第一篇 项目一 发动机基本工作原理与总体构造（课件）- 《汽车构造与拆装》同步教学（交通版）

汽车构造与拆装　　　　　　　　　　　 中等职业学校课程改革新教材 发动机基本工作原理与总体构造 项目一 曲柄连杆机构 项目二 配气机构 项目三 燃料供给系统 项目四 冷却与润滑系统 项目五 进、排气系统 项目六 汽车发动机 第一篇 传动系统 项目七 行驶系统 项目八 项目九 转向系统 制动系统 项目十 汽车底盘 第二篇 电源系统 项目十一 起动系统 项目十二 项目十三 点火系统 照明系统 项目十四 汽车电器设备 第三篇 第一篇 活塞连杆组故障诊断与修复 汽车发动机 5 项目一 活塞连杆组故障诊断与修复 发动机基本工作原理与总体构造 6 2024/6/24 发动机是汽车的动力来源，是汽车的心脏，在汽车上发挥着非常重要的作用。发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体的化学能通过燃烧转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能，并对外输出动力。发动机是由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以发动机的基本结构也就大同小异。本项目主要介绍汽油发动机的分类、工作原理、总体构造以及其总成附件的拆装等。 学习任务一 活塞连杆组故障诊断与修复 发动机总体构造认识 8 学习目标 完成本学习任务后，你应该能： 1.叙述发动机的类型； 2.叙述发动机的总体构造； 3.正确描述发动机的基本术语； 4.正确识别发动机各零部件。 任务描述 现需对一辆丰田卡罗拉汽车的发动机进行拆检与维修，在拆检前需要认识汽车总体构造、发动机零部件等，请根据任务清单完成对丰田卡罗拉汽车整体构造与发动机总体构造的认识。 资料收集 引导问题 １ 发动机有哪些分类方式? 是如何分类的? 发动机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以将其分成不同的类型。(１)按活塞运动方式分为往复活塞式发动机（图 １-１）和转子式发动机（图 １-２）。往复活塞式发动机在工作时，活塞在汽缸内做往复直线运动，利用曲柄连杆机构，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。转子式发动机的活塞相当于三角形的转子，在壳体内做偏心回转运动，直接将可燃混合气的燃烧膨胀转化为发动机的输出转矩。 资料收集 资料收集 (２)按照所用燃料方式分为柴油机、汽油机以及使用代用燃料，如压缩天然 气(ＣＮＧ)、甲醇、乙醇、液化石油气(ＬＰＧ)的发动机。 (３)按照行程分为四冲程发动机、二冲程发动机。曲轴旋转两圈(７２０°)，活塞在汽缸内做往复直线运动，共四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；曲轴旋转一圈(３６０°)，活塞在汽缸内做往复直线运动，共两个行程，完 成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。 (４)按照冷却方式分为水冷式发动机和风冷式发动机。现代汽车的发动机大多采用水冷方式，并且用冷却液作为冷却介质。 (５)按照汽缸数目分为单缸发动机和多缸发动机。 资料收集 (６)按照汽缸排列方式分为单列式(也称直列式)和多列式(图 １-３)。 若两列之间的夹角 < １８０°(一般为 ９０°)，称为 Ｖ 型发动机； 若两列之间的夹角 ＝ １８０°，称为对置式发动机(图 １-４)； 若发动机汽缸排列成四列，每列之间有一定夹角，称 为 Ｗ 型发动机。 资料收集 资料收集 (７)按照进气系统是否采用增压方式分为自然吸气发动机和增压发动机。 (８)按混合气着火方式分为点燃式发动机和压燃式发动机。汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式。 资料收集 引导问题 ２:发动机由哪些零部件组成? “两大机构、五大系统”分别指什么? 汽油机主要由“两大机构、五大系统”组成。 “两大机构”指曲柄连杆机构和配气机构， “五大系统”指燃油供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和起动系统。 柴油机采用压燃方式，所以柴油机没有点火系统。 资料收集 １. 曲柄连杆机构 由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。 (１)机体组。 机体组主要包括汽缸盖、汽缸垫、汽缸体、汽缸套和油底壳。 资料收集 (２)活塞连杆组和曲轴飞轮组。 活塞连杆组和曲轴飞轮组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。活塞连杆组在汽缸中做往复直线运动，将热能转化成机械能传递给曲轴。曲轴飞轮组做旋转运动，将连杆的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并通过飞轮将动力传递出去，从而对外输出动力。 资料收集 2.配气机构 配气机构根据发动机工作过程和各缸的工作顺序，定时地打开和关闭进、排气门，使空气及时充入汽缸，并及时从汽缸内排出废气。其主要由气门组和气门传动组两部分组成。由于凸轮轴所处位置不同，配气机构的零部件也有所不同。 资料收集 3.燃油供给系统 柴油机燃油供给系统分为空气供给系统和燃油供给系统。 （1）空气供给系统。 主要由空气滤清器、空气流量传感器、进气管、节气门总成、进气歧管等组成，带废气涡轮增压的发动机中还有废气涡轮机总成、中冷器。 资料收集 （2）燃油供给系统。 柴油机燃油供给系统由燃油箱、油泵、燃油分配管、喷油器等组成。其作用是根据发动机工况向汽缸内喷入适量的柴油，以调节发动机的输出功率和转矩。 资料收集 4.点火系统 点火系统的作用是根据发动机的工作状态，按照发动机的工作顺序，在适当的时刻供给火花塞足够能量的高压电，使其电极间产生火花，确保能点燃混合气，使发动机做功。 微机控制点火系统 资料收集 5.冷却系统 冷却系统有水冷式和风冷式两种。现代汽车一般采用水冷式。水冷式冷却系统主要由水泵、散热器、节温器、风扇、水套和冷却水管等组成。 作用是冷却高温零部件，通过冷却液循环流动，将吸收的热量散发到大气中去，以保证发动机正常工作。 发动机冷却系统 资料收集 6.润滑系统 润滑系统由机油泵、集滤器、机油滤清器和润滑油道等组成。 作用是润滑运动零部件表面，减轻磨损，并冷却和清洁摩擦零部件。 发动机润滑系统 资料收集 7.起动系统 起动系统由起动机及附属装置组成。 作用是使静止的发动机起动，并转入自行运转。 发动机起动系统 资料收集 引导问题3：发动机常用基本术语有哪些？ （1）上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到的最高位置。 （2）下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，一般指活塞下行到的最低位置。 （3）活塞行程S：活塞在上、下止点间的运行距离。 资料收集 （4）曲柄半径R：与连杆下端（即连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离（mm），显然，S=2R。曲轴每转一周，活塞移动两个行程。 资料收集 （5）汽缸工作容积Vh：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积（L）。 资料收集 （6）发动机排量VL：发动机所有汽缸工作容积之和（L）。 资料收集 （7）燃烧室容积Vc：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积（L）。 资料收集 （8）汽缸总容积Va：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为汽缸总容积（L），它等于汽缸工作容积与燃烧室容积之和，即： 资料收集 （9）压缩比ε：汽缸总容积与燃烧室容积的比值。压缩比表示活塞由下止点运行到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时汽缸内的气体压力和温度就越高，一般柴油机的压缩比为16～22。 计划与实施 引导问题１:完成本学习任务,需要使用的工具、量具及检测设备有哪些? 计划与实施 引导问题2：如何认识发动机总体构造？ （1）讨论并认识发动机结构图。 （2）从结构图上找到相应的名称，写在粘贴纸上。 （3）将粘贴纸上的发动机零部件名称粘贴在解剖的发动机总成上。 （4）注意观察解剖发动机上的零部件与结构图上有无差别。 （5）描述该零部件的安装位置和作用。 （6）认识完毕后收取纸条，恢复工位。 学习拓展 现有一台康明斯柴油发动机，请你判别康明斯柴油发动机构造并找出各部分零部件位置，说出该发动机与丰田卡罗拉汽车的发动机在结构上有何不同。 36 学习任务二 活塞连杆组故障诊断与修复 发动机外部附件拆装 37 学习目标 完成本学习任务后，你应该能： 1.正确描述四冲程汽油机的工作原理； 2.正确描述四冲程柴油机与四冲程汽油机的工作原理异同； 3.正确描述国产内燃机型号编制规则； 4.按正确步骤规范地拆装发动机各外部附件。 任务描述 一辆汽车在使用过程中，因出现发动机烧机油及气门响等现象而需进行发动机大修，对发动机解体前需要对其外部附件进行拆卸，请完成附件的拆装工作。 资料收集 引导问题1：四冲程发动机是如何工作的？ 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火后燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞做往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。 资料收集 四冲程汽油机工作原理图 资料收集 1.进气行程 活塞在曲轴的作用下，从上止点向下止点运动，进气门打开，排气门关闭。在活塞移动的过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点处，汽缸内气体压力小于大气压力p0，进气终点压力pa=（0.80～0.90）p0，如果是带增压装置的发动机，压力会高。进气终点温度Ta=340～400K，比汽油机低。 资料收集 2.压缩行程 活塞从下止点向上止点运动，进、排气门均关闭，容积不断减小，混合气被压缩。缸内混合气受压缩后，压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达800～2000kPa，温度达600～750K。 3.做功行程 当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放大量热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力达3000～6000kPa，温度达2200～2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，在做功行程，进气门、排气门均关闭。 资料收集 4.排气行程 排气门打开，活塞由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下排气。由于排气系统的阻力作用，排气上止点的压力稍高于大气压力，即p=(1.05～1.20)p0。排气终点温度T=900～1100K。 由此可见，在四冲程发动机的每一个工作循环中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是为做功行程做准备的。因此，进气行程、压缩行程和排气行程被称为“辅助行程”。 资料收集 引导问题2：四冲程柴油机与四冲程汽油机的工作原理有哪些异同？ 汽油发动机和柴油发动机的工作原理大体相同，工作循环都包括进气、压缩、做功、排气四个过程。它们的不同点如下： （1）汽油机进气时吸入的是混合气，混合气在汽缸外部的进气歧管中形成，而柴油机进气时吸入的是纯空气，混合气在汽缸内部形成。 （2）汽油机是点燃，在压缩终了时，由火花塞强制点火，有独立的点火系统；而柴油机是压燃，压缩终了时高温高压混合气发生自燃，无点火系统。 （3）柴油机的压缩比高于汽油机；由于汽油机是点燃点火，柴油机是压燃点火，所以每个工作循环的压力和温度不一致。 资料收集 引导问题3：国产内燃机型号编制规则是怎样的？ 1.内燃机型号的编制规则 为了便于内燃机的生产管理、使用与维修，我国对内燃机产品名称和型号编制进行了重新审定并颁布了《内燃机产品名称和型号编制规则》（GB/T 725—2008），主要内容如下： （1）内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，如汽油机、柴油机等。 （2）内燃机型号由阿拉伯数字(以下简称数字)、汉语拼音字母(以下简称字母)和国际通用的英文缩写字母组成。 资料收集 （3）内燃机型号由以下四部分组成： ①第一部分由产品系列代号、换代符号和地方及企业代号组成。该部分由制造商根据需要，选择相应的字母表示，但需经行业标准化归口单位核准、备案。 ②第二部分由汽缸数符号、汽缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。 ③第三部分由结构特征符号、用途特征符号和燃料符号组成。必要时，其他结构及用途符号允许制造商选用，但不得与本标准规定的字母重复。 ④第四部分为区分符号。同系列产品由于改进等需要区分时，允许制造商选用适当符号表示。第三部分与第四部分之间可用“—”分隔。 资料收集 内燃机的型号较简明，第二部分、第三部分规定的符号必须标出，但第一部分和第四部分要视情况而定。由国外引进的内燃机产品，若保持原结构性能不变,允许保留原产品型号。 资料收集 我国内燃机型号表示方法及其含义 资料收集 2.内燃机型号示例 （1）汽油机型号示例。 ①LE65F/P：单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。 ②462Q：四缸、直列、四冲程、缸径62mm、冷却液冷却、汽车用。 ③CA6102：六缸、直列、四冲程、缸径102mm、冷却液冷却、通用型，CA表示系列符号。 ④EQ6100—1：六缸、直列、四冲程、缸径100mm、冷却液冷却、通用型，1表示第一种改进产品，EQ表示系列符号。 资料收集 （2）柴油机型号示例。 ①195：单缸、四冲程、缸径95mm、冷却液冷却、通用型。 ②495Q：四缸、直列、四冲程、缸径95mm、冷却液冷却、汽车用。 ③YZ6102Q：六缸、直列、四冲程、缸径102mm、冷却液冷却、汽车用（YZ表示系列符号）。 ④12VE230ZCZ：12缸、V形、二冲程、缸径230mm、冷却液冷却、增压、船用主机、左机基本型。 计划与实施 引导问题 １:完成本学习任务,需要使用的工具、量具及检测设备有哪些? 计划与实施 引导问题2：车辆的哪些信息需要记录？ 计划与实施 引导问题3：怎样规范拆卸传动带？ （1）拆卸传动带前需先检查传动带，如目视检查传动带是否过度磨损，加强筋是否损坏等。如果发现任何损坏，则更换传动带。 （2）拆卸传动带前，须用记号笔标出旋转方向（如下图所示）。若传动带沿错误方向旋转，可能导致传动带断裂。安装时，应确保传动带正确座落在传动带轮槽内。 计划与实施 （3）松开发电机调整臂上的螺栓A和B，松开螺栓C，推动发电机，使传动带松开，然后拆下传动带。 拆卸传动带螺栓 推动发电机使传动带松开 取下传动带 计划与实施 注意：更换传动带时，必须使传动带的张力降到最低后，才能取出，严禁传动带在有高张力的情况下，利用非专业的工具硬性撬下来。 计划与实施 引导问题4：如何规范拆卸发电机、水泵、机油滤清器支架？ （1）拆卸发电机安装螺栓，拆下发电机。 （2）拆卸曲轴皮带轮。用SST（固定器）固定皮带轮就位并松开皮带轮螺栓，取下皮带轮螺栓；用SST（拉器）拆下曲轴皮带轮。 用 ＳＳＴ 固定皮带轮 用拉器拉出皮带轮 计划与实施 （3）拆下3个水泵螺栓，取下水泵及衬垫。 拆卸水泵螺栓 计划与实施 （4）拆卸机油滤清器支架螺栓，取下机油滤清器支架。 拆卸机油滤清器支架 计划与实施 引导问题5：如何规范拆卸进气歧管和排气歧管？ （1）拆下旁通水管，拆卸燃油分配管，拆下进气歧管。 拆下进气歧管 计划与实施 （2）拆下排气歧管隔热罩螺栓，取下隔热罩，拆下排气歧管支撑条，按照图中数字表示的顺序拆下排气歧管螺栓，取下排气歧管。 拆下隔热罩 拆下支撑条 拆下排气歧管 计划与实施 引导问题6：如何规范安装发动机外部附件？ 汽油发动机外部附件的安装，按拆卸时的相反顺序进行。 （1）安装新的排气歧管垫片，安装排气歧管。安装排气歧管支撑条，安装氧传器，安装排气歧管隔热罩。 （2）安装新的进气歧管密封圈，安装进气歧管。安装旁通水管，安装通风软管。 （3）安装机油滤清器支架总成。 （4）安装水泵总成。 （5）安装曲轴皮带轮。 （6）安装发电机。 计划与实施 （7）安装传动带。注意传动带安装方向，套上传动带，安装时，应确保传动带正确座落在传动带轮槽内。 传动带安装位置 计划与实施 （8）调整传动皮带。通过调整传动螺栓C来调节传动带的张紧力，随后紧固螺栓A和B，其中，螺栓A的力矩为19N·m，螺栓B的力矩为43N·m。 （9）检查传动皮带的张紧度是否符合要求。有经验法和仪器法两种检查方法。 经验法，用手指以98N的压力按压传动带中部，使传动带产生适当挠度变形，用直尺量取变形量。 仪器法，旋转张紧力计上的重置杠杆来重置针阀，使指针归零，找到传动带张力度检测点，握紧张紧力计上的把手和手柄，将张紧力计安装到传动带上，将手松开后，指针指示值显示传动带张紧力的大小。 经验法 仪器法 1-张力计；2-传动带 学习拓展 一辆装载康明斯柴油发动机的汽车在使用过程中，因连杆异响等需进行发动机大修，对发动机进行解体前需要对其外部附件进行拆卸，请完成附件的拆装工作。 65 谢谢观看！ $$