备注 (6）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。 3、种类：直列柱塞式、转子分配式、泵-喷嘴、高压共轨 柱塞式喷油泵----应用离心式喷油提前器、两极式调速器 转子分配式喷油泵---应用液压式喷油提前器、全程式调速器 4、柱塞式喷油泵分为：A、B系列，传统的直列柱塞式，泵体开侧窗口 P型泵采用不开侧窗的箱式封闭泵体 主要针对A型泵进行讲解结构和工作原理 （一）A型喷油泵结构： 泵油机构 泵油机构的数目与发动机的缸数相等。每个气缸都有一个泵油机构，各缸的泵油机构尺寸完全一样。 泵油机构的主要零件有柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，出油阀压紧座等 两套精密偶件 a) 柱塞+柱塞套 b) 出油阀+出油阀座 供油量调节机构 功用：根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。由驾驶员直接操纵或者由调速器自动控制 结构： 采用齿杆式油量调节机构，调节齿杆、调节齿圈 工作可靠、传动平稳，制造成本较高 驱动机构 调节供油量的办法：调节齿杆拉动柱塞，使其转动，通过改变供油行程来完成的 喷油泵凸轮轴是曲轴通过齿轮驱动的，曲轴转两圈，各缸喷油一次，凸轮轴只需转一圈就喷油一次，二者速比为2﹕1 泵体 基础零件，泵油机构、供油量调节机构和驱动机构等安装在喷油泵体上，承受较大的作用力 应有足够的强度、刚度和良好的密封性 便于拆装、调整和维修 （二）工作原理：运动过程、泵油过程、供油量调节、供油定时调节（供油提前角） 喷油提前器（机械离心式） 进油过程 凸起部分转后，弹簧力作用下，柱塞向下运动，其上部（泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，柴油经油孔进入泵油室 供油过程 凸起部分顶起滚轮体，柱塞向上运动，弹簧压缩，泵油室成为密封油腔，柱塞继续上升，油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹簧力+高压剩余压力，推开出油阀，高压柴油进入高压，通过喷油器喷入燃烧室。 停油过程 柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽与套筒上的回油孔相通时，油33

压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。 （三）供油定时的调节 供油定时是指喷油泵对柴油机有正确的供油时刻，而供油时刻用供油提前角表示 供油提前角：从柱塞顶面封闭柱塞套油孔起到活塞上止点为止，曲轴所转过的角度 调节方法是改变供油定时调节螺钉伸出挺柱体外的高度，旋出螺钉，挺柱体高度H增加，柱塞位置升高，柱塞套油孔被提前封闭，供油提前，供油提前角增大。 这种调节只是用来补偿加工和装配的误差，调节幅度很小，要同时或较大幅度的改变各缸供油提前角，要用到喷油提前器 喷油提前器的原理 原理—若转速升高，则飞锤的离心力Ff克服弹簧力使飞锤向外张开。当飞锤的圆弧面沿传动销由内向外滑动时，便带动从动盘相对主动盘顺喷油泵旋转方向转过一定角度，从而使喷油提前。 上节课程内容回顾： 柱塞式喷油泵主要结构 柱塞式喷油泵工作原理 减压环带的功用 34

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第 9 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第六节 调速器的功能、基本工作原理*# 第七节 电控柴油喷射系统 第八节 柴油机燃油供给系统的辅助装置 第九节 发动机的进气系统 第十节 发动机的排气系统 第六章 发动机有害排放物的控制系统 第七章 增压系统教学目的要求： 了解喷油泵的供油速度特性。 掌握RQ型调速器的基本工作原理。 了解电控柴油喷射系统、柴油机燃油供给系统的辅助装置、发动机的进气系统、排气系统。了解发动机有害排放物的成分以及各种不同的控制措施。 了解增压系统的功能，类型 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： RQ型调速器的基本工作原理。 发动机有害排放物的种类及排放控制 参考资料： 多媒体材料，网络资料 35

讲 稿 内 容 上节内容回顾：柱塞式喷油泵主要结构、柱塞式喷油泵工作原理、减压环带的功用 第六节 调速器 一、 调速器的功用 防止超车，熄火，稳定怠速 发动机负荷变化，导致发动机转速变化。 负荷减小，转速升高，导致柱塞泵循环供油量增加，又导致转速进一步升高，不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车； 负荷增大，转速降低，导致柱塞泵循环供油量减少，又导致转速进一步降低，如此循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。 怠速不稳 二、 两级式调速器 RQ型两极调速器 a) 适用于一般条件下使用的汽车柴油机。 b) 发动机转速在怠速和最高转速之间时，调速器不起作用。驾驶员通过油门踏板直接控制转速。 结构： c) 感应部件：飞锤（块） d) 传动部件：角型杠杆、调速套筒、调速杠杆、连接杆 e) 附加装置：怠速稳定弹簧、转矩平稳装置、转矩矫正装置 基本工作原理：停车、启动、怠速、中速、高速 三、 附加装置：怠速稳定弹簧、转矩平稳装置、转矩矫正装置 第七节 电控柴油喷射系统 优点： 控制精确、灵敏、可实现综合控制 不存在产生失调的可能性 一种喷射系统可用于多种柴油机，不需机械加工，新产品开发周期短，有利于降低成本 组成 传感器：速度、温度、位置传感器等 电控单元（ECU）：根据传感器的信号计算所需的供油量、供油时刻等信息 执行器：按照ECU的指令调节供油量、供油时刻，进而调节柴油机运行状态 第八节 柴油机燃油供给系统的辅助装置 一、 输油泵：保证有足够数量的燃油从油箱送到喷油泵，并维持一定的供油压力，来克服管路及燃油滤清器的阻力，使柴油在低压管路中循环 工作原理 二、 燃油滤清器： 36

备注 功用：滤除柴油中的任何杂质，提高精密偶件的工作可靠性和使用寿命。 对滤清器的基本要求：阻力小、寿命长、过滤效率高。 三、 油水分离器 除去柴油中的水分。在一些柴油机上，于燃油箱和输油泵之间装设油水分离器。 第九节 发动机进气系统 一、 空气滤清器：功用、结构（油水分离器、纸滤芯空气滤清器、离心式空气滤清器） 二、 空气滤清器进气导流管 为增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要有较大的容积 波峰时、压力大、进气多 但导流管不能太粗，以保证空气在导流管内有一定的流速。故导流管做的很长 三、 进气支管：进气支管加热、谐振进气系统、可变进气支管 第十节 发动机排气系统 一、 单排气系统及双排气系统 二、 排气支管 三、 消声器 第五章 发动机有害排放物控制系统 第一节 发动机有害排放物 一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物、微粒 第二节 汽油机排放控制装置 一、 催化转化装置（氧化催化转化装置、三元催化转化装置） 二、 降低低温HC排放装置（直接崔化、利用电加热催化装置、二次燃烧装置、采用HC捕捉器） 三、 稀薄氮氧化物催化转化装置 四、 废气再循环系统 第三节 其他排放物控制系统 汽油蒸发控制系统、强制式曲轴箱通风系统 第四节 柴油机的排放控制 第六章 车用发动机增压系统 机械增压、涡轮增压、气波增压

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第 10 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第八章 发动机冷却系统 第九章 发动机润滑系统 教学目的要求： 了解冷却系的功能、组成； 润滑系的功能、组成。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 冷却强度的调整方法 一般润滑油路中有哪几种机油滤清器 它们应该串联,，还是并联为什么 参考资料： 多媒体材料，网络资料 38

讲 稿 内 容 上节内容回顾：调速器的功用、RQ型两极调速器的结构及工作原理 备注 第八章 发动机冷却系统 一、冷却系的功用和分类 1.功用 发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度可高达2200～2800K。使发动机的零件温度升高，特别是高温气体接触的零件，如不及时的冷却则难以保证发动机正常工作，发动机过热或过冷都会给发动机带来危害。冷却系功用就是保证发动机在适宜的温度下工作。 汽车发动机是由热能转变为机械能的机器。然而，发动机却应用了热能的三分之一，其余热量的大部分为排气所带走，剩余的则被发动机零部件吸收。 发动机的冷却必须适度。如果发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但如果冷却过度，则一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减少，而另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱，使磨损加剧。 2冷却系统的分类 汽车发动机常见的冷却方式有两种，即水冷却和风冷却。大多数发动机采用水冷却。 水冷式以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，散热后的冷却液再重新流回到受热机件处。适当的调解水路和冷却的强度，就能保证发动机的正常工作温度。目前汽车发动机上广泛采用。 风冷系统是利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体表面，把热量散发到大气中去，保证发动机在最有利的范围内工作。 3、冷却液 1）冷却水的选择 发动机用的冷却用水，最好是软水(含矿物质少的水)。 2）冷却液 冬季使用冷却水，要防冻冰。为降低冷却水的冰点，适应冬季行车需要，可在冷却水中加入适量的乙二醇或丙二醇。 二、水冷却系统 1.水冷系组成及工作原理 水冷却系统具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。在汽车发动机上应用较为广泛，水冷却系统主要由水箱、风扇、水泵、水管、水套、节温器和水温监测、控制装置等组成。 水冷系主要部件是由水套、水泵、风扇、散热器、导风圈、水管、水温表、感温管、节温器和百叶窗等组成。 水冷式以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，散热后的冷却液再重新流回到受热机件处。适当的调解水路和冷却的强度，就能保证发动机的正常工作温度。 2.水冷系主要零部件 1.膨胀水箱 膨胀水箱，其上部是一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水39

泵的进水管相连接，通常为至少高于散热器。膨胀水箱多半透明材料（如塑料）制成。 2.散热器 散热器用导热性好的材料制成， 散热器芯的构造型式有管片式、管带式等,但其最终目的就是尽可能提高散热能力。 管片式散热器由许多冷却管和散热片组成。冷却管是焊接在上、下贮水室之间的直管，是冷却液的通道。 管带式散热器，其中散热带与冷却管相间排列。 散热器芯一般多用导热性好的黄铜、铝或铝锰合金制造。为了节省铜，近来铝制散热器有很大发展。 常见水冷系的散热器盖具有自动阀门，发动机热状态正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开，防止水蒸气逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却液的沸点，防止冷却系发生“开锅”现象。但如果冷却系中水蒸气过多，将使冷却系压力过大，可能导致散热器破裂。因此必须在加水口处设置排出水蒸水的通道。因而在冷却系内压力过高或过低时，自动阀门则开启以使冷却系与大气相通。 3.风扇 风扇—般安装在散热器后面，并与水泵同轴。风扇的作用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力。 4.水泵 水泵的作用是强制冷却水在冷却系统中进行循环。汽车发动机广泛采用离心式水泵， 水泵的动力是曲轴皮带轮经带V带传至风扇带轮，再通过凸缘带动水泵轴和水泵叶轮转动。 3水冷却强度的调节装置 为使汽车适应不同环境条件的变化（转速、负荷、环境、气候），要求能够调节冷却系的冷却强度，保证发动机经常在最佳的温度状况下工作。 在冷却系统中调节冷却强度采取的措施是：改变通过散热器的空气流量和冷却水的流量。 利用百叶窗和各种自动风扇离合器来实现改变通过散热器的空气流量。近年来在汽车发动机上采用各种自动式(如硅油式、机械式和电磁式)风扇离合器，控制风扇的扇风量以改变冷却强度。风扇离合器是根据发动机的温度自动控制风扇的转速，以达到改变通过散热器的空气流量的目的。 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，一般装在气缸盖出水口处， 1）百叶窗 2）硅油风扇离合器 3）电磁风扇离合器 小 结 冷却系是保证发动机在适宜的温度下工作，分为风冷系统和水冷却系统。 水冷却系统是以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，应用广泛。 风冷系统是利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体表面，把热量散发到40

大气中去，优点：结构简单、使用和维修方便。主要缺点：冷却不够可靠、功率消耗大、噪声大和对气温变化不敏感。 发动机冷却液现在多采用乙二醇或丙二醇等化学物质与水按一定的比例混合而成的混合液，保证了冷却液冰点低、沸点高、防腐性好的使用性能。 第九章 发动机润滑系统 一、 概述 1.作用： 发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将机油不断地供给各零件的磨擦表面，减少零件的磨擦和磨损。流动的机油不仅可以清除磨擦表面上的磨屑等杂质，而且还可以冷却磨擦表面。气缸壁和活塞环上的油膜还能提高气缸的密封性。此外，机油还可以防止零件生锈。 润滑、密封、冷却、清洁 2.润滑方式： 压力润滑： 发动机运转时，由于发动机各运动零件的工作条件不同，所要求的润滑强度也不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等处承受的载荷及相对速度较大，需要以一定压力将机油输送至磨擦面间隙中，方能形成油膜保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。 飞溅润滑： 利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面，称为飞溅润滑。这种方式可润滑裸露在外面的载荷较轻的气缸壁、相对滑动较小的活塞销，以及配气机构的凸轮表面等。 3.组成： 为使发动机得到必要的润滑，压力润滑系中必须具有为进行压力润滑和保证机油循环而建立足够油压的机油泵、贮存机油的容器（即利用曲轴箱下的油底壳贮油）、由润滑以及在发动机机体上加工出的一系列润滑油道组成的循环油路。油路中还必须有最高油压的装置—限压阀，它可以附于机油泵中，也可以单独设置。 二、润滑系的油路 现代汽车发动机的润滑油路方案大致相似，润滑系中，曲轴的主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴止推凸缘、正时齿轮和分电器传动轴等都用压力润滑。其余部分用飞溅润滑。 若机油泵出油压力低于一定值，则机油细滤器进油限压阀不开启，以保证压力油全部进入主油道。 进入主油道的机油，通过上曲轴箱中的七条并联的横向油道分别润滑主轴颈和凸轮轴轴颈。机油还通过曲轴中的斜向油道从主轴颈处流向连杆轴颈（曲柄销）。同时也从凸轮轴的第二、第四轴颈处，经两个上油道通向摇臂支座，润滑摇臂轴、推杆球头和气门端部。第三条横向油道还通向机油泵传动轴。可见以上这些磨擦表面都能得到压力润滑。 还有一部分机油，由第一条横向油道通过喷油嘴喷射出来，以润滑正时齿轮副。此外，在第一、二横向油道之间还有从主油道接出，通到空气压缩机曲轴中心的油道，润滑空压机的连杆轴颈后，由回流回到油底壳中。 三、润滑系主要部件 1机油泵 41

机油泵的结构型式通常采用齿轮式和转子式两种。 1）齿轮式机油泵 在油泵壳体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮。齿轮与壳体内壁之间的间隙很小。壳体上有进油口。进油腔的容积由于轮齿向脱离啮合方向运动而增大，腔内产生一定的真空度，机油便从进油口被吸入并充满进油腔。齿轮旋转时把齿间所存的机油带至出油腔内。由于出油腔一侧轮齿进入啮合，出油腔容积减小，油压升高，机油便经出油口被送到发动机油道中。机油泵通常由凸轮轴上的斜齿或曲轴前端齿轮驱动。在发动机工作时，机油泵不断工作，从而保证机油在润滑油路中不断循环。 齿轮式机油泵由于结构简单，制造较容易，并且工作可靠，所以应用最广泛。 2）转子式机油泵 主动的内转子和从动的外转子都装在油泵壳体内。内转达子固定在主动轴上，外转子在油泵壳体内可自由转动，二者之间有一定偏心距。当内转子旋转时，带动外转子旋转。转子齿形齿廓设计得使转子转达到任何角度时，内外转子每个齿的齿形齿廓线上总能互相成点接触。这样，内外转子间便形成四个工作腔。某一工作腔从进油孔转过时容积增大，产生真空，机油便经进油孔吸入。转子继续旋转，当该工作腔与出油孔相通时，腔内容积减小，油压升高，机油经出油孔压出。 转子式机油泵结构紧凑，吸油真空度较高，泵油量较大，且供油均匀。当机油泵安装在曲轴箱外且位置较高时，用此种油泵较为合适。目前国产的490QA型 和6G80型汽车发动机都有装用转子式机油泵。 2 机油滤清器 在润滑系中一般装用几个不同滤清能力的滤清器—集滤器，粗滤器和细滤器，分别并联和串联在主油道中（与主油道串联的滤清器称为全流式滤清器，与主油道并联的则称为分流式滤清器），这样既能使机油得到较好的滤清，而又不至于造成很大的流动阻力。 1）集滤器 集滤器一般是滤网式的，装在机油泵之前，防止粒度大的杂质进入机油泵。目前汽车发动机所用的集滤器分为浮式集滤器和固定式集滤器两种。 2）粗滤器 粗滤器用以滤去机油中粒度较大（直径为~）以上的杂质.它对机油的流动阻力较小,故可串联于机油泵与主油道之间,即属于全流式滤清器. 3）细滤器 细滤器用以清除直径在以上的细小杂质。由于这种滤清器对机油的流动阻力较大，故多做成分流式，即与主油道并联，只有少量机油通过细滤器。因此，细滤器属于分流式滤清器。 细滤器按清除杂质的方法来分， 分为过滤式机油细滤器和离心式机油细滤器两种类型。 4）复合式滤清器 5）保持机油散热器 本章小结 发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将机油不断地供给各零件的磨擦表面，减少零件的磨擦和磨损。流动的机油不仅可以清除磨擦表面上的磨屑等杂质，而且还可以冷却磨擦表面。发动机运转时，由于发动机各运动零件的工作条件不同，所要求的润滑强度也不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。42

以一定压力将机油输送至磨擦面间隙中，方能形成油膜保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。另一种润滑方式是利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面，称为飞溅润滑。机油泵分为齿轮式和转子式机油泵，在润滑系中一般装用几个不同滤清能力的滤清器—集滤器，粗滤器和细滤器，分别并联和串联在主油道中，这样既能使机油得到较好的滤清，而又不至于造成很大的流动阻力。

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