汽车构造教案上 - 图文

一、自我介绍 二、点名

三、导语：汽车已经成为我们日常生活中不可替代的重要交通工具，下面我

们就来介绍下汽车的发展史。 四、正课

§0.1总论

一、汽车发展史话

·1769～1918：告别马车和蒸汽车，汽车时代开始

·1769年：2缸蒸汽机动力车，排量62升，最高车速4km/h.

·1886年：从德国人卡尔.本茨制造的以汽油为动力的三轮车开始，人类真正进入汽车时代。同时，戴姆勒展示了自己的第一辆4轮车。

·1919～1945：汽车史的黄金时代，汽车进入工业化大生产阶段

·1946～1969：经历了战后恢复期，汽车成为工业国家的主导产业，加速了汽车的平民化

·1970～1989年：石油危机，废气污染，导致小型车的大发展

·1990～至今：安全、环保成为主题，汽车更多应用电子技术，信息时代的人类仍离不开汽车

二、中国汽车工业发展状况

·建国初期25年（1953～1978）：“缺重少轻，轿车基本空白”，文革使汽车工业连续８年（1970～1977）停滞不前，1978年汽车产量为14.9万辆。

·改革开放后15年（1978～1993）：汽车工业进入大发展阶段，1985年提出要把汽车工业作为支柱产业的方针，1987年确定了发展轿车工业来振兴我国汽车工业的战略，确定了轿车一汽、二汽、上海三大基地及天津、北京、广州三小基地。1993年汽车产量为129.7万辆跃居世界第12位。

·新的发展时期（1994年以后）：1994年颁布《汽车工业产业政策》，作为指导我国汽车工业发展的纲领，汽车工业的目标：2010年汽车产量达600万辆，成为国民经济的支柱产业；从与国外联合开发逐步走向成熟的自主开发；制定政策鼓励个人购买汽车，为轿车的普及做好准备。届时，我国将步入世界汽车工业强国的行列。

三、汽车的分类

按用途分

1．运输汽车

·根据GB3730.1—88的规定，运输汽车可分为轿车、客车和货车等，并按照汽车的主要特征参数分级：轿车按照发动机工作容积、客车按照车辆总长度、货车按照汽车的总质量。见表0-1。

2．特种运输汽车

·特种用途汽车：商业售货车、医疗救护车、公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工程作业车、农牧副渔作业车、石油地质作业车、机场作业车等，

·竞赛汽车：F1方程式赛、拉力赛

·娱乐汽车：旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽车等

表0-1 运输汽车分级 （1）轿车：载送2～9个乘员，主要供私人用的汽车 分级 发动机工作示 例 容积/L 微型 ≤1.0 奥拓、夏利TJ7100、福莱尔 普通级 1.0～1.6 捷达王、富康988、羚羊7130 中级 1.6～2.5 桑塔纳2000、奥迪100、红旗CA7220 中高级 2.5～4.0 丰田皇冠、奔驰300、别克新世纪 高级 >4.0 卡迪拉克、林肯、奔驰S600、奥迪A6 （2）客车：载送9个以上乘员，供公共服务用汽车 分级 车辆总长度示 例 /m 微型 ≤3.5 松花江HF6350、天津大发 轻型 3.5～7 解放CA6440、金杯RZH114L 中型 7～10 四平SPK6900、金华BK6820LPG 大型 10～12 黄海DD6112H、上海SK6115KHP2 特大型 铰接式客车上海SK6142铰接式客车、金陵JLY6121双与双层客车 层客车 （3）货车：载送货物的运输汽车 分级 汽车总质量示 例 /t 微型 ≤1.8 福田微卡、小卡、轻卡 轻型 1.8～6 北京BJ1041、跃进NJ1060、江铃JX1030DS 中型 6～14 解放1091、1092、东风1090E 重型 >14 黄河1171、斯太尔重型汽车

按动力装置类型分类 1．活塞式内燃机汽车

·通常分为汽油车、柴油车，代用燃料：合成液体石油、液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG），醇类等。

2．电动汽车

·以电动机为驱动机械，以蓄电池为能源的车辆。 3．复合车

·有发动机和蓄能器两套动力源，克服了电动车续驶里程短和车速低的缺点以及内燃机汽车油耗大和排放污染严重的缺点。

4．燃气轮机汽车

·1964年燃气轮机汽车以648.71km/h创造当时陆上车辆（靠车轮驱动）速度最高世界记录（不依靠喷气驱动）。

5．喷气式汽车

·依靠航空发动机或火箭发动机以及特殊燃料，并以喷气反作用力驱动的轮式汽车，1997年以1227.73（超过声速）创造陆上车辆速度最高世界记录。

四、国产汽车产品型号编制规则

·按照国标9417-88，国产汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。该型号由拼音字母和阿拉伯数字组成，包括首部、中部、尾部。

·首部——企业代号，如CA代表一汽，EQ代表二汽，SH代表上海等。 ·中部——由4位数字组成，分为首位、中间两位和末位数字三部分。其含义见课本表0-4。

·尾部——专用汽车分类或变型车与基本型的区别，如X表示厢式汽车、G表示罐式汽车等。

·示例：

·CA1092表示一汽货车，总质量9t，末位2表示在原车型CA1091上改进型。 ·CA7226L表示一汽轿车，发动机排量2.2升，6表示安装6缸发动机的车型，L表示加长型

小结：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则

作业：CA7226L这个型号的汽车的具体参数是什么？

一、讲解上次课的作业

二、复习：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则

三、导语：上次课介绍了汽车的发展史、分类和汽车的分类和国产汽车产品

型号编制规则，那么汽车的具体构造是怎么样的呢，下面我们一起来学习下。 四、正课

§0.2汽车的基本构造和行驶原理

一、汽车总体构造的组成部分

·汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成。 1．发动机

·使供入其中的燃料燃烧而发出动力。广泛应用往复活塞式内燃机，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油机）、起动系等部分组成。

2．底盘

·接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶。包括： ·传动系：将发动机的动力传给驱动车轮，包括离合器、变速器、传动轴、主减速器及差速器、半轴、驱动桥等部件。

·行驶系：使汽车各总成及部件安装在适当的位置，对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。包括车架、车身、悬架、车轮等部件

·转向系：使汽车按驾驶员选定的方向行驶，由转向操纵装置、转向器、转向传动装置组成，有的汽车还带有动力转向装置。

·制动系：使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。包括供能装置、控制装置、传动装置和制动器。

3．车身

·是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所，由本体、内外装饰和车身附件等组成。

4．电器设备

·由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电器及现代汽车电子技术等组成。

二、汽车的总体布置形式

·按发动机相对于各总成的位置，汽车有下列几种布置形式： 1．发动机前置后轮驱动（FR）

·传统布置形式，大多数货车、部分轿车和客车采用。 2．发动机前置前轮驱动（FF） ·大多数轿车盛行。

3．发动机后置后轮驱动（RR）

·大、中型客车盛行，少数轿车也采用。 4．发动机中置后轮驱动（MR）

·方程式赛车和大多数跑车采用，少数大、中型客车也采用。 5．全轮驱动（nWD）

·越野汽车特有的布置形式，通常发动机前置，在变速器之后的分动器将动力分别输送给全部驱动轮。

三、汽车的主要参数

1．汽车的质量参数

包括了整车装备质量、最大载重质量、最大总质量和最大轴载质量。

2．汽车结构尺寸参数

包括了车长L、车宽B、车高H、轴距L1、L2、轮距A、前悬S1、后悬S2、最小离地间隙C、接近角?1和离去角?2。

3．汽车性能参数

包括了最高车速、最大爬坡度、最小转弯半径、平均燃油消耗量、驱动方式。

四、汽车行驶基本原理

1．驱动力的产生

2．汽车的行驶阻力

包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj

3．附着力与附着条件

五、现代汽车技术的发展与应用

小结以上内容

作业：练习册相应章节

小结以上内容

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习四冲程汽油和柴油发动机的工作原理

三、导语：我们知道了四冲程发动机的工作原理，那么为了更好的完成发动

机的各个工作循环，延长发动机使用寿命，我们还有一些装置来辅助完成各个工作循环，下面我们就来学习下。 四、正课

§1.3发动机总体构造及型号编制规则 一、发动机总体构造

在一个机体上安装一个机构（曲柄连杆机构）和六大系统（换气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统），如表1-9和图1-9所示。柴油机则为五大系统，没有点火系统。

表1-9 发动机总体组成 名 称 功 用 主 要 部 件 发动机的骨架，支承机体组件 着发动机的所有零部机体、气缸、气缸盖、气缸垫等 件 将活塞顶的燃气压力曲柄连杆机转变为曲轴的转矩，输活塞、连杆、曲轴、飞轮等 构 出机械能 按照发动机要求，定空气滤清器、进排气管系、配气换气系统 时开闭进、排气门， 吸机构（气门组件、凸轮轴、驱动机入干净空气，排除废气 构）、排气消音器等 汽油机：汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、各种传感器、电按照发动机要求，定燃料供给系控喷油器、电控单元等；（旧汽油时、定量供给所需要的统 机采用化油器） 燃料 柴油机：柴油箱、输油泵、滤清器、高压油泵、调速器、喷油器等 按规定的时刻，准时蓄电池、点火开关、点火线圈组点火系统 点燃汽油机气缸内的件、传感器、电控装置、火花塞等 可燃混合气 润滑、减摩、延长寿油底壳、机油泵、机油滤清器、润滑系统 命、密封、清洁、冷却、机油压力表、机油道等 防锈蚀 保持发动机在适宜的冷却水泵、风扇、节温器、散热冷却系统 温度下工作 器、冷却水道等 起动系统 起动发动机 蓄电池、起动开关、起动马达等

二、国产内燃机型号编制规则

根据国家标准GB725-91规定，我国内燃机型号由以下四个部分组成：

首 部 中 部 后 部 尾部 系列符号 缸数符号 缸径（以直径mm整数表示） 区分符号 用途特征符号 换代标志 地方、企业代号 冲程符号（E表示二冲程，四冲程不标） 结构特征符号 气缸布置形式 符号 无符号 及单缸 V P V型 平卧形 含义 多缸直列 符号 无符号 F N S Z ZL DZ 含义 水冷 风冷 凝气冷却 十字头式 符号 无符号 T M G Q J D C 增压 增压中冷 可倒转 Y L CZ 含义 通用型 拖拉机用 摩托车用 工程机械 车用 铁路机车 发电机组 船用主机， 右机基本型 船用主机， 左机基本型 农用运输车 林业机械

型号示例

4100Q——四缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷、汽车用。 1E65F——单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。

12V135ZG——12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、增压、工程机械用。

小结以上内容

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业 二、复习上次课的内容。

三、导语：我们知道内燃机的能量转化机构是曲柄连杆机构，我们就应该对

这个主要机构的具体构造有个深入了解，下面我们就来学习曲柄连杆机构。 四、正课

§2.1~2.2机体组 一、概述

曲柄连杆机构一般由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。

二、机体组

气缸体结构:气缸、曲轴支乘孔、曲轴箱（曲轴运动的空间）、加强筋、冷却水套、润滑油道等。

气缸：是是燃烧作功的场所。为了节省贵金属材料，降低成本，方便维修，现代汽车广泛采用镶入缸体内的气缸套（图2-6）。

图2-6 气缸套

a)干式气缸套 b)湿式气缸套

1-机体 2-气缸套 3-水套 4-密封

圈 图2-5 气缸体

1-曲轴支乘孔 2-机体 3-气缸 4--水道

气缸套：有干式气缸套和湿式气缸套两类。 干式气缸套：外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚一般为1～3mm。它强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

湿式气缸套：外壁直接与冷却水接触，气缸套

图2-7 风冷发动机 1-散热片 2-气缸

仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但其强度、刚度不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象，所以常加橡胶密封圈4等防止漏水，使用和维修时应密切注意，否则将产生冷却液漏入油底壳的严重后果。

风冷发动机（图2-7）：在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，其结构简单，但冷却效果差。

气缸体结构形式（按气缸体与油底壳安装平面的位置不同分)（图2-8）： (1) 一般式气缸体：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但刚度和强度较差。

(2) 龙门式气缸体：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

(3) 隧道式气缸体：曲轴的主轴承孔为整体式，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。优点是结构紧凑、刚度和强度好；但加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。 气缸盖

作用：气缸盖（图2-9）从上部密封气缸,与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。

材料：灰铸铁或合金铸铁铸成。铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖越来越多。

类型：分单体式气缸盖、块状气缸盖和整体式气缸盖三种。

单体式气缸盖只覆盖一个气缸，块状气缸盖能覆盖部分（二个以上）气缸，整体式气缸盖能覆盖所有气缸。

结构：形状复杂，水套、进、排气门座和气门导管孔孔，火花塞孔或喷油器孔、凸轮轴轴承孔（顶置凸轮轴式）、燃烧室。

汽油机燃烧室结构形式（三种）（图2-10）： (1) 半球形燃烧室：它是横剖面呈半球形的一种燃烧室。其结构紧凑、复杂，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，燃烧速率高，散热少，热效率高。可采用4气门结构，充气效率高，排气净化好，在轿车发动机上广泛应用。

(2) 楔形燃烧室：是横剖面呈楔形的燃烧室，其结构简单、紧凑，散热面积小，热损失小；能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量；进气阻力小，提高了充气效率。

图2-10 汽油机燃烧室

a) 半球形燃烧室 b) 楔形燃烧室 c) 浴盆形燃烧室

但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长，爆燃倾向变大；而且存在较大激冷面，容易形成有害HC排放。

(3)浴盆形燃烧室：是横剖面呈倒浴盆形的燃烧室，结构简单，制造成本低。但不够紧凑，散热面积大，热损失大，火焰传播距离长，爆燃倾向大 。 气缸垫（图2-11）

作用：保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。 结构：目前应用较多的是铜皮——石棉结构的气缸垫，其翻边处有三层铜皮，压紧时不易变形。有的气缸垫还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成。有的采用实心有弹性的金属片作为气缸垫，以适应发动机强化要求。

安装注意：光滑的一面朝向气缸体，否则容易被高压气体冲坏。气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。

图2-11 气缸垫

油底壳

油底壳主要作用是装润滑油。

发动机的支承

发动机的支承是把发动机固定在车架上紧固件。

小结以上内容

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习上次课内容

三、导语：上次课我们学习了机体组的构造，我们今天来学习活塞连杆组。 四、正课

§2.3.1活塞连杆组

一、活塞连杆组件（图2-12）由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成，。

1.活塞

由顶部、头部和裙部三部分组成（图2-13）。

图2-13 活塞的结构

1－活塞顶部 2－活塞头部 3－活塞裙

图2-12 活塞连杆组件

1－活塞 2－活塞环 3－活塞销 4－连杆 5－连杆螺栓 6－连杆盖 7－连杆轴瓦

（1）活塞顶部：有平顶、凸顶和凹顶三种（图2-14）。

平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。

凸顶活塞的顶部凸起，起导向作用，有利于改善换气过程。二行程汽油机常采用凸顶活塞。

凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的形成和燃烧。凹顶的大小还可以用来调节发动机的压缩比。凹顶通常有方形凹坑、ω形凹坑、双涡

a) b)

c)

图2-14 活塞顶部形状

a)平顶活塞 b) 凸顶活塞 c) 凹顶

流凹坑、球形凹坑等。

有些活塞顶打有各种记号（图2-15），用以显示活塞及活塞销的安装和选配要求，应严格按要求进行。

（2）活塞头部（防漏部）：活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上的部分。它有数道环槽，用以安装活塞环。为了提高第一道环槽的耐热和耐磨性，有的在第一道环槽部位铸入耐热合金钢护圈。

（3）活塞裙部：活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受气体侧压力。

图2-15 活塞顶部记号

为了使活塞在正常工作温度下与气缸壁保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或加大局部磨损，必须在冷态下预先把活塞裙部加工成不同的形状（图2-16）。

1）预先将活塞裙部加工成椭圆形,椭圆的长轴方向与销座垂直。 a) b) c) d)

2)预先

图2-16 活塞裙部结构之一 将活塞裙部

a) 裙部椭圆 b) 锥形 c) 阶梯形 d) 桶形 做成锥形、阶

梯形或桶形。

3）预先在活塞裙部开槽（图2-17a）。在裙部开横向的隔热槽，可以减小活塞裙部的受热量；在裙部开纵

a) 向膨胀槽，可以补偿

裙部受热后的变形量。槽的形状有“T”形或“Π”形。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中承受侧压力较b) c) 小的一侧。通常柴油图2-17 活塞裙部结构之二

a）裙部开槽 b）拖板式活塞 c）裙部铸恒范钢

机活塞受力大，裙部一般不开槽。

4）拖板式活塞（图2-17b）。在许多高速汽油机上，为了减轻活塞重量，把裙部不受侧压力的两边切去一部分或开孔，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，称拖板式活塞。该结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小。

5）裙部铸恒范钢(图2-17c)。为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内铸入热膨胀系数低的恒范钢片。恒范钢为低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。

6）活塞销孔偏置结构（图2-18）。有些高速汽油机的活塞销孔中心线偏离活塞中心线平面，向作功行程中受侧压力的一方偏移了1～2mm。这种结构可使活塞在压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时要注意，活塞销偏置的方向不能装

图2-18 活塞销孔偏置结构 反，否则换向敲击力会增大，使裙部受

e-偏移量 损。

2.活塞环

活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。 气环的作用：密封、传热。

油环作用：布油、刮油、封气、传热。 （1）气环结构原理（图2-19）：气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面；被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一

方面把环压到环槽端面形成第二密封面，另一方面，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用。汽油机一般采用2道气环，柴油机一般采用3道气环。

气环的断面形状很多，常见的有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环和桶面环（图2-20）。

图2-19 气环密封原理

1）矩形环：其断面为矩形，结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中(图2-21)。这种现象称为”气环的泵油作用”。

图2-20 气环的断面形状

a) 矩形环 b)锥面环 c)正扭曲内切环 d)梯形环

e)桶面环

a) b)

图2-21 矩形环泵油作用 a)活塞下行 b)活塞上行

2）锥面环（图2-20b）：其断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.5°～1.5°)，减小了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的\油楔\作用，能在油膜上\飘浮\过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起机油上窜。

3）扭曲环（图2-20c、d）：扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，外侧作用力合力F1（图2-22b）与内侧作用力合力F2之间有一力臂e，产生了扭曲力矩，使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上“浮过”，可以减小摩擦和磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油上窜。同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻“泵油”的副作用。目前被广泛应用于第2道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内

图2-22 扭曲环作用原理

切口朝上，外切口朝下，不能装反。

a) 矩形环 b) 扭曲环

4）梯形环（图2-20e）：其断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞受侧压力的方向不同而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。缺点是加工困难，精度要求

高。

5)桶面环（图2-20f）:桶面环的外圆为凸圆弧形。当桶面环上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封，但凸圆弧表面加工较困难。

（2）油环:油环有普通油环和组合油环两种（图2-23）。 1) 普通油环

2）组合式油环：它由上下数片刮油钢片1与中间的扩胀器组成。扩胀器由轴向衬环2和径向衬环3组成，轴向衬环产生轴向弹力，径向衬环产生径向弹力，使刮油钢片紧紧压向气缸壁和活塞环槽。刮油钢片1表面镀铬，很薄，对气缸的比压力大，刮油效果好；而且数片刮油钢片彼此独立，对气缸壁面适应性好；回油通路大，重量轻。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。缺点主要是制造成本高。

小结以上内容

作业：练习册对应章节

图2-23 油环

a) 普通油环 b) 组合油环

1-刮油钢片 2-轴向衬环 3－

径向衬环

一、讲解上次课作业 二、复习上次课内容

三、导语：上次课我们讲解了活塞和活塞环，这次我们把剩下的活塞销和连

杆的构造讲解一下 四、正课

§2.3.2活塞销和连杆

一、活塞销

作用：连接、传力。 连接配合方式：与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有全浮式和半浮式两种方式（图2-25）。

全浮式：指当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，使磨损均匀。活塞销两端装有卡环5，进行轴向定位。由于铝活塞热膨胀量比钢大，为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔有正常间隙（0.01～0.02mm），在冷态时为过渡配合，装配时，应先把铝活塞加热到一定程度，再把活塞销装入。

半浮式：活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要卡环，小轿车上应用较多。

4.连杆

功用：连接活塞与曲轴，将活

图2-25 活塞销的连接方式

塞的往复运动转变成曲轴的旋转运

a) 全浮式 b) 半浮式

动。

1-连杆小头 2-连杆衬套 3-活塞销 4-活塞

结构：连杆小头、连杆杆身、

销座 5-卡环

连杆大头（图2-26）。

连杆小头:连杆衬套(青铜) (半浮式活塞销没有)。

连杆杆身： “工”字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部制有连通大、小头的油道。

连杆大头：有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种（图2-27）。

图2-26 连杆的结构

1-连杆衬套 2-连杆小头 3-连杆杆身 4-连杆螺钉 5-连杆大头 6-连杆轴瓦 7-连杆盖 8-连杆轴

瓦凸键 9-凹槽

平分——分面与连杆杆身轴线垂直（图2-27a），汽油机多采用这种连杆。因为一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行

拆装。

斜分——分面与连杆杆身轴线成300～60°夹角（图2-27b）。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口。斜切口的连杆盖安装时应注

图2-27 连杆大头 意方向。 a)平分式 b) 斜分式 连杆盖与连杆的定位:把连杆大头分1-连杆装配标志 2-机油喷孔 3-连开可取下的部分叫连杆盖，连杆与连杆盖

杆盖装配标志 配对加

工，加

工后，在它们同一侧打上配对记号3，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连图2-28 分开式连杆大头定位方法 杆螺栓中部精加工的圆柱凸a) 锯齿定位 b)圆销定位 c)套筒定位 d)止口定位 台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证（图3-26）。斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位（图3-28）。

连杆螺栓：采用优质合金钢，并经精加工和热处理特制而成，损坏后绝不能用其它螺栓来代替。安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分2～3次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。

连杆轴瓦（图2-29）：

分上、下两个半片。瓦上制有定位凸键。

轴瓦材料目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金、铜铝合金和高锡铝合金。 图2-29 连杆轴瓦

V型发动机叉形连杆：有如下三种形式1-钢背 2-油槽 3-定位凸键 4-减（图2-30）： 磨合金层

（1）并列式:相对应的左右两缸连杆并列安装在同一连杆轴颈上。

（2）主副式:一列气缸为主连杆，直接安装在连杆轴颈上，另一列连杆为副连杆，铰接在主连杆大头（或连杆盖）上的两个凸耳之间。

（3）叉式:左右对应的两列气缸连杆中，一个连杆大头做成叉形，跨于另一个连杆厚度较小的大头两端。

小结以上内容

作业：练习册上对应章节

图2-30 叉形连杆 a) 并列式 b) 主副式 c) 叉式

一、讲解上次课的作业 二、复习上次课内容

三、导语：活塞连杆组得到转化机械能后就传递给曲轴飞轮组，那么曲轴飞轮组构造是怎么样的呢？

四、正课

§2.4曲轴飞轮组 2.3.2 曲轴飞轮组件

曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮和一些附件组成（图2-31）。

1.曲轴

材料：一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工。

结构：主轴颈、曲柄销（连杆轴颈）、曲柄臂、平衡重块等组成。

支承方式（图2-32）：

图2-31 曲轴飞轮组件 全支承曲轴：曲轴的

主轴颈数比气缸数目多1-曲轴皮带轮 2-曲轴正时齿轮皮带轮 3-曲轴链轮 4-曲一个，即每一个连杆轴颈轴前端 5-曲轴主轴颈 6-曲柄臂 7-曲柄销（连杆轴颈）

8-平衡重块 9-转速传感器脉冲轮 10-飞轮 11-主轴瓦 两边都有一个主轴颈。

非全支承曲轴：曲轴12-主轴承盖 13-螺母 14-止推垫片 15-主轴瓦 16-止推的主轴颈数比气缸数目垫片

少或与气缸数目相等，主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。

4缸机的平衡（图2-33）。在一些高档发

a)

b)

图2-33 曲轴受力与平衡

图2-32 曲轴的支承方式 a) 非全支承 b) 全支承

a) 受力 b) 惯性力平衡

一、讲解上次课作业 二、复习上次课内容

三、导语：配齐机构是控制发动机进气和排气的装置，其作业是按照发动机

的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭各缸进、排气门，按标准完成各个工作循环。 四、正课

§3.1概述

一、气门的布置形式

1、 2、

气门顶置式 气门侧置式；

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。 二、凸轮轴的布置形式

1、凸轮轴下置式 2、凸轮轴中置式 3、凸轮轴上置式；

三、凸轮轴的传动方式和传动比

1、齿轮传动式 2、链条传动式 3、齿带传动式 4、传动比 2:1

四、气门间隙

进气门0.25——0.35mm 排气门0.30------0.355mm

小结：1、气门的布置形式 2、 凸轮轴的布置形式 3、凸轮轴的传动方式和传动比 4、气门间隙 作业：练习册P14—P17

一、讲解上次课作业 二、复习上次课内容

三、导语：配齐机构是控制发动机进气和排气的装置，其作业是按照发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭各缸进、排气门，按标准完成各个工作循环。

四、正课

§3.2配气机构的主要配件 一、 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， 1、气门 （1）头部，

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，

(2)杆部

气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动。 2、气门座

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。 3、气门导管

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。 4、气门弹簧

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。 二、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3－22）上主要配置有各缸进、排气凸轮1，可以使气门按一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：1、气门组的组成及其作用

2、气门传动组的组成及其作用

作业：练习册P14—P17

一、讲解上次课作业

二、复习：1、气门组的组成及其作用

2、气门传动组的组成及其作用

三、导语：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180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0.005 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。

§3．3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。 一、进气门配气相位 1、进气提前角

在排气行程接近终了活塞到达上止点之前，进气门开始开启。从进气门开启到活塞处于上止点所对应的曲轴转角。 一般在10---30度。2、进气迟后角 在进气行程活塞达到下止点之后，活塞再行一段距离后才关闭，从下止点到进气门关闭所相对应的曲轴转角。 一般在40---60度 二、排气门配气相位 1、排气提前角

在做功行程接近终了活塞到达下止点之前，排气门开始开启到活塞处于下止点所对应的曲轴转角。 一般在40---80度。

0

2、进气迟后角

在排气行程活塞达到上止点之后，活塞再行一段距离后才关闭，从上止点到排气门关闭所相对应的曲轴转角。 一般在10---30度 三、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。

四、可变配气相位和气门升程电子控制 表3---1讲解 1、VTEC机构的组成 图3—36讲解 2、VTEC机构的工作原理

（1） 发动机低速运转时 图3—36讲解 （2） 发动机高速运转时 图3—37讲解

小结：1、进气配气相位的组成及其作用 2、排气配气相位的组成及其作用 3、气门叠开

4、可变配气相位和气门升程电子控制 作业：练习册P14—P17

一、讲解上次课作业 二、复习：配气相位的组成

三、新课引入：汽车用化油器式发动机所用的燃料主要是汽油，要使汽油在气缸内充分燃烧，必须使汽油进入气缸前喷成雾状，并与空气适量的混合。本节主要讲述汽油机供给系的组成及其工作原理

四、正课

§4.1 汽油机供给系

一、 汽油机燃料供给系的作用 作用：

不断供给清洁的汽油和新鲜的空气，根据发动机的不同工况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，送入气缸，在压缩行程终了时火花塞点火使其燃烧而膨胀作功，最后将燃烧后的废气排入大气。 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。 二、化油器式燃油供给系的组成及工作过程 （一）、汽油机供给系统的组成 1、 2、 3、 4、 5、

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 废气排出装置

（二）、化油器式燃料供给系的工作原理

汽油泵将汽油从邮箱中吸出，经过汽油滤清器除其中的杂质和水分，提高压力后输送到化油器中。

三、电子控制汽油喷射系统的组成及工作原理 1、组成

（1） 空气供给装置 （2） 汽油供给装置 （3） 控制系统

2、工作原理 结合图4---3讲解

小结：1、汽油机燃料供给系的作用

2、化油器式燃油供给系的组成及工作过程 3、电子控制汽油喷射系统的组成及工作原理 作业：练习册P18—P22

一、讲解上次课作业

二、复习：汽油机燃料供给系的作用

三、新课引入：汽车在行驶的过程中，由于路面的状况和性质的不同，以及汽车使用中装载质量的不同，使发动机的情况（即转速和负荷在很大的范围内变化），且这种变化有时又非常迅速而频繁。本节主要讲述可燃混合气的燃烧过程和可燃混合气浓度对发动机的影响。

四、正课

§4．2发动机不同工况对混合气成分要求 一、混合气的形成

由于汽油蒸发性好、自然点高、粘度小、流动性好，液体燃料可以在气缸外部的化油器或进气管中极短的时间内形成可燃混合气。 1、

化油器式发动机

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。

2、电子控制汽油喷射式发动机 结合图4---3讲解 二、可燃混合气的燃烧过程 结合图4---5讲解 1、分类

（1） 着火落后期

从点火开始到形成火焰段时期

（2） 速燃期

从火焰中心形成倒出现最高燃烧温度和压力所经历的阶段 (3)补燃期

由于燃料与空气混合并不是十分均匀，加之气缸中存在废气的影响，速燃期结束后还有少量未完全燃烧的燃料在做功过程中继续燃烧这个时期。 三、可燃混合气浓度对发动机的影响

混合气种类 过量系数 发动机功率 耗油率 火焰传播上限 0.4 过浓混合气 功率混合气 标准混合气 经济混合气

0.43~0.87 0.88 1.0 1.11

性能

火焰不能传播，发动机不工作

减小 激增 燃烧室积炭、排气冒黑烟，

放炮

最大 增大输出最大功率

10%

减小2% 增大4% 动力性、经济性较好 减小8% 最小 油耗最小

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