教學(xué)目的與要求：

掌握內(nèi)燃機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理；

重點、難點：

能以性能指標(biāo)為主線，了解到與性能指標(biāo)密切相關(guān)的工作過程（循環(huán)、進(jìn)氣、排氣、燃燒工程），分析影響性能指標(biāo)的主要因素，找出提高內(nèi)燃機(jī)性能的基本規(guī)律和技術(shù)措施。

7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)基本概念內(nèi)燃機(jī)是一種將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的熱力發(fā)動機(jī)。它是將燃料和空氣混合成可燃混合氣，在氣缸內(nèi)燃燒變成熱能，再通過一定的機(jī)構(gòu)使之變成機(jī)械能。由于燃料的燃燒是在產(chǎn)生動力的空間（通常為氣缸）中進(jìn)行的，因此它被稱為內(nèi)燃機(jī)。7/24/2023外燃機(jī)與內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)：燃料在機(jī)器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機(jī)器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出的熱力發(fā)動機(jī)。如蒸汽機(jī)。內(nèi)燃機(jī)：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出的熱力發(fā)動機(jī)。如活塞式內(nèi)燃機(jī)。二、內(nèi)燃機(jī)基本概念7/24/2023外燃機(jī)與內(nèi)燃機(jī)比較外燃機(jī)體積大，重量重，熱效率低；內(nèi)燃機(jī)熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好;二、內(nèi)燃機(jī)基本概念7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（1）液體燃料發(fā)動機(jī)：汽油機(jī)（gasolineengine）；柴油機(jī)（dieselengine）。（2）氣體燃料發(fā)動機(jī)：壓縮天然氣發(fā)動機(jī)（CNG）；液化石油氣發(fā)動機(jī)（LPG）。

7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（3）按冷卻方式分類：水冷，風(fēng)冷7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（4）按點火方式分：（1）點燃式（如汽油機(jī)、氣體燃料發(fā)動機(jī)）；（2）壓燃式（如柴油機(jī)）。（5）按進(jìn)氣方式分：（1）自然吸氣式發(fā)動機(jī)（非增壓式發(fā)動機(jī)）；（2）強(qiáng)制吸氣式（增壓式發(fā)動機(jī)）。7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（6）按氣缸排列方式分：直立式發(fā)動機(jī)（1）單列發(fā)動機(jī)平臥式發(fā)動機(jī)

V型發(fā)動機(jī)（2）雙列發(fā)動機(jī)水平對置式發(fā)動機(jī)。7/24/2023直列四缸發(fā)動機(jī)（1）直列式：多用于六缸以下的發(fā)動機(jī)。

（2）V型式：它縮短了發(fā)動機(jī)的長度和高度，多用于八缸以上的發(fā)動機(jī)。

（3）對置式：是V型的特殊形式。二、內(nèi)燃機(jī)的分類7/24/20237/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（7）按完成一個工作循環(huán)所需的沖程數(shù)：四沖程，二沖程四行程內(nèi)燃機(jī)：把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)；7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類（7）按完成一個工作循環(huán)所需的沖程數(shù)：四沖程，二沖程二行程內(nèi)燃機(jī)：把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)。目前發(fā)動機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。7/24/2023二、內(nèi)燃機(jī)的分類方法（8）按汽缸數(shù)目：單缸機(jī)，多缸機(jī)。僅有一個氣缸的發(fā)動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個以上氣缸的發(fā)動機(jī)稱為多缸發(fā)動機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機(jī)。現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。7/24/20231)上止點：活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常指活塞最高位置。2)下止點：活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞的最低位置。3)活塞沖程（Ｓ）：上下兩止點之間的距離。4)曲柄半徑（Ｒ）：與連桿下端相連的曲柄銷中心到曲柄回轉(zhuǎn)中心的距離。顯然：Ｓ＝2Ｒ三、基本術(shù)語7/24/20235)氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。6)燃燒室容積（VC）：活塞在上止點時，活塞上方的空間叫燃燒室，其容積叫燃燒室容積7)氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點時，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e。三、基本術(shù)語7/24/20238)壓縮比（ε）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比。一般汽油機(jī)壓縮比約為6-10，柴油機(jī)的壓縮比約為15-22.9)內(nèi)燃機(jī)排量（VL）：內(nèi)燃機(jī)所有氣缸工作容積之和。三、基本術(shù)語7/24/2023汽油發(fā)動機(jī)組成示意圖氣缸蓋氣缸體活塞連桿曲軸油底殼進(jìn)氣門火花塞排氣門曲軸箱氣缸蓋氣缸體活塞連桿曲軸油底殼進(jìn)氣門噴油器排氣門曲軸箱柴油發(fā)動機(jī)組成示意圖四、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理7/24/2023（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理1、化油器式汽油機(jī)：

汽油和空氣在化油器內(nèi)混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機(jī)氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——傳統(tǒng)式。1-空氣濾清器；2-針閥；3-浮子；4-噴嘴；5-喉管；6-節(jié)氣門；7-進(jìn)氣歧管；8-量孔；9-浮子室；10-進(jìn)氣預(yù)熱套管；11-進(jìn)氣門7/24/2023（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理2、汽油噴射式汽油機(jī)：

（1）進(jìn)氣管內(nèi)噴射：將汽油噴射入進(jìn)氣管內(nèi)，同空氣混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機(jī)氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——（現(xiàn)代轎車電控汽油噴射式汽油機(jī)）。7/24/2023（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理2、汽油噴射式汽油機(jī)：

（2）氣缸內(nèi)直接噴射：將汽油直接噴射入氣缸內(nèi)同空氣混合成可燃混合氣并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功——（未來發(fā)展）。7/24/2023

在發(fā)動機(jī)內(nèi)，每一次將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能都必須經(jīng)過吸入空氣、壓縮和輸入燃料，使之點火燃燒而膨脹作功，然后將生成的廢氣排除這樣一系列連續(xù)過程，稱為一個工作循環(huán)。...（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理7/24/2023吸氣沖程（0~180CA）汽油和空氣

活塞由上止點向下止點運(yùn)動，活塞上方氣缸容積增大，形成一定真空，此時排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，可燃混合氣由化油器經(jīng)進(jìn)氣管、進(jìn)氣門吸入氣缸，歷時一個活塞沖程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°轉(zhuǎn)角。（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理7/24/2023壓縮沖程（180~360CA）

為了使可燃混合氣能迅速燃燒，使發(fā)動機(jī)發(fā)出更大功率，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，密度加大，溫度升高。此時，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞從下止點向上止點移動，曲軸旋轉(zhuǎn)180CA。（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理7/24/2023做功沖程（0~180CA）進(jìn)、排氣門仍關(guān)閉。當(dāng)壓縮沖程接近終了時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，放出大量的熱能，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度迅速增加，推動活塞向下運(yùn)動，并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理7/24/2023排氣沖程（180~360CA）燃燒后的廢氣

當(dāng)膨脹接近終了時，排氣門打開，靠廢氣的壓力進(jìn)行自由排氣（排氣門開啟時廢氣壓力與大氣壓力之比大于臨界壓力比），大部分廢氣自行排出。活塞到達(dá)下止點后再向上止點移動，繼續(xù)將廢氣強(qiáng)制排到大氣中。（一）四沖程汽油機(jī)基本工作原理7/24/2023（二）四沖程柴油機(jī)工作原理

四沖程柴油機(jī)每個工作循環(huán)也經(jīng)歷吸氣、壓縮、作功、排氣四個沖程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。柴油的粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，不可能用氣缸外部的化油器進(jìn)行霧化，因此不可能采用氣缸外部形成可燃混合氣的方法，唯有在高溫、高壓的氣缸內(nèi)采用高壓噴射才能將柴油在很短的時間內(nèi)完全霧化。柴油的自燃溫度比汽油低，因此，可燃混合氣的著火方式可采用自燃（壓燃）方式，與汽油機(jī)的點燃方式不同（否則會產(chǎn)生爆炸性燃燒，使柴油機(jī)工作粗暴）。7/24/2023吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程空氣燃燒后的廢氣（二）四沖程柴油機(jī)工作原理7/24/2023想想議議：汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有什么相同點，有什么不同點？相同點不同點7/24/20231．基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。2．每個工件循環(huán)都經(jīng)歷四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3．四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成。4．一個工作沖程中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周，做功一次。相同點7/24/2023不同點1．構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。2.著火方式不同：汽油機(jī)是點燃式，柴油機(jī)是壓燃式；3.可燃混合氣形成方式不同：汽油機(jī)是氣缸外部化油器內(nèi)均勻混合（傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)代轎車進(jìn)氣管內(nèi)電控汽油噴射式），柴油機(jī)是氣缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)不均勻混合；（均勻性體現(xiàn)在燃料的蒸發(fā)性、混合氣形成時間的長短）4.發(fā)動機(jī)功率調(diào)節(jié)方式不同：汽油機(jī)是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小改變可燃混合氣的數(shù)量而改變發(fā)動機(jī)功率的大小，屬“量”的調(diào)節(jié)；柴油機(jī)是通過改變噴油泵每循環(huán)的供油量即改變每循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量，從而改變可燃混合氣的濃度而改變發(fā)動機(jī)功率的大小，屬“質(zhì)”的調(diào)節(jié)。7/24/20237/24/2023柴油機(jī)與汽油機(jī)性能比較：汽油機(jī)具有轉(zhuǎn)速高（轎車高達(dá)5000~6000r/min）、質(zhì)量小、工作柔和、起動容易、制造成本低和維修方便等優(yōu)點，不足之處是燃油消耗率較高，燃油經(jīng)濟(jì)性較差，適用于汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上面；柴油機(jī)燃油消耗率較汽油機(jī)低30%左右，且柴油價格低，所以燃油經(jīng)濟(jì)性好，而且輸出扭矩較大，但冷起動困難、工作粗暴、工作轉(zhuǎn)速較低（一般4000r/min以下）、制造成本高、維修困難，適用于載重汽車、工程機(jī)械、坦克上面。7/24/2023（三）二沖程發(fā)動機(jī)工作原理1、二沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán):是在兩個活塞沖程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。2、二沖程汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點：

二沖程汽油機(jī)采用曲軸箱掃氣，曲軸箱是密封的，對多缸機(jī)而言，各曲柄軸室相互之間是密封的，氣缸壁上開有矩形掃氣口、排氣口和進(jìn)氣口（右圖所示最早的活塞閥進(jìn)氣方式）。7/24/20233、二沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)：（1）第一沖程：

活塞自下止點開始向上止點移動，曲軸箱內(nèi)在上一沖程中被預(yù)壓縮的新鮮可燃混合氣自氣缸壁上的掃氣口繼續(xù)向氣缸內(nèi)掃氣，活塞頂將掃氣口關(guān)閉后，由于排氣口仍未關(guān)閉，氣缸內(nèi)的新鮮可燃混合氣被活塞強(qiáng)行從排氣口擠出，此謂燃料的過后排氣損失，不可避免；由于掃氣過程中或多或少有新氣與廢氣的混合，存在燃料的掃氣損失，因此，二沖程汽油機(jī)的燃油消耗率遠(yuǎn)較四沖程汽油機(jī)的高，HC排放嚴(yán)重。（1）第一沖程（掃氣口關(guān)閉）（三）二沖程發(fā)動機(jī)工作原理7/24/2023

（2）第一沖程：

排氣口關(guān)閉后，氣缸內(nèi)才開始真正的壓縮，活塞上移到接近上止點時，火花塞點火，點燃被壓縮的可燃混合氣。掃氣口關(guān)閉后，隨著活塞的上移，曲軸箱內(nèi)形成一定真空，當(dāng)活塞底端打開氣缸壁上的進(jìn)氣口，曲軸箱內(nèi)開始進(jìn)氣，直至活塞運(yùn)動到上止點，此時，進(jìn)氣口全開，曲軸箱容積最大。（2）第一沖程（進(jìn)氣口開啟）（三）二沖程發(fā)動機(jī)工作原理7/24/2023（3）第二沖程（燃燒膨脹做功）（3）第二沖程：

著火后，高溫、高壓燃?xì)馀蛎浧仁够钊麖纳现裹c向下止點移動，進(jìn)氣口逐漸關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始被預(yù)壓縮。

（三）二沖程發(fā)動機(jī)工作原理7/24/2023（4）第二沖程：

當(dāng)活塞頂打開排氣口時，缸內(nèi)壓力仍有0.3~0.6MPa，故大部分廢氣以音速從缸內(nèi)排出，當(dāng)活塞頂打開掃氣口時，缸內(nèi)壓力已降低到低于曲軸箱內(nèi)壓力，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始掃入氣缸，并向排氣口驅(qū)除剩余廢氣。活塞到達(dá)下止點時，排氣口和掃氣口全開，曲軸箱容積最小。（4）第二沖程（排氣口，掃氣口開啟）（三）二沖程發(fā)動機(jī)工作原理7/24/2023自然吸氣增壓7/24/2023二沖程汽油機(jī)與四沖程汽油機(jī)比較1、理論上同樣發(fā)動機(jī)排量、同樣工作轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)其功率應(yīng)等于四沖程汽油機(jī)的二倍，實際上由于實際壓縮比小于名義壓縮比，氣缸內(nèi)進(jìn)氣不足（進(jìn)氣時間短，存在過后排氣和掃氣損失），只等于1.5~1.6倍。2、二沖程汽油機(jī)沒有配氣機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，容易維修。3、二沖程汽油機(jī)作功間隔短，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，飛輪轉(zhuǎn)動慣量小，容易上高速。4、二沖程汽油機(jī)燃油消耗率遠(yuǎn)較四沖程汽油機(jī)的燃油消耗率高，HC等排放嚴(yán)重。7/24/2023二沖程汽油機(jī)與四沖程汽油機(jī)比較5、二沖程汽油機(jī)由于燃油消耗率高、HC等排放嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)性差而逐漸淘汰出摩托車用市場，但軍用小型無人航空飛行器卻因其體積小、重量輕、單位氣缸工作容積輸出功率大而仍被看好，但要解決電控汽油噴射技術(shù)甚至廢氣渦輪增壓技術(shù)。7/24/2023五、內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造內(nèi)燃機(jī)由“兩大機(jī)構(gòu)”和“五大系統(tǒng)”組成：★兩大機(jī)構(gòu)：1、曲軸連桿機(jī)構(gòu)和機(jī)體組件；2、配氣機(jī)構(gòu)。★五大系統(tǒng)：1、冷卻系；2、潤滑系；3、燃料供給系；4、點火系；5、起動系。7/24/2023機(jī)體組機(jī)體組主要由機(jī)體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋以及油底殼等組成。7/24/2023機(jī)體組是氣缸體與曲軸箱的連鑄體。機(jī)體是發(fā)動機(jī)的支架，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體。氣缸蓋用來封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。另外，氣缸蓋和機(jī)體內(nèi)的水道和油道以及油底殼又分別是冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。機(jī)體組7/24/2023機(jī)體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，且耐磨損和耐腐蝕，并應(yīng)對氣缸進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，以免機(jī)體損壞和變形。機(jī)體一般用高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。最近，在轎車發(fā)動機(jī)上采用鋁合金機(jī)體的越來越普遍。機(jī)體的構(gòu)造與氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。機(jī)體組7/24/2023

曲軸連桿機(jī)構(gòu)由活塞、活塞環(huán)、連桿組、曲軸、飛輪等組成。1、曲軸連桿機(jī)構(gòu)7/24/2023活塞連桿組第1道氣環(huán)第2道氣環(huán)組合油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋活塞：活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。此外活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。7/24/2023活塞環(huán)：氣環(huán)的主要功用是密封和傳熱。保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸內(nèi)的可燃混合氣和高溫燃?xì)饴┤肭S箱，并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁，避免活塞過熱。油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機(jī)油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。7/24/2023連桿組：包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等零件。連桿組的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。7/24/2023曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。7/24/2023飛輪：對于四沖程內(nèi)燃機(jī)來說，每四個活塞沖程作功一次，即只有作功沖程作功，而排氣、進(jìn)氣和壓縮三個沖程都要消耗功。因此，曲軸對外輸出的轉(zhuǎn)矩呈周期性變化，曲軸轉(zhuǎn)速也不穩(wěn)定。為了改善這種狀況，在曲軸后端裝置飛輪。除此之外，飛輪還是摩擦式離合器的主動件.飛輪的作用就是

①儲存作功沖程時的動能，克服活塞上行時的壓縮負(fù)功，維持工作循環(huán)周而復(fù)始，并使曲軸轉(zhuǎn)速均勻。②飛輪的另一作用就是通過飛輪上的齒圈起起動和輸出機(jī)械能的作用。7/24/2023

曲軸連桿機(jī)構(gòu)功用：曲軸連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機(jī)構(gòu)，用來傳遞力和改變運(yùn)動方式。工作中，曲軸連桿機(jī)構(gòu)在作功沖程中把活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，對外輸出動力，而在其他三個沖程中，即進(jìn)氣、壓縮、排氣沖程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運(yùn)動。總的來說曲軸連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)借以產(chǎn)生并傳遞動力的機(jī)構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。7/24/2023兩大機(jī)構(gòu)

2、配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)：其作用是按照內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的次序，定時向氣缸供給新鮮空氣（或混合氣體），并將燃燒后的廢氣定時排出氣缸，以保證內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。排氣門搖臂液力挺柱凸輪軸7/24/2023組成：進(jìn)氣門、排氣門、進(jìn)排氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)（凸輪軸正時齒輪、凸輪軸、挺桿、推桿、搖臂等）7/24/20231）配氣機(jī)構(gòu)的型式 (1)氣門布置方式氣門側(cè)置式氣門位于氣缸體側(cè)面稱為氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)，由凸輪、挺柱、氣門和氣門彈簧等組成。省去了推桿、搖臂等零件，簡化了結(jié)構(gòu)。因為它的進(jìn)、排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進(jìn)排氣門阻力較大，發(fā)動機(jī)的動力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。

7/24/20231）配氣機(jī)構(gòu)的型式 (1)氣門布置方式氣門頂置式氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。其特點，進(jìn)氣阻力小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，氣流攪動大，能達(dá)到較高的壓縮比，目前國產(chǎn)的汽車發(fā)動機(jī)都采用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)。

7/24/2023(2)凸輪軸布置方式 凸輪軸下置式，主要缺點是氣門和凸輪軸相距較遠(yuǎn)，因而氣門傳動另件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，發(fā)動機(jī)高度也有所增加。

7/24/2023(2)凸輪軸布置方式 凸輪軸中置，凸輪軸位于氣缸體的中部由凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去推桿，這種結(jié)構(gòu)稱為凸輪軸中置配氣機(jī)構(gòu)。

7/24/2023(2)凸輪軸布置方式凸輪軸上置,凸輪軸布置在氣缸蓋上。凸輪軸上置有兩種結(jié)構(gòu)，一是凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門，這樣既無挺柱，又無推桿，往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量大大減小，此結(jié)構(gòu)適于高速發(fā)動機(jī)。另一種是凸輪軸直接驅(qū)動氣門或帶液力挺柱的氣門，此種配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量更小，特別適應(yīng)于高速強(qiáng)化發(fā)動機(jī)。

7/24/2023(3)凸輪軸傳動方式

凸輪軸下置，中置的配氣機(jī)構(gòu)大多采用圓柱形正時齒輪傳動，一般從曲軸到凸輪軸只需一對正時齒輪傳動，若齒輪直徑過大，可增加一個中間齒輪。為了嚙合平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多用斜齒。

鏈條與鏈輪的傳動適用于凸輪軸上置的配氣機(jī)構(gòu)，但其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動。近年來高速汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用齒形皮帶來代替?zhèn)鲃渔渹鲃樱肼曅　⒐ぷ骺煽俊⒊杀镜汀?/p>

7/24/2023（4）氣門數(shù)目及氣道布置 一般發(fā)動機(jī)都采用每缸兩個氣門，即一個進(jìn)氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。為了改善換氣，在可能的條件下，應(yīng)盡量加大氣門的直徑，特別是進(jìn)氣門的直徑。但是由于燃燒室尺寸的限制，氣門直徑最大一般不能超過氣缸直徑的一半。當(dāng)氣缸直徑較大，活塞平均速度較高時，每缸一進(jìn)一排的氣門結(jié)構(gòu)就不能保證良好的換氣質(zhì)量。因此，在很多新型汽車發(fā)動機(jī)上多采用每缸四個氣門結(jié)構(gòu)。即兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門。

7/24/20232）配氣相位(valvetiming)（1）定義：配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間，通常用環(huán)形圖表示-配氣相位圖。

（2）理論上的配氣相位分析

理論上講進(jìn)、壓、功、排各占180°，也就是說進(jìn)、排氣門都是在上、下止點開閉，延續(xù)時間都是曲軸轉(zhuǎn)角180°。但實際表明，簡單配氣相位對實際工作是很不適應(yīng)的，它不能滿足發(fā)動機(jī)對進(jìn)、排氣門的要求。

原因：

①氣門的開、閉有個過程

開啟總是由小→大

關(guān)閉總是由大→小

隨著活塞的運(yùn)動,會造成進(jìn)氣不足、排氣不凈。7/24/2023②發(fā)動機(jī)速度的要求

實際發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短。當(dāng)轉(zhuǎn)速為5600轉(zhuǎn)／分時，一個行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是轉(zhuǎn)速為1500r/min，一個行程也只有0.02s，這樣短的進(jìn)氣或排氣過程，使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣不足，排氣不凈。可見，理論上的配氣相位不能滿足發(fā)動機(jī)進(jìn)飽排凈的要求，那么，實際的配氣相位又是怎樣滿足這個要求的呢？7/24/2023（3）實際的配氣相位分析

為了便進(jìn)氣充足，排氣干凈：a.從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)外（如增大進(jìn)、排氣管道）；b.從配氣相位上想點辦法：氣門能否早開晚閉，延長進(jìn)、排氣時間。7/24/2023①氣門早開晚閉的可能從示功圖中可以看出，活塞到達(dá)進(jìn)氣下止點時，由于進(jìn)氣吸力的存在，氣缸內(nèi)氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進(jìn)氣；另外，此時進(jìn)氣流還有較大的慣性。由此可見，進(jìn)氣門晚關(guān)可以增加進(jìn)氣量。

進(jìn)氣門早開，可使進(jìn)氣一開始就有一個較大的通道面積，可增加進(jìn)氣量。

在作功行程快要結(jié)束時，排氣門打開，可以利用作功的余壓使廢氣高速沖出氣缸，排氣量約占50%。排氣門早開，勢必造成功率損失，但因氣壓低，損失并不大，而早開可以減少排氣所消耗的功,又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。從示功圖上還可以看出，活塞到達(dá)上止點時，氣缸內(nèi)廢氣壓力仍然高于外界大氣壓，加之排氣氣流的慣性，排氣門晚關(guān)可使廢氣排得更凈一些。

7/24/2023氣門可以實現(xiàn)早開晚關(guān)那么氣門早開晚關(guān)對發(fā)動機(jī)實際工作的影響：

進(jìn)氣門早開：增大了進(jìn)氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。

進(jìn)氣門晚關(guān)：延長了進(jìn)氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。

排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。

排氣門晚關(guān)：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。7/24/2023②氣門重疊

由于進(jìn)氣門早開，排氣門晚關(guān)，勢必造成在同一時間內(nèi)兩個氣門同時開啟。把兩個氣門同時開啟時間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角叫作氣門重疊角。在這段時間內(nèi)，可燃混合氣和廢氣是否會亂串呢？第三節(jié)配氣相位和氣門間隙

不會的，這是因為：

進(jìn)、排氣流各自有自己的流動方向和流動慣性，而重疊時間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會隨同廢氣排出，廢氣也不會經(jīng)進(jìn)氣門倒流入進(jìn)氣管，而只能從排氣門排出；

進(jìn)氣門附近有降壓作用，有利于進(jìn)氣。

7/24/2023

③進(jìn)、排氣門的實際開閉時刻和延續(xù)時間

a、實際進(jìn)氣時刻和延續(xù)時間：在排氣行程接近終了時，活塞到達(dá)上止點前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點還差一個角度α，進(jìn)氣門便開始開啟，進(jìn)氣行程直到活塞越過下止點后β時，進(jìn)氣門才關(guān)閉。整個進(jìn)氣過程延續(xù)時間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°+α+β。α－進(jìn)氣提前角一般α=10°～30°

β－進(jìn)氣延遲角一般β=40°～80°

所以進(jìn)氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°7/24/2023

a、實際排氣時刻和延續(xù)時間：同樣，作功行程接近終了時，活塞在下止點前排氣門便開始開啟，提前開啟的角度γ一般為40°～80°，活塞越過下止點后δ角排氣門關(guān)閉，δ一般為10°～30°，整個排氣過程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180°+γ+δ。

γ-排氣提前角一般γ=40°～80°

δ-進(jìn)氣延遲角一般δ=10°～30°

所以排氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°

氣門重疊角α+δ=20°～60°

從上面的分析，可以看出實際配氣相位和理論配氣相位相差很大，實際配氣相位，氣門要早開晚關(guān)，主要是為了滿足進(jìn)氣充足，排氣干凈的要求。但實際中，根據(jù)各種車型，經(jīng)過實驗的方法確定，由凸輪軸的形狀、位置及配氣機(jī)構(gòu)來保證。7/24/2023作用：將汽油和空氣混合成可燃混合氣供入氣缸，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。五大系統(tǒng)

1、燃料供給系7/24/20237/24/2023功用：保證按規(guī)定時刻及時點燃?xì)飧字斜粔嚎s的混合氣。組成：蓄電池、點火線圈、點火控制器、分電器、火花塞等。五大系統(tǒng)

2、點火系7/24/2023

傳統(tǒng)蓄電池點火系統(tǒng)以蓄電池和發(fā)電機(jī)為電源，借點火線圈和分電器的作用，將電源提供的6V、12V或24V的低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姡偻ㄟ^分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣。傳統(tǒng)蓄電池點火系統(tǒng)由于存在產(chǎn)生的高壓電比較低、高速時工作不可靠、使用過程中需經(jīng)常檢查和維護(hù)等缺點，目前正在逐漸被電子點火系統(tǒng)和微機(jī)控制點火系統(tǒng)所取代。點火系統(tǒng)：蓄電池點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)7/24/2023電子點火系統(tǒng)：以蓄電池和發(fā)電機(jī)為電源，借點火線圈和由半導(dǎo)體器件(晶體三極管)組成的點火控制器將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姡偻ㄟ^分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣。7/24/2023作用：把受熱機(jī)件的熱量散到大氣中去，保證發(fā)動機(jī)在正常溫度下工作。組成：水泵、散熱器、水套、風(fēng)扇等。五大系統(tǒng)

3、冷卻系7/24/2023冷卻系冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷，如果把發(fā)動機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用的是水冷系。7/24/2023冷卻系強(qiáng)制循環(huán)式水冷卻系示意圖

橫流式散熱器1-上水室；2-進(jìn)水管；3-散熱器芯；4-散熱器蓋；5-下水室；6-出水管

7/24/2023冷卻系離心式水泵示意圖1-水泵殼體；2-葉輪；3-進(jìn)水管；4-出水管

7/24/2023冷卻系發(fā)動機(jī)過熱的危害：

1)降低充氣效率，使發(fā)動機(jī)功率下降；2)早燃和爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成早期損壞；3)運(yùn)動件的正常間隙被破壞，運(yùn)動阻滯，磨損加劇，甚至損壞；4)潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；5)零件的機(jī)械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。7/24/2023冷卻系發(fā)動機(jī)過冷的危害:1)進(jìn)入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低，可燃混合氣品質(zhì)差，使點火困難或燃燒遲緩，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降，燃料消耗量增加。2)燃燒生成物中的水蒸汽易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類，加重了對機(jī)體和零件的侵蝕作用；3)未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(氣缸壁、活塞、活塞環(huán)等)上的油膜，使零件磨損加劇。

7/24/2023作用：將潤滑油供給作相對運(yùn)動的零件以減少它們之間的摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，并部分地冷卻摩