汽車構(gòu)造主編關(guān)文達(dá)第一章發(fā)動(dòng)機(jī)的基本知識(shí)第一節(jié)概述

第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造

第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性

第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則第一節(jié)概述發(fā)動(dòng)機(jī)是將某種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。汽車的動(dòng)力來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)。有人稱發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的“心臟”。將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱熱機(jī))。熱機(jī)分內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)兩種?；钊絻?nèi)燃機(jī)按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最為廣泛。第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)單缸四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

圖1-1單缸四沖程汽油機(jī)示意圖

1—飛輪2—油底殼3—曲軸4—連桿5—活塞6—齒形帶7—排氣門(mén)8—凸輪軸9—分電器10—空氣濾清器11—點(diǎn)火開(kāi)關(guān)12—火花塞13—點(diǎn)火線圈14—蓄電池15—起動(dòng)機(jī)16—進(jìn)氣門(mén)一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是一部復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。圖1-2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖。

圖1-2發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖

1—進(jìn)氣門(mén)2—排氣門(mén)3—?dú)飧?/p>

4—活塞5—連桿6—曲軸中心

7—曲柄一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ)有以下幾個(gè)。(1)上止點(diǎn)活塞頂部離曲軸中心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置。

(2)下止點(diǎn)活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低位置。

(3)活塞行程上、下止點(diǎn)間的距離S稱為活塞行程。

(4)曲柄半徑曲軸與連桿大頭連接中心至曲軸中心的距離R稱為曲柄半徑。

(5)氣缸工作容積活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量，用符號(hào)Vh表示。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積或發(fā)動(dòng)機(jī)排量，用符號(hào)VL(單位為L(zhǎng))表示(6)燃燒室容積(Vc)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上面的空間為燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(單位為L(zhǎng))。(7)氣缸總?cè)莘e(Va)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上面整個(gè)空間的容積(單位為L(zhǎng))。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即

一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)(8)壓縮比(ε)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，即(9)發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)動(dòng)機(jī)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀況稱為發(fā)動(dòng)機(jī)工況，用發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)輸出的轉(zhuǎn)速和有效功率表示。

(10)工作循環(huán)在氣缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一系列連續(xù)過(guò)程(進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)。第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理二、四沖程汽油機(jī)的工作原理

圖1-3四沖程汽油機(jī)的示功圖

a)進(jìn)氣行程b)壓縮行程c)膨脹行程(做功行程)

d)排氣行程二、四沖程汽油機(jī)的工作原理1.進(jìn)氣行程(圖1-3a)

進(jìn)氣過(guò)程中，排氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)行程，在氣缸內(nèi)形成真空，新鮮可燃混合氣被吸入氣缸；曲軸由0°沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到180°。在示功圖上，進(jìn)氣行程用曲線ra表示。曲線ra位于大氣壓力線下，它與大氣壓力線縱坐標(biāo)之差即表示氣缸內(nèi)的真空度。自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出平順，不會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而出現(xiàn)驟然的猛加速。而且發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便。二、四沖程汽油機(jī)的工作原理2.壓縮行程(圖1-3b)為了使吸入的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的氣體壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)做功，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，此即壓縮行程。在進(jìn)氣行程終了時(shí)，活塞自下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，曲軸由180°轉(zhuǎn)到360°，此時(shí)，進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉。隨著氣缸的容積不斷縮小，可燃混合氣受到壓縮，其溫度和壓力不斷升高。壓縮行程一直繼續(xù)到活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)為止。壓縮終了時(shí)，可燃混合氣的溫度約為600～750K，可燃混合氣壓力約為0.8～2.0MPa。在示功圖上，壓縮行程用曲線ac表示。

二、四沖程汽油機(jī)的工作原理3.做功行程(圖1-3c)在這個(gè)行程中，進(jìn)、排氣門(mén)仍關(guān)閉。當(dāng)活塞在壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，裝在氣缸蓋上的火花塞在高壓電作用下產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵?，放出大量的熱能，使燃?xì)獾膲毫蜏囟燃眲∩撸缜€cZ所示。最高壓力pz約為3.0～6.5MPa，相應(yīng)的溫度為2200～2800K,且體積迅速膨脹。此時(shí)活塞被高壓氣體推動(dòng)從上止點(diǎn)下行，帶動(dòng)曲軸從360°旋轉(zhuǎn)到540°，并輸出機(jī)械能，除了用以維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余大部分都用于對(duì)外做功。

二、四沖程汽油機(jī)的工作原理4.排氣行程(圖1-3d)可燃混合氣體燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)做功接近終了時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)開(kāi)啟，曲軸通過(guò)連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸由540°旋轉(zhuǎn)到720°。當(dāng)作功接近終了時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉排氣門(mén)開(kāi)啟，曲軸通過(guò)連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸由540°旋轉(zhuǎn)到720°。廢氣在自身殘余壓力和活塞的推力作用下從氣缸中排出，進(jìn)入大氣之中?；钊竭_(dá)上止點(diǎn)附近時(shí)，排氣行程結(jié)束。這一行程在示功圖上用曲線br表示。由于排氣系統(tǒng)存在排氣阻力，所以在排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為0．105～0．120MPa，廢氣溫度約為900～1100K。第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理三、四沖程柴油機(jī)工作原理簡(jiǎn)介圖1-4四沖程柴油機(jī)示意圖1—正時(shí)齒輪2—連桿3—活塞4—排氣門(mén)5—空氣濾清器6—噴油器7—進(jìn)氣門(mén)8—飛輪9—點(diǎn)火開(kāi)關(guān)10—起動(dòng)機(jī)11—蓄電池12—噴油泵第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理三、四沖程柴油機(jī)工作原理簡(jiǎn)介圖1-4為四沖程柴油機(jī)示意圖。柴油機(jī)在進(jìn)氣行程吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵12將油壓提高到l0MPa以上，通過(guò)噴油器6的高壓噴射，將柴油分散成數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的細(xì)小油霧噴人氣缸，在很短時(shí)間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。因此，柴油機(jī)混合氣的形成不同于汽油機(jī)，它是在氣缸內(nèi)形成可燃混合氣。第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造

通常，汽油機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)組成，包括：機(jī)體組（有的在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中介紹）、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、點(diǎn)火系、冷卻系、潤(rùn)滑系和起動(dòng)系。

柴油機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)四大系統(tǒng)組成（無(wú)點(diǎn)火系）。一、機(jī)體組

二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)

三、配氣機(jī)構(gòu)

四、燃料供給系統(tǒng)

五、點(diǎn)火系統(tǒng)

六、冷卻系統(tǒng)

七、潤(rùn)滑系統(tǒng)

八、起動(dòng)系統(tǒng)第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造一、機(jī)體組發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體組包括氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸體及油底殼等。機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)的裝配基體，其本身的許多部分又分別是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、燃料供給系、冷卻系和潤(rùn)滑系的組成部分。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，常把機(jī)體列為曲柄連桿機(jī)構(gòu)。有的發(fā)動(dòng)機(jī)將氣缸體分別鑄成上下兩部分，上部稱為氣缸體，下部稱為上曲軸箱。

二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括活塞連桿組和曲軸飛輪組。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而輸出動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造三、配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)、液力挺桿總成、凸輪軸、凸輪軸正時(shí)帶輪（由曲軸正時(shí)帶輪通過(guò)正時(shí)齒形帶驅(qū)動(dòng)）、進(jìn)氣歧管和排氣歧管等組成。其作用是將可燃混合氣及時(shí)充人氣缸并及時(shí)從氣缸排出廢氣。

四、燃料供給系統(tǒng)電控汽油噴射燃料供給系主要由燃油箱、燃油泵、汽油濾清器、電控噴油器和電控單元等組成。燃料供給系根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各工況要求，配制具有一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，定時(shí)、定量地供入氣缸，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)。

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造五、點(diǎn)火系統(tǒng)包括電源（蓄電池和發(fā)電機(jī)）、分電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈組件、傳感器、電控單元和火花塞等。點(diǎn)火系可保證按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。

六、冷卻系統(tǒng)水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水溫表以及氣缸體和氣缸蓋里鑄出的水套等是冷卻系的主要組成零部件。它的功用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度下工作。

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造七、潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系主要包括油底殼、機(jī)油濾清器、機(jī)油泵、限壓閥和油標(biāo)尺等。其功用是將潤(rùn)滑油不斷地供給作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件以減少它們之間的摩擦阻力、減輕零件的磨損并部分地冷卻摩擦零件、清洗摩擦表面。

八、起動(dòng)系統(tǒng)主要由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成。起動(dòng)系的功用是用以使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)。汽油機(jī)較詳細(xì)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-5和圖1-6。第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)

圖1-5汽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（一）1-冷卻水泵2-排氣歧管3-汽缸體水套4-三元催化劑5-排氣管6-汽缸體7-活塞8-連桿9-機(jī)油集濾器10-機(jī)油11-機(jī)油盤(pán)12-曲軸13-曲軸帶輪14-鏈條導(dǎo)板15-正時(shí)鏈條16-進(jìn)氣凸輪軸鏈輪17-火花塞高壓線18-進(jìn)氣歧管19-節(jié)氣門(mén)20-進(jìn)氣凸輪軸21-排氣凸輪軸第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)

圖1-6汽油機(jī)構(gòu)造示意圖（二）1-機(jī)油盤(pán)2--曲軸帶輪3-機(jī)油集濾器4-正時(shí)帶5-張緊輪6-排氣門(mén)7-凸輪軸8-氣門(mén)搖臂

9-機(jī)油加注口10、11-進(jìn)氣歧管12-飛輪13-進(jìn)氣門(mén)14-活塞15-連桿16-發(fā)電機(jī)第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-7寶馬轎車裝用的V8發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造示意圖1-進(jìn)氣歧管2-節(jié)氣門(mén)體3-節(jié)氣門(mén)4-可變氣門(mén)伺服電動(dòng)機(jī)5-進(jìn)氣凸輪軸6-排氣凸輪軸7-配氣正時(shí)鏈條8-進(jìn)氣凸輪軸鏈條9-排氣凸輪軸鏈條10-配氣正時(shí)鏈條導(dǎo)板11-汽缸體

第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-8奧迪W12（奧迪A8L轎車裝用）發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造示意圖1-機(jī)油盤(pán)2-曲軸帶輪3-曲軸鏈輪4-機(jī)油泵鏈條5-機(jī)油泵鏈輪6-排氣歧管

7-火花塞8-搖臂9-火花塞高壓線10節(jié)氣門(mén)11-進(jìn)氣歧管12-汽缸蓋13-進(jìn)氣凸輪軸14-排氣凸輪軸15-氣門(mén)彈簧16-排氣門(mén)17-進(jìn)氣門(mén)第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-9大眾汽車裝用的TSI發(fā)動(dòng)機(jī)第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-10水平六缸對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造示意圖1-曲軸2-曲軸帶輪3-正時(shí)鏈條導(dǎo)板4-正時(shí)鏈條5-火花塞高壓線6-節(jié)氣門(mén)7-進(jìn)氣歧管8-噴油器9-進(jìn)氣凸輪軸10-液力挺柱11-排氣凸輪軸12-火花塞13-凸輪軸鏈輪第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-11雪佛蘭克爾維特V6發(fā)動(dòng)機(jī)1-曲軸帶輪2-正時(shí)鏈條3-凸輪軸4-氣門(mén)讓坑5-氣門(mén)6-火花塞

7、10-高壓線8-三元催化劑9-排氣歧管11機(jī)油尺12-氣門(mén)搖臂第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造八、起動(dòng)系統(tǒng)圖1-12乘用車柴油機(jī)1-噴油器2-共軌管第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性一、動(dòng)力性指標(biāo)(1)有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩，用Ttq表示，單位為N·m。

(2)有效功率發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的功率稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率，用Pe表示，單位為kW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。

第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般用燃油消耗率表示發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。燃油消耗率指發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，稱為燃油消耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，燃油經(jīng)濟(jì)性越好。燃油消耗率［單位為g／(kW·h)］按下式計(jì)算

式中Gf——發(fā)動(dòng)機(jī)每單位時(shí)間的耗油量（kg／h），可由試驗(yàn)測(cè)定;Pe——發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率（kW）。第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性三、發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性

圖1-13汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性四、發(fā)動(dòng)機(jī)的工況與負(fù)荷圖1-14發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則一、國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)編號(hào)簡(jiǎn)介為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，我國(guó)對(duì)《內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則》（CB／T725—2008）進(jìn)行了重新審定和頒布。主要內(nèi)容如下：1．內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱應(yīng)符合CB1883.1的規(guī)定，均按所采用的燃料命名，例如柴油機(jī)、汽油機(jī)，煤氣機(jī)，沼氣機(jī)。雙（多種）燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。2．內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由下列四部分內(nèi)容組成：（1）首部：由制造商代號(hào)或系列符號(hào)組成。（2）中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)組成。（3）后部：由結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號(hào)組成。

一、國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)編號(hào)簡(jiǎn)介（