汽車工程概論第3章課件

第3章汽車內(nèi)燃機3.1概述3.2內(nèi)燃機工作原理3.3汽車內(nèi)燃機的類型和總體構(gòu)造3.4汽車內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)3.1概述3.1.1汽車對驅(qū)動單元的要求1.能量密度高能量密度含義是指動力機組所能發(fā)出的功率與整套機組的體積或重量之比，這是一個重要的相互比較的指標(biāo)。活塞式蒸汽機動力缸并不大，但包括燃料倉與鍋爐在內(nèi)的裝置又大又重?；钊絻?nèi)燃機帶油料箱和附件時，其尺寸與重量小得多。所以內(nèi)燃機替代蒸汽機成為汽車動力的基本形式。下一頁返回3.1概述2.能源供給充足和能源利用率高汽車消耗大量能源，因此能源供應(yīng)是否充足十分重要。依賴石油燃料的內(nèi)燃機面臨石油資源有限的巨大威脅，因此必須努力提高能源利用率，或者開辟其他替代燃料。各種類型的電動汽車獲得電能的途徑不一樣，其原始能量可以是太陽能、熱能、核電、水力發(fā)電等，因此來源廣泛，不依賴石油，是一個優(yōu)勢。但提高能源利用率仍是一個普遍的要求。上一頁下一頁返回3.1概述

3.使用安全性高在汽車行駛過程中，也包括出現(xiàn)意外事故等不測情況時，動力機組的安全性要高。汽油自燃，碰撞時油箱爆炸，高壓容器爆炸等均屬于此。對于某些場合，這種情況自身不可避免，則應(yīng)采取良好的安全保障措施。4.有足夠大的自由活動范圍通常用一次加足能量后汽車可以續(xù)駛的里程來表達。例如目前內(nèi)燃機汽車一次加油后續(xù)駛里程可以相當(dāng)大，少則300km,多則1000km，而且中間加油時間很短。電動汽車目前有兩個較大難題，一是一次充電續(xù)駛里程不夠長(目前水平約在100km)，二是充電一次時間長。人們正在努力提高電動車的自由活動半徑。上一頁下一頁返回3.1概述5.有利于保護生態(tài)環(huán)境符合可持續(xù)發(fā)展的要求要用現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的認識，全面評估汽車的動力系統(tǒng)保護生態(tài)環(huán)境和社會持續(xù)發(fā)展的影響。這就是，要從它的被制造，被使用的壽命期直到報廢處理的完整周期，全面地評估其自然資源的利用率高低，各個時期產(chǎn)生的對環(huán)境污染的大小和損害程度，以及資源再生利用率等。要避免強調(diào)某一個兩個優(yōu)點或缺點的片面性。上一頁下一頁返回3.1概述內(nèi)燃機汽車在使用壽命期內(nèi)的噪聲和有害廢氣排放是主要的環(huán)境污染因素。電動機汽車恰好在這方面具有極大的優(yōu)勢。不過，對電動車制造和報廢處理兩個階段中對環(huán)境的影響還在研究中，還沒有十分明確的結(jié)論。6.制造和使用成本較低這是成為市場商品的必要條件，其銷售和使用費應(yīng)在顧客可以接受的水平上。上一頁下一頁返回3.1概述3.1.2現(xiàn)實的和未來的汽車動力從1895年通過公開競賽內(nèi)燃機獲得優(yōu)勝取得汽車動力的絕對壟斷地位，一百年來內(nèi)燃機技術(shù)又連續(xù)不斷進步。因此，迄今為止，還沒有任何一種其他動力裝置能對內(nèi)燃機的地位提出挑戰(zhàn)。20世紀(jì)70年代以來，因為汽車總量猛增到空前的數(shù)量(目前世界在用汽車約9億輛)，因此由汽車內(nèi)燃機排出的廢氣對大氣環(huán)境污染的比重大大上升，汽車內(nèi)燃機受到巨大的壓力，要求其大幅度減少以至完全沒有毒性廢氣排放。另外，石油儲量減少，石油供給前景的危機加大，電動汽車因此重新成為研究開發(fā)的熱點。上一頁下一頁返回3.1概述不過，電動汽車本身還有許多技術(shù)難題要攻克，目前還沒有對內(nèi)燃機的權(quán)威地位構(gòu)成真正有力的威脅。內(nèi)燃機本身則在這個巨大壓力下取得新的進展。因此，未來10年乃至20年或者說在世界石油真正臨近枯竭之前內(nèi)燃機作為汽車動力的權(quán)威地位還不會改變。隨著電動汽車逐漸成熟，將會出現(xiàn)一個劇烈的競爭期。內(nèi)燃機的發(fā)展有兩個主要方向，一個方向是保持傳統(tǒng)燃料(汽油、柴油)不變，提高燃料經(jīng)濟性，降低有害廢氣排放。用內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)精益求精加上現(xiàn)代電子技術(shù)精確控制發(fā)動機工作過程就是主要措施之一。另一個方向是開發(fā)代用燃料，液化石油氣、壓縮大然氣、醇類(甲醇、乙醇)、二甲基醚、氫氣等是目前正在深入研究的課題，有些已成為商品。上一頁下一頁返回3.1概述電動汽車有許多形式，太陽能汽車實際上也是電動汽車，太陽能轉(zhuǎn)換為電能之后，通過電動機驅(qū)動車輪。蓄電池電動機裝置，經(jīng)過最近20年的再次努力，許多國際一流公司投入大量人力物力，蓄電池電動汽車始終達不到投放市場的目標(biāo)。2002年以美國通用汽車公司和福特汽車公司為代表，先后宣布放棄蓄電池電動汽車項目。如果沒有新的突破，蓄電池電動汽車的歷史到2002年就終結(jié)了。由此來看，燃料電池一電動機裝置是較有前途的驅(qū)動形式。歷史上曾有人研究過核能在汽車上的應(yīng)用前景，結(jié)論是否定的。核能還是以固定式發(fā)電為宜。除了核動力船泊，陸地移動式裝置有許多不安全因素。上一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理3.2.1概述燃料在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器稱為內(nèi)燃機。內(nèi)燃機有多種類型。一種是活塞式內(nèi)燃機、一種是燃氣輪機，還有噴氣式發(fā)動機。后兩種機型功率十分強大，在高空使用時，外界溫度低，有較高效率;在地面附近，因環(huán)境氣溫高，其熱效率不高，所以廣泛用于飛機上。活塞式內(nèi)燃機常見的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機曾經(jīng)以其獨特的優(yōu)點(無往復(fù)運動慣性力、轉(zhuǎn)速可以很高)備受關(guān)注。但20世紀(jì)70年代石油危機以后，因其能源利用率不夠好而受到冷落。本書的“發(fā)動機”“內(nèi)燃機”都僅指往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理按照工作過程的基本原理，活塞式內(nèi)燃機分為外源點火式內(nèi)燃機和壓縮自燃式內(nèi)燃機。點燃式內(nèi)燃機通常燃用汽油，所以俗稱汽油機。用大然氣、液化石油氣、二甲基醚、醇類、氫氣工作時，也是外源點火，屬于同一類型。壓燃式內(nèi)燃機燃用柴油，因此俗稱柴油機。柴油機的壓縮比大，缸內(nèi)壓力很高，因此機器結(jié)實，重量大。過去主要用于大型動力和卡車。近年柴油機小型化和高速化進展很快，而且因其很高的燃料經(jīng)濟性，已被部分轎車作為動力。上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理不論是汽油機或柴油機，在工作循環(huán)的組織上都可用兩種方法。一種是曲軸兩轉(zhuǎn)完成一個工作循環(huán)，叫做四沖程內(nèi)燃機。另一種是曲軸一轉(zhuǎn)，活塞上下各一次完成一個工作循環(huán)，叫二沖程循環(huán)。還有人提出其他形式的工作循環(huán)，因尚未成熟而未廣泛使用?；钊跉飧變?nèi)上下運動(圖3-1)?；钊谧罡呶恢锰幏Q為上止點，在最低位置處稱為下止點。上、下止點的距離S稱為活塞沖程?；钊窟M行一個沖程，曲軸轉(zhuǎn)180°?；钊麖纳现裹c到下止點所掃過的容積稱為氣缸工作容積Vh。各缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量VL。燃燒室容積Vc是指活塞在上止點時，其上部所留的空間。氣缸總?cè)莘eVa是指燃燒室容積Vc與工作容積Vh之和。壓縮比是氣缸總?cè)莘eVa與燃燒室容積Vc之比。上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理氣缸工作容積Vh和發(fā)動機排量VL的計算公式:式中，D為氣缸直徑，mm。S為活塞沖程，mm，i為氣缸數(shù)。例如:東風(fēng)EQ1090F汽車發(fā)動機的氣缸直徑為100mm，活塞沖程為115mm，則：上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理VL正是汽車使用說明書上告訴我們的發(fā)動機排量。顯然，發(fā)動機排量越大，每個工作循環(huán)吸進氣缸的可燃混合氣(或純空氣)越多，能夠產(chǎn)生更大的動力。壓縮比的計算公式:式中，Va為氣缸總?cè)莘e:Va=Vc+Vh;Vc為燃燒室容積;Vh為氣缸工作容積上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理3.2.2四沖程汽油機工作原理汽油機和柴油機都可按四沖程循環(huán)工作。四沖程汽油機工作原理見圖3-2。1.進氣沖程活塞被曲軸帶動由上止點向下止點移動(曲軸旋轉(zhuǎn)180°)，氣缸內(nèi)的氣壓降低，空吸力。此時進氣門開啟，排氣門關(guān)閉，汽油與空氣混合氣被吸入氣缸。2.壓縮沖程隨著曲軸轉(zhuǎn)動，活塞由下止點向上止點移動(曲軸旋轉(zhuǎn)180°)。與此同時，進、均關(guān)閉，活塞壓縮可燃混合氣，使其溫度和壓力同時升高。上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理3.做功沖程當(dāng)壓縮沖程終了活塞接近上止點時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃混合氣。氣缸中燃料燃燒放出熱能，壓力和溫度急劇上升，氣體受熱膨脹，推動活塞從上止點移動到下止點(曲軸旋轉(zhuǎn)180°)，對外做功。在此沖程中進、排氣門均保持關(guān)閉。4.排氣沖程在曲軸飛輪系統(tǒng)慣性力的作用下，活塞又從下止點向上止點移動(曲軸旋轉(zhuǎn)1800)。此時進氣門關(guān)閉，排氣門開啟，燃燒過的廢氣，被活塞擠出氣缸之外。上一頁下一頁返回3.2內(nèi)燃機工作原理3.2.3四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機和汽油機一樣，每個工作循環(huán)活塞也經(jīng)過四個沖程。由于柴油機所用燃料是柴油，其特點是鉆度比汽油大且不易蒸發(fā)，但柴油的自燃溫度比汽油低。因此，進氣沖程吸入的充量為純空氣，壓縮沖程接近上止點時，柴油要經(jīng)噴油泵把燃油壓力提高到10MPa以上，然后經(jīng)噴油器以油霧形式直接噴入氣缸，與高溫空氣混合并自燃，經(jīng)過做功沖程后，廢氣被排出氣缸，完成一個工作循環(huán)(圖3-3)。上一頁返回3.3汽車內(nèi)燃機的類型與總體構(gòu)造3.3.1汽車內(nèi)燃機的類型往復(fù)活塞式內(nèi)燃機可以按照不同特征進行分類。按完成一個工作循環(huán)所需要的沖程數(shù)，可分為四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機。按發(fā)火方式的不同，可分為點燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機。燃料的著火特征決定采用何種發(fā)火方式。以汽油為代表，包括壓縮大然氣、液化石油氣、醇類、二甲基醚、氫氣需要用電火花點燃，所以它們都采用外部電源點火方式。以柴油為代表的燃料具有在高溫氣體中自燃的特性，因此用壓燃式。一些多種燃料發(fā)動機也采用壓燃式。下一頁返回3.3汽車內(nèi)燃機的類型與總體構(gòu)造按所用燃料的不同，可以分為柴油機、汽油機，液化石油氣、大然氣、酒精機，煤氣機和多種燃料發(fā)動機等。內(nèi)燃機氣缸排列很自由，有很多成功的方式。但在汽車上主要用單列式、雙列式。單列式可以是直立式、臥式也可斜置;而雙列式也有V形和對置之分，分別如圖3-4所示。多列式內(nèi)燃機一般不用于汽車。按氣缸數(shù)目分為單缸機和多缸機。我們知道四沖程發(fā)動機一個工作循環(huán)的四個活塞沖程中，只有一個沖程在做功，其余三個沖程為做功做準(zhǔn)備，因此單缸機在做功沖程時曲軸轉(zhuǎn)得快，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。另外，單缸機平衡性差，輸出功率小，汽車上很少采用單缸機。轎車上使用最多的為四缸機和六缸機，高級轎車也有用V-6,V-8的。上一頁下一頁返回3.3汽車內(nèi)燃機的類型與總體構(gòu)造按冷卻方式分為水冷和風(fēng)冷兩種，大部分車用發(fā)動機采用水冷卻方式。摩托車發(fā)動機一般采用風(fēng)冷卻方式。按吸氣狀態(tài)分為自然吸氣式和增壓式兩種。自然吸氣式即為吸入氣缸的空氣直接來自大氣。而增壓式發(fā)動機是先壓縮大氣，提高密度后，再吸入氣缸。車用柴油機常用廢氣渦輪增壓方式，這種裝置的最大優(yōu)點是回收廢氣能量的一部分，增加發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。廢氣渦輪增壓器原理見圖3-5所示。來自排氣管的廢氣氣流沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)，最后排入大氣。與渦輪同軸的壓氣機葉輪也以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，使吸入的空氣壓力增高，從而增加充其量。上一頁下一頁返回3.3汽車內(nèi)燃機的類型與總體構(gòu)造3.3.2汽車內(nèi)燃機的總體構(gòu)造發(fā)動機工作原理中提到的曲柄連桿機構(gòu)，只說明了將熱能如何轉(zhuǎn)化為機械能的過程。要完成這種能量轉(zhuǎn)化的任務(wù)并對發(fā)動機的工作進行有效的控制，還必須具有若干必要的配套機構(gòu)。各種發(fā)動機具體構(gòu)造可能不同，但它們的主要結(jié)構(gòu)是大體相同的。一臺完善的汽油發(fā)動機必須包括兩大機構(gòu)和五個系統(tǒng)見圖3-6。上一頁返回3.4汽車內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)發(fā)動機的主要性能指標(biāo)有動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。1.發(fā)動機轉(zhuǎn)速汽車內(nèi)燃機可以在很大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，從最低工作轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高時，單位時間內(nèi)完成的工作循環(huán)次數(shù)增多，因此發(fā)動機的動力會隨之增大。在說明發(fā)動機的動力大小時，要標(biāo)明產(chǎn)生此動力時曲軸的對應(yīng)轉(zhuǎn)速。下一頁返回3.4汽車內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)2.發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩Te，單位為“牛頓·米(N.m)"。發(fā)動機發(fā)出的動力，通過發(fā)動機的飛輪、底盤的傳動系，傳給汽車的驅(qū)動車輪，用以克服汽車行駛中所遇到的各種行駛阻力。行駛阻力增加，發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩也需要相應(yīng)加大。這就要靠駕駛員去控制調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料系，使每個工作循環(huán)中投入燃燒的燃料量增加，使氣缸中產(chǎn)生更高的爆發(fā)壓力，活塞能夠以更大的推力驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，因而使曲軸獲得更大的轉(zhuǎn)矩。上一頁下一頁返回3.4汽車內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)3.發(fā)動機的有效功率發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱為發(fā)動機的有效功率Pe，單位為“千瓦(kW)"。它等于發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩Te和曲軸角速度的乘積:式中，Te為有效轉(zhuǎn)矩，N·m;n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，r/min。上一頁下一頁返回3.4汽車內(nèi)燃機的主要性能指標(biāo)4.燃油消耗率(比油耗)發(fā)動機每發(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ge表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。燃油消耗率按下式計算:式中，Gf為發(fā)動機每單位時間的耗油量，kg/h，可由試驗測定;Pe為發(fā)動機的有效功率，kW。上一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)3.5.1曲柄連桿機構(gòu)的功用燃料燃燒時會放出大量熱量，燃氣溫度和壓力急速上升。曲柄連桿機構(gòu)的功用是把燃氣作用在活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，從而對外輸出機械能。3.5.2曲柄連桿機構(gòu)的組成曲柄連桿機構(gòu)的組成，按其結(jié)構(gòu)特點分為:機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

(一)機體組機體組是發(fā)動機的骨架，大部分零件和附件都安裝其上，要求有足夠的強度和剛度。機體組由氣缸蓋、氣缸墊、氣缸體和油底殼等組成(如圖3-7)。1.氣缸體氣缸體中活塞上下運動的導(dǎo)向圓柱體稱為氣缸。各氣缸連接在一起或鑄成為整體叫做氣缸體。氣缸體的作用是支撐發(fā)動機所有的運動部件和各種附件。氣缸體內(nèi)設(shè)有冷卻水道和潤滑油道，保證對在高溫狀態(tài)下工作和高速運動零部件進行可靠的冷卻和潤滑。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

2.氣缸套氣缸體一般由鑄鐵制造，有些機型為了提高氣缸工作表面的耐磨性，氣缸內(nèi)鑲有用耐磨材料制造的氣缸套，以延長氣缸的使用壽命。氣缸套有干式和濕式兩種(圖3-8)，濕缸套與冷卻水直接接觸，干缸套不與冷卻水接觸。3.氣缸蓋和燃燒室氣缸蓋裝在氣缸體的上方，用來封閉氣缸并構(gòu)成燃燒室。汽油機的燃燒室是由活塞頂面和氣缸蓋上相應(yīng)的凹坑所組成。汽油機常用的燃燒室結(jié)構(gòu)形狀有楔形、浴盆形、半球形竹(圖3-9)。柴油機的燃燒室后面再介紹。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)柴油機氣缸蓋都用灰鑄鐵鑄造，汽油機氣缸蓋多數(shù)用灰鑄鐵鑄造，也有用鋁合金鑄造的。鑄鐵氣缸蓋的主要優(yōu)點是機械強度高，鑄造性能和耐熱性好;其主要缺點是重量大，導(dǎo)熱性差。鋁合金氣缸蓋的主要優(yōu)點是導(dǎo)熱性較好，對提高壓縮比有利;其主要缺點是剛度低，使用中容易變形。4.氣缸墊為了彌補氣缸體和氣缸蓋接觸面的不平，保證氣缸密封，防止漏氣、漏水、漏油，一般汽車發(fā)動機的氣缸體和氣缸蓋的接合面間都裝有氣缸墊。氣缸墊采用的形式和材料很多。目前應(yīng)用較多的是金屬--石棉氣缸墊(圖3-10)。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

5.油底殼除少數(shù)發(fā)動機用組合件外，多數(shù)發(fā)動機油底殼是一個沖壓件，安裝在氣缸體下部。其作用是貯存潤滑機油并密封曲軸箱。油底殼下部裝有放油塞，放油塞一般有磁性，用來吸住鐵質(zhì)微粒，減輕磨損。(二)活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等零件組成(圖3-11)。1.活塞絕大多數(shù)活塞是整體的，按其功能可分頂部、頭部和裙部三部分(圖3-12)?；钊敳渴侨紵业慕M成部分，當(dāng)發(fā)動機做功時，活塞直接承受氣體的高壓作用，并通過活塞銷和連桿將壓力傳給曲軸。汽油機活塞頂部一般多是平的，其優(yōu)點是制造簡單，吸熱面積小。有些發(fā)動機為了改善燃燒室形狀，以利于混合氣燃燒，活塞采用凹頂或凸頂。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)活塞頭部指頂部之下，裙部以上的裝活塞環(huán)的一段。這是活塞上最重要的部分，它和全部氣環(huán)(有的二道、有的三道)一起既承擔(dān)燃燒室氣密封作用，又起將活塞頂?shù)拇罅渴軣醾鬟f到氣缸壁(最終傳給冷卻水)的作用。它又和油環(huán)一起有油密封作用，防止過多機油進入上部燃燒室?；钊共科饘?dǎo)向作用并承受側(cè)壓力，裙部徑向截面為一橢圓，長軸在活塞銷座垂直方向。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

2.活塞環(huán)活塞環(huán)裝在活塞頭部的環(huán)槽中，它分為氣環(huán)和油環(huán)。氣環(huán)的作用是密封氣缸，防止漏氣和幫助活塞散熱。根據(jù)環(huán)的斷面形狀，氣環(huán)又分為矩形環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)等，如圖3-13。油環(huán)的作用是既讓適量潤滑油涂布整個氣缸表面，讓活塞和活塞環(huán)獲得潤滑，又要刮除缸壁上多余的機油，減少機油進入燃燒室。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，油環(huán)分為整體式油環(huán)和組合油環(huán)，如圖3-14。

3.活塞銷活塞銷用來連接活塞和連桿小頭，它的中部穿入連桿小頭孔中，而兩端則支撐在活塞銷座孔內(nèi)。為了防止活塞銷軸向竄動，常在銷座兩端用鎖環(huán)嵌入環(huán)槽限位(圖3-15)。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

4.連桿連桿的作用是連接活塞和曲軸，將活塞承受的力傳給曲軸。連桿由小頭、大頭和桿身三部分組成(圖3-16)。小頭套裝在活塞銷上，小頭內(nèi)鑲有銅套，提高耐磨性，并便于維修更換。桿身常用工字形斷面，可減輕重量、增加剛度。大頭多做成分開式，裝配時，套在曲軸的曲柄銷上用螺栓固定。連桿小頭隨活塞一起上下往復(fù)運動，大頭隨曲軸作圓周運動。連桿大頭與蓋中裝有分開式軸瓦。軸瓦是用厚1-3mm鋼帶作瓦背，其上澆有厚0.3-0.7mm減磨合金。它具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用。通常軸瓦內(nèi)表面有淺槽，用以儲油，保證可靠潤滑。軸瓦上的凸鍵嵌入連桿蓋的凹槽中，以防止軸瓦在工作時移動或轉(zhuǎn)動。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)(三)曲軸飛輪組曲軸飛輪組的作用是連續(xù)承受從活塞做功沖程經(jīng)連桿傳來的力，轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪輸送給汽車的傳動機構(gòu)。在其他沖程中，則反過來通過連桿推動各缸活塞進行進氣、壓縮和排氣，并驅(qū)動配氣機構(gòu)及其他輔助裝置。1.曲軸曲軸由主軸頸、連桿軸頸、曲軸前端、后端和平衡塊組成(圖3-17)。汽車內(nèi)燃機多數(shù)采用整體鑄造或鍛造曲軸。有些機型，平衡塊是分開制造后裝配起來的。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

(1)主軸頸:是曲軸的支撐點，用軸承蓋安裝在曲軸箱的主軸承座中。按照曲軸的支撐情況，曲軸可分為全支撐式和非全支撐式兩類。所謂全支撐是指每一連桿軸頸兩邊都有一個主軸承，所以主軸承數(shù)等于連桿軸承數(shù)加1。主軸承少于此數(shù)為非全支撐。全支撐曲軸變形小，目前已普遍使用;少見非全支撐曲軸。(2)連桿軸頸:是用來安裝連桿大頭的，它的個數(shù)同氣缸數(shù)相等。有的為了減輕重量以減少旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力，連桿軸頸制成空心的。為了使多缸機工作平穩(wěn)均勻，各連桿軸頸之間有一個最佳角度分布。對四沖程發(fā)動機，四缸機的4個連桿位于同一平面，第1、第4和第2、第3分居兩側(cè)。工作時采取1-3-4-2的次序點火。6缸機第1、第6，第2、第5和第3、第4三對軸頸在同一平面，而它們?nèi)齻€平面之間相隔120°。這個形式可實現(xiàn)1-5-3-6-2-4的點火次序，對工作最有利。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

(3)曲柄:是用來連接主軸頸和連桿軸頸的，曲柄內(nèi)有油道貫通主軸頸和連桿軸頸。

(4)平衡塊:是為了用來平衡曲軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力和離心力矩，減輕軸承的磨損，并提高發(fā)動機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)性而附加在曲柄上的重塊，它總在連桿軸頸的對側(cè)。

(5)曲軸前端:常用來安裝正時齒輪、擋油盤、曲軸前油封、驅(qū)動風(fēng)扇的皮帶輪和啟動爪等等裝置。每種發(fā)動機設(shè)計有自己的特點。上一頁下一頁返回3.5內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)

2.飛輪飛輪是一個具有必要慣性矩的圓盤，裝在曲軸后端。依靠它的足夠大的慣性矩使發(fā)動機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。氣缸數(shù)越少，發(fā)動機工作均勻性越差，需要的飛輪矩越大。多缸機飛輪較小，較輕。為了便于摩擦式離合器傳動，飛輪的后平面常用作傳遞力矩的一個工作面。液力傳動汽車的飛輪常與液力變矩器結(jié)構(gòu)連在一起。飛輪外圈裝有齒圈，用起動機啟動發(fā)動機時，驅(qū)動齒輪與齒圈嚙合，帶動曲軸轉(zhuǎn)動。上一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.6.1現(xiàn)代內(nèi)燃機配氣機構(gòu)現(xiàn)代內(nèi)燃機配氣機構(gòu)都裝在氣缸蓋上，稱為頂置式。側(cè)置式已被淘汰不用。圖3-18是一種下置凸輪軸布置。這種配氣機構(gòu)由氣門組和氣門傳動組構(gòu)成(圖3-19)。氣門組包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座、鎖片等;氣門傳動組則由搖臂軸、搖臂、推桿、挺桿、凸輪軸、正時齒輪等組成。當(dāng)發(fā)動機工作時，曲軸通過正時齒輪驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸起部分頂起挺桿時，通過推桿和調(diào)整螺釘使搖臂繞搖臂軸擺動，壓縮氣門彈簧，壓下氣門使其開啟。當(dāng)凸輪凸起部分離開挺桿后，氣門便在氣門彈簧的張力作用下上升而緊壓在氣門座上，即氣門關(guān)閉。下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)圖3-18(b)是凸輪軸置于上方的形式。其中還有兩種不同搖臂形式(圖3-20)。由于凸輪軸頂置，凸輪軸上的凸輪可以直接推動搖臂，迫使氣門開啟。這樣，從凸輪軸到氣門的傳動就大為簡化，省去了作往復(fù)運動的挺桿和推桿，這對高速發(fā)動機是有利的。但由于曲軸與凸輪軸的距離較遠，使得凸輪軸的驅(qū)動機構(gòu)要求較高。已成功使用的傳動方法多。主要有鏈傳動和同步齒形膠帶傳動等。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.6.2配氣機構(gòu)的主要構(gòu)件

1.氣門組件氣門組件包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧及彈簧座。氣門是用來控制進、排氣道的開閉，由頭部、桿部和尾部組成。頭部常用平頂結(jié)構(gòu)，氣門與氣門座之間的配合面做成錐形面，使接觸良好，防止漏氣。密封錐面的錐角一般做成45°或30°，既有利于充氣，又保證有足夠的剛度。為了改善充氣，多數(shù)發(fā)動機的進氣門頭部直徑比排氣門大。氣門桿部是圓柱形的，氣門桿尾部開有環(huán)形凹槽，通過鎖片，安裝固定彈簧座。氣門組的構(gòu)造如圖3-19。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)氣門可以直接與氣缸蓋上鏜出來的座孔接觸。有些發(fā)動機為了使氣門座耐磨，在氣缸蓋鑲?cè)胗媚蜔徜摶蚝辖痂T鐵制成的氣門座。氣門導(dǎo)管的主要作用是保證氣門作直線運動，使氣門同氣門座正確閉合，同時還將氣門桿的熱量傳至氣缸蓋。氣門導(dǎo)管內(nèi)外表面經(jīng)加工后壓入氣缸蓋內(nèi)。氣門桿和導(dǎo)孔之間留有0.05-0.12mm的間隙，使氣門能在導(dǎo)管中自由運動。氣門彈簧一般是用彈簧鋼絲制成的圓柱形螺旋彈簧，其作用是使氣門同氣門座保持緊密閉合，并防止氣門在開閉過程中，因運動件的慣性而產(chǎn)生彼此脫開現(xiàn)象。為了防止彈簧發(fā)生共振，可采用螺距不等的圓柱彈簧或在同一個氣門上套裝內(nèi)外兩個彈簧。采用雙彈簧時，不但可以防止共振，而且當(dāng)一根彈簧折斷時，另一根還可維持工作。此外，兩個彈簧的螺旋方向應(yīng)相反，這樣可防止拆斷的彈簧圈卡入另一彈簧內(nèi)。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)

2.凸輪軸組件凸輪軸組件包括凸輪軸及其驅(qū)動齒輪(或鏈輪)。凸輪軸用來控制各氣缸的進、排氣門開閉時刻，使之符合發(fā)動機的工作順序和配氣相位的要求，同時控制氣門開度的變化規(guī)律.凸輪軸上有凸輪、軸頸、驅(qū)動汽油泵的偏心輪、驅(qū)動機油泵及分電器的驅(qū)動齒輪(圖3-21)。凸輪軸一般采用多軸頸支撐，以減少其變形。軸頸支撐在澆有巴氏合金的滑動軸承上，而滑動軸承鑲?cè)霘飧左w中。同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是同既定的配氣相位相適應(yīng)的。發(fā)動機各個氣缸的進氣(或排氣)凸輪的相對角位置應(yīng)符合發(fā)動機各氣缸的發(fā)火順序。四缸四沖程發(fā)動機的各相鄰做功氣缸進(或排)氣門的凸輪彼此間的夾角均為90°。六缸四沖程發(fā)動機的凸輪軸，發(fā)火順序相鄰氣缸進(或排)氣凸輪間的夾角均為60°。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.傳動組件傳動組件因凸輪位置而異，下置凸輪軸的，有挺桿、推桿、搖臂等。挺桿主要用來將凸輪的推力傳給推桿，并可防止推桿彎曲及減小端部的磨損。頂置氣門式配氣機構(gòu)采用鋼或鑄鐵制成筒形挺桿。為了減少慣性力的影響，挺桿一般做成空心的。為了使工作表面磨損均勻，挺桿被凸輪頂動上升的同時還可作旋轉(zhuǎn)運動。對于下置式凸輪軸，由于凸輪軸和氣門分開設(shè)置，距離較遠，因而采用推桿將挺桿傳來的力傳給搖臂。推桿一般用空心鋼管制成，桿的兩端焊接或嵌壓不同形狀的端頭。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)搖臂的作用是將推桿傳來的推力改變方向傳給氣門。它是一個中間具有圓孔的不等長雙臂杠桿。長臂的端部具有圓弧形的工作面同氣門尾端接觸;短臂的端部則有螺孔，用來安裝調(diào)整螺釘及鎖緊螺母，以便調(diào)整氣門間隙。發(fā)動機冷機時，已關(guān)閉的氣門和搖臂之間有一間隙叫氣門間隙。該間隙供配氣機構(gòu)高溫時膨脹之用，氣門間隙可以調(diào)整，見圖3-22。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.6.3配氣相位氣門從開始打開到完全關(guān)閉所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角叫配氣相位或配氣相位角。相位角的大小影響氣缸的進氣和排氣的好壞。四沖程內(nèi)燃機的配氣相位如圖3-23所示，進氣門在上止點前開始打開a角，在下止點后延遲關(guān)閉

角，實際打開角度為。排氣門提前打開角

，延遲關(guān)閉角,實際打開角度為。這樣做的目的是為了充分利用進氣、排氣面積和氣體慣性充氣效應(yīng)，使氣缸進氣充足，排氣干凈，提高發(fā)動機動力性。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.6.4進、排氣裝置進、排氣裝置主要由空氣濾清器、進排氣歧管和排氣消聲器等組成(圖3-24)?？諝鉃V清器的作用是清除進入發(fā)動機氣缸空氣中的灰塵雜質(zhì)，以減小氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損。進氣歧管的作用是協(xié)助從化油器來的混合氣汽化(汽油機)，并將混合氣盡可能均勻地送到各氣缸內(nèi)。排氣歧管的作用是匯集各缸工作后的廢氣，由一個或兩個出口排入大氣。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)為了有助于汽油機混合氣形成，通常對進氣歧管加熱。加熱的方式有兩種，一種是用廢氣加熱，進排氣歧管放在發(fā)動機同一側(cè)[圖3-25(a)]，排氣歧管的高溫將進氣歧管壁上鉆附的油膜汽化。另一種是利用冷卻水加熱，這時進排氣歧管可布置在發(fā)動機兩側(cè)。柴油機不需要空氣加熱[圖3-25(b)]進、排氣歧管布置在發(fā)動機兩側(cè)。排氣歧管的出口接排氣消聲器。消聲器的作用是將高溫高速廢氣在排出時產(chǎn)生的排氣噪聲減至最低，并消除廢氣中的火星。消聲器的消聲原理有兩種。一種是吸音式，廢氣管道外包有吸音材料;另一種是驅(qū)散式，利用消聲器內(nèi)的擋板使廢氣打一張，降低壓力，消耗能量，達到消聲的目的(圖3-26)。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)3.6.5內(nèi)燃機排氣凈化內(nèi)燃機排出的廢氣中有害成分為CO,HC,NOx、S02、炭煙等，對人體有極大的危害。汽車排污的來源如圖3-27所示。一氧化碳(CO)的產(chǎn)生是由于少數(shù)燃料的不完全燃燒所致。碳氫化合物(HC)是由于燃燒室壁面激冷效應(yīng)使火焰消失，曲軸箱竄氣和燃油蒸發(fā)所造成的。氮氧化物(NOx)是NO和NO2的統(tǒng)稱。NO在燃燒過程的高溫條件下生成，其生成量取決于氧的濃度、溫度和反應(yīng)時間(N2+O2→2NO)，一氧化氮(NO)一旦散至空氣中，就會很快地變成二氧化氮(2NO+O2→2NO2)。上一頁下一頁返回3.6內(nèi)燃機配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)汽車工程師們都在想方設(shè)法減小廢氣的有害成分，各國對汽車排放也有相應(yīng)的法規(guī)。廢氣凈化通常有發(fā)動機機內(nèi)和機外兩種途徑。機內(nèi)凈化是指改善混合氣的品質(zhì)和燃燒狀況，使排氣中的有害成分減至最少。機外凈化是指用設(shè)置在發(fā)動機外部的附加裝置使排氣凈化后，再排入大氣，如三元催化反應(yīng)器(圖3-28)等。減小汽車公害(大氣污染、噪聲、電波干擾等)是汽車工業(yè)的奮斗目標(biāo)之一。上一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)3.7.1概述將燃料和空氣按獲得最佳燃燒反應(yīng)的要求適當(dāng)?shù)鼗旌掀饋?。它在?nèi)燃機中具有關(guān)鍵性技術(shù)的意義。汽油機和柴油機具有完全不同的兩種混合氣形成方式。柴油機采用的方式叫做內(nèi)部混合氣形成，即燃料和空氣是在氣缸內(nèi)相遇并相互混合的。在氣缸之外分別是一個燃料供給系，一個空氣供給系。傳統(tǒng)的汽油機是讓燃料(汽油)和空氣在氣缸之外早早地相遇，并使之均勻地混合成具有理想比例的混合氣后再進入氣缸。所以叫做外部混合氣形成方式。下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)汽油機和柴油機各自獨立地發(fā)展了一百多年，達到相當(dāng)高的水平，但也并未滿足人們精益求精的要求，而是不斷被改進。特別是傳統(tǒng)的汽油機采用化油器形成混合氣的方式已遠遠不能滿足現(xiàn)代內(nèi)燃機在節(jié)能和降低排放方面的要求，取而代之的是汽油噴射系統(tǒng)。汽油噴射系統(tǒng)早期采用單點噴射方式，近期多用多點噴射方式。它們在本質(zhì)上還保留著外部混合氣形成的基本特征。20世紀(jì)末出現(xiàn)的最新技術(shù)是氣缸內(nèi)汽油噴射，這種方式實際上已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部混合氣形成了。不過，它仍保留汽油機在壓縮終了由電火花點火的特征。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)3.7.2柴油機的燃料供給系統(tǒng)和混合氣形成圖3-29是柴油機汽車的燃料供給系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)示意圖。由圖看到，空氣經(jīng)過濾清直接通過進氣管進入氣缸。燃料則由燃料箱被泵送到高壓油泵，在被大大加壓之后通過噴嘴噴入氣缸?？諝夂筒裼驮跉飧椎娜紵覂?nèi)相遇。這時燃燒室的空氣已被高度壓縮，具有很高溫度(高于柴油自燃的溫度，自然吸氣柴油機為750-1000K,增壓柴油機為900-1100K)和做強烈渦流運動。噴入的燃料呈細小霧狀的液滴，在高溫下迅速蒸發(fā)汽化，并被渦流卷走打一散到空氣中，迅速自行著火燃燒。整個過程是一邊形成混合氣一邊燃燒的連續(xù)過程。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)的主要構(gòu)件是空氣濾清器和進氣管。在增壓式柴油機中，則有增壓器。

圖3-30是帶有廢氣渦輪增壓器的柴油機空氣供給系統(tǒng)。廢氣渦輪被柴油機排出高溫高壓廢氣驅(qū)動，它帶動裝在同一軸上的空氣壓縮機，將空氣壓縮到一定壓力后送入氣缸。增壓的目的是增加進入氣缸的空氣的質(zhì)量(即氧的數(shù)量)，以便噴入更多的燃料發(fā)出更大的功率。增壓的壓力高低由設(shè)計時設(shè)定。壓力升高比小于1.6稱低增壓，1.6-2.5為中增壓，高于2.5為高增壓。

圖3-31則是柴油機的燃料供給系簡圖。該系由柴油箱、輸油泵、低壓油管、柴油濾清器、噴油泵(高壓油泵)、高壓油管、噴油器和回油管等組成。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)1.噴油泵噴油泵的作用是將輸油泵輸入的低壓柴油升壓后定時定量送至噴油器。柱塞式噴油泵的主要構(gòu)造如圖3-32所示。其泵油工作原理(過程)如圖3-33所示柱塞下移，柱塞套上的進油孔同柱塞上面的泵腔相通，燃油自低壓油腔經(jīng)進油孔進入并充滿泵腔。柱塞自下止點上移，柱塞上部的圓柱面將進油孔封堵，柱塞上部的燃油壓力增高到足以克服出油閥彈簧的張力，頂開出油閥，柴油便經(jīng)高壓油管，進入噴油器。柱塞繼續(xù)上移，柱塞體上的斜槽同進油孔開始接通，泵筒內(nèi)的燃油便從柱塞中心孔經(jīng)過進油孔流回低壓油腔，柱塞頂部壓力減小，出油閥在彈簧作用下關(guān)閉。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

2.噴油器噴油器的作用是將噴油泵提供的高壓柴油呈霧狀噴入氣缸。噴入氣缸的高壓油霧以高速射入氣缸中的高壓、高溫空氣并與之混合、燃燒。目前，中小功率高速柴油機基本上都采用閉式噴油器[圖3-34(a)]。這種噴油器在不噴油時，噴孔被針閥關(guān)閉，將燃燒室與高壓油管分隔開。常用的閉式噴油器有孔式和軸針式[圖3-34(b)、(c)]兩種。發(fā)動機工作時，噴油泵將高壓柴油送入噴油器，柴油在針閥體下部的油池中對針閥上的承壓錐體作用一個向上的推力，當(dāng)推力大于調(diào)壓彈簧的張力時，針閥通過頂桿使彈簧壓縮，針閥的密封錐面離開閥座，高壓柴油便從噴孔噴入氣缸。當(dāng)噴油泵停止向噴油器供油時，油壓對針閥的抬升力下降，針閥便在調(diào)壓彈簧張力作用下進入閥座，噴油器停止向氣缸噴油。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

3.輸油泵輸油泵的作用是將柴油從油箱吸出，并以一定壓力經(jīng)過濾清器送至噴油泵?；钊捷斢捅玫墓ぷ髟砣鐖D3-35所示。發(fā)動機工作時帶動噴油泵凸輪軸，凸輪軸上有偏心輪。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)到圖3-35(a)位置時，活塞彈簧將活塞推向下行，活塞下腔的油被壓送到噴油泵，活塞上腔同時吸進柴油;當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)到圖3-35(b)位置時，活塞在偏心輪和傳動件推動下上行，壓縮彈簧，活塞上腔的柴油流回下腔;當(dāng)輸出油量過剩時，柴油反壓力作用在活塞下部，活塞停止運動或行程縮短[圖3-35(c)]，使輸油壓力得到自動調(diào)節(jié)。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

4.調(diào)速器在噴油泵的后端裝有一個調(diào)速器，它的功用是控制發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速，防止飛車，并保證發(fā)動機怠速情況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。有的調(diào)速器還帶有油量校正裝置。目前采用機械式調(diào)速器較多。圖3-36為機械離心式調(diào)速器的工作原理示意圖。柴油機工作時，駕駛員根據(jù)實際工作需要踩下加速踏板，通過操縱機構(gòu)，使調(diào)速叉和齒桿運動到一定位置。當(dāng)柴油機因負荷減小轉(zhuǎn)速上升時，飛塊組合件的離心力增大，飛塊向外移動，推動調(diào)速叉并帶動齒桿向左移，減少供油量，達到限制最高轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定怠速的目的。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)5.燃燒室柴油機燃燒室與汽油機有很大不同，車用柴油機典型燃燒室如圖3-37所示。

ω形直噴燃燒室的燃燒主要在活塞頂挖出的ω形凹坑內(nèi)進行，噴油器為多孔式，噴射壓力高，熱效率好，但工作粗暴，載貨車應(yīng)用較多。渦流燃燒室的燃燒首先在氣缸蓋的副燃燒室內(nèi)進行，高溫高壓燃氣經(jīng)通道進入活塞頂部的主燃燒室繼續(xù)燃燒，由于節(jié)流的影響，渦流燃燒室熱效率較差，但工作較柔和，轎車上應(yīng)用較多。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)3.7.3汽油機的燃料供給系和混合氣形成汽油機是指按照點燃式循環(huán)工作的內(nèi)燃機，其燃料不易自燃，而需電源點火才能燃燒。傳統(tǒng)的汽油機指化油器式內(nèi)燃機。汽油機的最新發(fā)展趨勢是汽油噴射。

(一)化油器式燃料供給系汽油發(fā)動機燃料供給系由汽油供給裝置(包括汽油箱、汽油濾清器、汽油泵和輸油管等)、空氣供給裝置(空氣濾清器)和可燃混合氣的形成裝置(化油器)組成，如圖3-38所示。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)(1)汽油箱:用來儲存汽油。其容量隨各種汽車的性能和要求而定，一般應(yīng)可供汽車行駛足夠里程，如400-600km。汽油箱由箱體、油箱蓋、油量指示傳感器等組成。為了保持油箱內(nèi)壓力正常，要求油箱在必要時能與大氣相通，為此一般采用裝有空氣閥和蒸汽閥的油箱蓋。

(2)汽油泵:用來將汽油從油箱中吸出，經(jīng)管路和汽油濾清器壓送到化油器的浮子室。汽油泵按驅(qū)動方式的不同，可分為機械驅(qū)動膜片式和電驅(qū)動式兩種。機械驅(qū)動膜片式汽油泵的構(gòu)造如圖3-39所示。它的工作情況是:上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)凸輪軸轉(zhuǎn)動，偏心輪凸起部位頂動搖臂，搖臂拉下泵膜拉桿，泵膜彈簧被壓縮，膜片下降。這時膜片上方的油室容積增大，產(chǎn)生吸力，使出油閥關(guān)閉、進油閥開啟，汽油從油箱內(nèi)被吸出，沿油管、汽油濾清器、經(jīng)濾網(wǎng)進入膜片上方油室。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)過一定角度不頂動搖臂時，泵膜彈簧伸張，頂動膜片上升，油室內(nèi)容積縮小，油壓增大，進油閥關(guān)閉、出油閥開啟，汽油從出油閥被壓送到化油器的浮子室里去。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

(3)化油器:化油器是燃料供給系的核心部分，其作用是根據(jù)發(fā)動機不同的工況要求，隨時供給發(fā)動機不同數(shù)量和不同比例的可燃混合氣?，F(xiàn)用簡單化油器(圖3-40)來說明化油器工作原理。汽油必須在蒸發(fā)后成為氣態(tài)，才能與空氣均勻混合。而要在很短時間內(nèi)(0.04-0.07s)形成混合氣體，必須用高速氣流將汽油霧化成極微小的油滴。因此，不論何種化油器，都在氣流通道內(nèi)設(shè)置“喉管”。當(dāng)發(fā)動機氣缸內(nèi)活塞下行時形成部分真空，外部空氣流經(jīng)簡單化油器突然變小的截面(喉管)時，流速增加，壓力降低由于喉管部的壓力小于浮子室壓力，汽油便從噴口流出，并被高速流過的空氣流粉碎成微小顆粒。這就等于增大了汽油的揮發(fā)面積，使汽油與空氣很快混合形成可燃混合氣。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

(二)汽油噴射式燃料供給系受到化油器基本工作原理的限制，化油器制造精度再高也難以達到精確計量和控制混合氣的理想比例。因此，利用電子控制系統(tǒng)精確控制燃料供給的系統(tǒng)應(yīng)運而生。汽油噴射系統(tǒng)發(fā)展時間還不太長，因而還在迅速改進提高中。汽油噴射系統(tǒng)可分為兩類，一類是缸外噴射，另一類是缸內(nèi)噴射。圖3-41和圖3-42是缸外噴射的兩種方式。前者為單點噴射，即汽油被噴入一個地點:圖3-41是在節(jié)氣門前)，故又稱中央噴射系統(tǒng)。圖3-42是將燃料噴向每一缸進氣門附近的進氣道內(nèi)，稱為多點汽油噴射。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

1.電控單點汽油噴射系統(tǒng)(SPI)

單點汽油噴射系統(tǒng)又稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)(簡稱TBI)或中央噴射系統(tǒng)(簡稱CFI)。這種汽油噴射系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布置上與化油器式發(fā)動機相似，即在多缸發(fā)動機上只用一個(或并列的兩個)噴油器，直接將汽油噴入節(jié)氣門上方的節(jié)氣門體中，燃油與空氣混合后，形成的混合氣通過進氣歧管分配至各個氣缸，其原理如圖3-41所示。單點汽油噴射系統(tǒng)的工作原理是，由ECU根據(jù)各種傳感器測得的發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)，計算出噴油量，在發(fā)動機每個氣缸進氣行程開始之前噴油一次，用噴油持續(xù)時間的長短來控制噴油量，噴射所需的壓力燃油由電動泵提供。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

2.電控多點汽油噴射系統(tǒng)(MPI)電控多點汽油噴射系統(tǒng)是一種將汽油噴射和點火控制結(jié)合起來的電子控制系統(tǒng)，對應(yīng)于每一個氣缸設(shè)置一個或多個噴油器。噴油器大多安裝于進氣門附近的進氣道內(nèi)。它的工作原理仍然是通過由各種傳感器測得的參數(shù)來確定發(fā)動機所處的工況，再根據(jù)ECU系統(tǒng)中儲存的數(shù)據(jù)，求出對應(yīng)于各種工況的點火提前角、噴油時刻和噴油持續(xù)時間的最佳值。該系統(tǒng)實現(xiàn)的各種功能是相互關(guān)聯(lián)的。與單點系統(tǒng)控制相比，多點汽油噴射系統(tǒng)具有更好的動態(tài)響應(yīng)。為了使發(fā)動機的性能更加完善，該系統(tǒng)除實現(xiàn)上述功能的裝置外，還裝有其他一些輔助裝置。圖3-42是目前用于國產(chǎn)桑塔納(Santana)2000型轎車上的電控多點噴射系統(tǒng)的布置簡圖。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)

3.缸內(nèi)汽油直接噴射系統(tǒng)(GDI)為了進一步提高汽油機的經(jīng)濟性，降低有害氣體排放，各汽車公司大力開發(fā)缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)。福特缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)(PROCO(圖3-43)燃用的是化學(xué)計量比均質(zhì)混合氣，并采用三效催化轉(zhuǎn)換器，采用斜屋頂式活塞頂部及雙頂置凸輪軸，發(fā)動機壓縮比達11.5,最大轉(zhuǎn)速6000r/min，利用渦流和紊流進行燃油與空氣的混合，因燃油在缸內(nèi)蒸發(fā)吸收一部分空氣熱量，使溫度下降，充量系數(shù)提高。這種燃燒系統(tǒng)的主要特點是:上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)(1)由于直接噴射，使缸內(nèi)充量得到冷卻，可以使用較大的壓縮比。(2)與進氣管單點噴射式汽油機相比，由于提高了燃油霧化質(zhì)量和降低了泵吸損失，低速時功率可增加5%-10%。(3)由于壓縮比的提高，部分負荷燃油消耗率降低5%;由于避免了燃油在進氣管道或進氣門處的附著，怠速時燃油消耗率降低12%。(4)若燃用稀混合氣，燃油消耗率可進一步下降。(5)與單點噴射式汽油機相比，NOx排放低、HC高。(6)可大幅度降低冷啟動時的HC排放。(7)穩(wěn)定工作的最大空燃比可達25:1。上一頁下一頁返回3.7內(nèi)燃機的燃料供給系統(tǒng)日本三菱公司缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)(圖3-44)是采用縱向直送氣口形成缸內(nèi)強烈的紊流，其紊流旋轉(zhuǎn)方向為順時針，這與通常的橫向過氣口產(chǎn)生的缸內(nèi)紊流方向正好相反，故稱之為反向紊流。燃燒室為半球屋頂形，借助于紊流運動形成火花塞周圍的濃混合氣，火花塞至燃燒室空間形成由濃至稀的混合氣分層現(xiàn)象，采用電磁式低壓旋流噴油器，噴射壓力5MPa。以實現(xiàn)合理的燃油霧化、貫穿以及油束擴散。此燃燒系統(tǒng)在部分負荷時燃用分層混合氣，全負荷時燃用均質(zhì)混合氣。上一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)3.8.1潤滑系的作用內(nèi)燃機工作時，所有產(chǎn)生相對運動的機件摩擦表面必然產(chǎn)生高溫和磨損。潤滑系的任務(wù)是將機油不斷地供給活塞和氣缸、曲軸頸和軸瓦等相對運動零件的摩擦表面，除了起潤滑、減小摩擦力和磨損作用外，機油還有助于活塞和氣缸壁的密封性。此外，機油把高溫部件的熱量帶走，協(xié)助冷卻，流動的機油沖洗摩擦表面的金屬屑末，延長使用壽命;并能減低零部件潤滑表面的銹蝕。下一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)內(nèi)燃機的潤滑方式有三種。第一種是壓力潤滑，將機油以一定的壓力送到摩擦面間隙內(nèi)，形成油楔，使兩摩擦表面分離，二者之間不會因接觸而產(chǎn)生磨損。采用這種潤滑方式的有主軸承、連桿軸承、凸輪軸承等。第二種潤滑方式是飛濺潤滑，它是利用運動零件(如曲軸連桿)激濺起來的油滴或油霧，或者利用噴射機油的油霧進行潤滑。采用這種潤滑方式的有氣缸壁、凸輪、氣門挺桿等。第三種潤滑方式是潤滑脂潤滑，給負荷不大的摩擦面定期加注潤滑脂(俗稱黃油)。采用這種潤滑方式的有水泵軸承等。上一頁下一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)3.8.2潤滑系的構(gòu)造和油路內(nèi)燃機潤滑系由機油泵、限壓閥、機油濾清器、機油散熱器、機油壓力表、油尺、油道等組成。汽車內(nèi)燃機潤滑系示意圖和機油循環(huán)路線如圖3-45和圖3-46所示。內(nèi)燃機工作時，機油泵將油底殼內(nèi)的機油由集濾器吸入泵內(nèi)，壓入粗濾器，濾去較大的雜質(zhì)，經(jīng)主油道分別流向上曲軸箱的分油道潤滑曲軸主軸承，再經(jīng)曲柄臂油道到連桿軸承;經(jīng)三條分油道潤滑凸輪軸承，然后潤滑搖臂和氣門;從連桿軸頸縫隙擠出的機油，隨同曲軸的轉(zhuǎn)動，甩向氣缸壁和活塞。飛濺在活塞內(nèi)表面的油滴，一部分被收集在連桿小頭的切槽內(nèi)潤滑活塞銷。各部分潤滑后的機油，最后流回油底殼。上一頁下一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)機油集濾器的功用是防止機油中較大的雜質(zhì)進入機油泵。集濾器的濾芯由金屬絲織成，浮筒將集濾器始終浮在液面上，防止機油盤底層雜質(zhì)被吸進集濾器。常用的機油泵有兩種類型，即齒輪式和轉(zhuǎn)子式。齒輪式機油泵由一對相互嚙合的齒輪組成，裝在一個密封的外殼內(nèi)。機油從入口處輸入，沿齒輪齒隙流過，再從另一端流出，油壓也隨之升高，見圖3-47。機油泵限壓閥裝在機油泵的輸出端。當(dāng)油路的油壓過高時，對機油泵和密封都不利，這時限壓閥柱塞(或鋼球)被頂開，機油經(jīng)限壓閥流回到油泵的進油口，從而使壓力下降到許用值，然后限壓閥關(guān)閉。上一頁下一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)粗濾器串聯(lián)在主油道前，它的作用是清除機油中的各種雜質(zhì)。其濾芯用一種經(jīng)樹脂處理的紙制成，這種濾芯無法清洗再用，因此要定期更換。機油濾清器旁通閥的作用是當(dāng)粗濾清器的濾芯被油泥堵塞時，機油壓力升高，機油直接推開旁通閥進入主油道，以免主油道斷油，保證內(nèi)燃機可靠潤滑。機油壓力、溫度傳感器通常裝在主油道上，且在駕駛室儀表板上顯示其值或范圍。裝傳感器的目的就是使駕駛員隨時掌握潤滑系的工作情況。如發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)及時排除。有的內(nèi)燃機為了防止油溫過高，在機油泵出口處還并聯(lián)有機油散熱器。上一頁下一頁返回3.8內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)3.8.3曲軸箱的通風(fēng)為了延長機油的使用期限，減少摩擦零件的磨損和腐蝕，防止發(fā)動機漏油，必須使內(nèi)燃機曲軸箱保持通風(fēng)，把漏入曲軸箱中的混合氣和廢氣從曲軸箱內(nèi)抽出。自曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣的通風(fēng)方式稱為自然通風(fēng);導(dǎo)入內(nèi)燃機進氣管內(nèi)的通風(fēng)方式稱為強制通風(fēng)?，F(xiàn)代汽車內(nèi)燃機曲軸箱一般都采用強制通風(fēng)(圖3-48)。這樣，可以將竄入曲軸箱內(nèi)的混合氣回收利用，提高發(fā)動機經(jīng)濟性。上一頁返回3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)3.9.1冷卻系的作用內(nèi)燃機工作時，由于混合氣燃燒產(chǎn)生大量熱量，最高溫度可達1800℃-2400℃。燃燒總熱能只有不到30%(汽油機)或40%(柴油機)轉(zhuǎn)為有效功，約有35%的熱能通過排氣系統(tǒng)排出，約有7%的熱能消耗于內(nèi)摩擦，有相當(dāng)多的熱能要向外界散發(fā)。如不及時對高熱件進行適當(dāng)冷卻就會導(dǎo)致機械零件材料強度下降，甚至因機件膨脹變形而卡死。此時會帶來機油變稀失去潤滑、混合氣密度下降、發(fā)動機功率減小等危害。當(dāng)然，過分的冷卻，會降低熱效率;且因機油鉆度過大，內(nèi)摩擦阻力增加等不利方面。因此冷卻系的任務(wù)就是保證內(nèi)燃機在最適宜溫度范圍內(nèi)工作。下一頁返回3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)冷卻方式通常有兩種，即風(fēng)冷式和水冷式。風(fēng)冷式就是將空氣吹向帶有散熱片的缸體和缸蓋，這種方式在摩托車內(nèi)燃機上應(yīng)用較多。水冷式就是利用冷卻水在內(nèi)燃機氣缸、燃燒室周圍的水套內(nèi)流動吸熱，帶走熱量，然后再流到散熱器，將熱量散發(fā)到空氣中，如此不斷循環(huán)。冷卻水的合適溫度為80℃-90℃。水溫過高、過低對內(nèi)燃機工作都不利。上一頁下一頁返回3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)3.9.2水冷卻系的構(gòu)造和簡單工作原理水冷卻系主要由散熱器、風(fēng)扇、水泵、節(jié)溫器、水套、百葉窗等組成，系統(tǒng)圖見圖3-49。1.散熱器散熱器的作用是將內(nèi)燃機水套內(nèi)流出熱水的熱量傳給大氣。散熱器由上、下貯水箱和散熱芯組成。散熱芯用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料(如鋁、銅等)制成。為增加通水部分金屬的散熱面積，將芯管做成橢圓形，且周圍加上金屬薄片。當(dāng)高速氣流經(jīng)過芯管和金屬薄片空隙時，就將表面的熱量帶走，起到了散熱作用。散熱器加水蓋帶有空氣-蒸汽閥。旨在提高水的沸點，防止沸騰。另外，當(dāng)散熱器內(nèi)壓力過低時，加水蓋上的空氣閥開啟，讓空氣或水從溢流箱流入。散熱器放水閥用于放出冷卻系統(tǒng)中的冷卻水，這對寒冬季節(jié)特別重要，以免散熱器或缸體凍裂。上一頁下一頁返回3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)2.水泵水泵的作用是強制冷卻水循環(huán)流動，達到加速冷卻內(nèi)燃機的目的。目前汽車發(fā)動機絕大多數(shù)使用的是離心式水泵。它主要是由固定的鑄鐵外殼和裝在軸上的旋轉(zhuǎn)葉輪組成。葉輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生離心力作用，使泵殼內(nèi)的水拋灑到泵殼四周，再從出水口被擠壓到氣缸體水套中去。同時，葉輪的中心部分形成低壓，水便從進水管流入補充，形成循環(huán)流動。3.風(fēng)扇風(fēng)扇安裝在散熱器之前或之后，由曲軸通過皮帶帶動或單獨由電動機驅(qū)動。風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的高速氣流，帶走了散熱器中冷卻水的熱量，達到散熱的目的。汽車內(nèi)燃機上采用風(fēng)扇離合器來控制風(fēng)扇的工作，以達到自動調(diào)節(jié)冷卻強度、節(jié)約燃料、降低內(nèi)燃機噪聲的目的。上一頁下一頁返回3.9內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)4.水溫表幫助駕駛員隨時了解行車過程中內(nèi)燃機的工作溫度。5.節(jié)溫器有折疊式和蠟式兩種類型，裝在氣缸蓋出水管口部位。節(jié)溫器的作用是控制流經(jīng)散熱器的水量。當(dāng)內(nèi)燃機溫度低時，主閥門關(guān)閉，讓冷卻水在水套和水泵之間進行小循環(huán)，不流入散熱器，使內(nèi)燃機溫度很快上升，此稱為小循環(huán);當(dāng)內(nèi)燃機的溫度升高時，節(jié)溫器主閥門自動打開，副閥門關(guān)閉，冷卻水通過散熱器，此稱為大循環(huán)。如此控制冷卻水的流向，使內(nèi)燃機保持正常的工作溫度80℃-90℃(圖3-50)。上一頁返回圖3-1曲柄連桿機構(gòu)不意圖返回圖3-2四沖程汽油機工作原理返回圖3-3四沖程柴油機示意圖返回圖3-4氣缸的排列(a)單列式(直列式);(b)V形;(c)對置式返回圖3-5廢氣渦輪增壓柴油機返回圖3-6(a)汽油機總體構(gòu)造返回圖3-6(b)汽油機總體構(gòu)造返回圖3-7機體與曲柄連桿機構(gòu)總成返回圖3-8氣缸套(a)干式;(b)濕式返回圖3-9汽油機燃燒室(a)半球形燃燒室;(b)浴盆形燃燒室;(c)楔形燃燒室返回圖3-10氣缸墊返回圖3-11活塞連桿紹1-第一道氣環(huán);2-第一道氣環(huán);3-組合油環(huán);4-活塞銷;5-活不;6-連桿;7-連桿螺栓;8-連桿軸瓦;9-連桿蓋返回圖3-12活寨1-頂部;2-頭部;3-銷座;4-裙部返回圖3-13氣環(huán)