发动机机械结构(中文)

CopyrightbyHyundaiMotorCompany.Allrightsreserved.发动机机械结构讲课顺序目录1.概述2.机体组件3.配气机构4.润滑系统5.冷却系统6.进气系统和排气系统火力电力风力水力/蒸汽转换成机械能概述汽车动力源概述燃油空气混和气进气行程压缩行程点火做功行程内燃机发动机必备条件舒适性便利性紧凑性低排放应答性概述概述发动机分类柴油发动机-压燃方式汽油发动机-火花点燃方式安装方式气缸排列方式气缸数工作方式Front发动机Front驱动Front发动机Rear驱动Mid发动机Rear驱动Rear发动机Rear驱动直列发动机V-发动机对置式发动机4-缸发动机6-缸发动机纵置横置冷却水冷风冷工作行程四行程二行程气门机构凸轮轴上置式(OHC)气门顶置式(OHV)排气量：V(cm³)行程：S(cm)内径：D(cm)V=3.14xD²xS内径(cm)行程(cm)高压缩比=高功率气缸容积燃烧室容积压缩比86mm75mmShortstroke84mm88mmLongstroke概述排气量和压缩比气缸容积燃烧室容积发动机功率和扭矩75kg1min1sec.Nm2500rpm5000Nm燃烧压力rpmkWNmrpm柴油发动机汽油发动机概述活塞曲轴1.进气2.压缩3.做功4.排气4行程工作循环概述4行程工作循环概述机体组件将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。作用承受机械载荷：1、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力2、汽车行驶中产生的冲击力。组成1、机体组2、曲轴飞轮组3、活塞连杆组曲轴箱通风冷却水套气缸盖凸轮轴进气歧管进气口气门油底壳曲轴飞轮间隙调节器机油泵和收集器连杆气缸套曲轴箱活塞排气口摇臂轴活塞销排气歧管发动机组成部件机体组件发动机截面图机体组件平分式龙门式冷却水套气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱气缸体类型平分式：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。龙门式：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。机体组件气缸体整体式镶嵌式湿式镶嵌式干式整体式：气缸直接镗在气缸体上，强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。镶嵌式湿式外壁直接与冷却水接触。散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套，易漏水。镶嵌式干式外壁不直接与冷却水接触。强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。机体组件曲轴飞轮组机体组件飞轮活塞活塞环组连杆活塞销连杆轴承曲轴轴承曲轴轴颈机体组件曲轴曲轴销主轴颈平衡块机油通道轴瓦轴瓦下部轴承上部轴承功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。曲轴机体组件一般规律1）各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转平稳。2）连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。3）V型发动机左右气缸尽量交替作功。4）曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。飞轮机体组件功用：将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。活塞顶气门凹槽活塞裙部连杆轴承连杆盖气环活塞销油环活塞连杆组机体组件燃烧压力活塞连杆活塞体前大小机体组件连杆作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。油孔PistonbossRingzoneSteelringinlayCastinlay机体组件活塞功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600~700K，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3~5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。材料：铝合金材质质量小导热性好机体组件活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。活塞环三大作用：密封，导热，刮油直径RingsideRingface切口WidthTangentialTensionDiametralTensionRadialthicknessOilventsContactinglandsChannel气环油环活塞环正常磨损时机体组件进气凸轮轴排气凸轮轴进气口排气口气缸盖功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。机体组件机体组件气缸盖名称特点示意图半球形结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热损失小、热效率高楔形结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长盆形工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室密封垫总称气缸盖气缸体油底壳气缸垫密封胶油封Firerings机体组件气缸垫和油封配气机构功用：按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。充气效率：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。配气机构气门凸轮轴液压顶柱摇臂凸轮轴凸轮轴正时齿轮CamnoseCamlift工作角度凸轮轴与气门传动机构配气机构排气门进气门气门导管弹簧气门油封气门杆气门座Valvedisk气门锥面进气门和排气门功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。工作条件：进气门570K~670K，排气门1050K~1200K。头部承受气体压力、气门弹簧力等，冷却和润滑条件差，被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨配气机构气门间隙气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mmHLA(油压式气门间隙调节机构)优点：在行驶过程中根据温度变化，气门系统磨损情况等自动以油压方式调整气门间隙缺点：凸轮与HLA,HLA与气门弹簧之间始终存在磨擦MLA(机械式气门间隙调整机构)缺点：气门出现间隙，因此出现噪音时需要以手动方式调整气门间隙优点：减少发动机磨擦并减少油耗(约1.2%)配气机构气门重叠6°9°进气门打开排气门关闭排气门打开40°31°进气门关闭压缩行程进气行程作工行程排气行程配气相位气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位气门重叠：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。配气机构凸轮轴传动方式正时皮带正时链链条导轨链条传动曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮齿形带传动曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮配气机构连续可变气门正时(CVVT)CVVT正时链进气排气机油控制阀滤清器机油温度传感器提前室机油通道迟延室滤清器OCV凸轮轴油道配气机构润滑作用：将机油不断地供给各零件的摩擦表面，减少零件的摩擦和磨损。清洗作用：清除摩擦表面上的磨屑等杂质。冷却作用：气缸壁上形成的油膜可冷却摩擦表面。密封作用：在运动零件之间、气缸壁上形成的油膜形成油膜可以提高密封性，防止漏气和漏油。防锈作用：在零件表面形成油膜，防止零件生锈。液压作用：利用润滑油作液压油。缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击减小振动。润滑系统作用润滑系统润滑方式应用范围压力润滑负荷大，相对运动速度高的工作表面。飞溅润滑外露、负荷小、相对运动速度小的工作表面。定期润滑辅助机件机油压力警告灯润滑系统润滑系统组成集滤器、机油泵、油底壳、机油滤清器、机油散热器、机油压力表、机油温度表齿轮式机油泵转子式润滑系统机油泵功用：提高机油压力，保证机油在润滑系系统内不断循环。分类：齿轮式机油泵：结构简单、加工方便、工作可靠、使用寿命长转子式机油泵：结构紧凑、重量轻、外形尺寸小、泵油量大、供油均匀度好、成本低润滑系统作用：使循环流动的机油在送往运动零件表面之前，滤去机油中的金属屑和大气中的尘埃及燃料燃烧不完全所产生的炭粒。分类：集滤器、粗滤器、细滤器、复合式滤清器机油滤清器机油滤清器盖支架滤芯O型圈安全阀冷却系统功用：使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作发动机以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去冷却程度后果过冷热量散失过多，增加燃油消耗，冷凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。不足发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动机功率下降润滑不良，加剧磨损冷却系统作用暖风水箱鼓风机暖风水管节温器出水管散热器盖副水箱前散热器冷却风扇冷却水套冷却系统冷却系统组成排气门杆635-860°C排气门头部650-730°C活塞头部中心290-300°C1号气环150-260°C活塞裙部90-200°C连杆轴承90-200°C燃气2500°C燃烧室壁200-260°C火花塞电极400-875°C上气缸壁90-370°C下气缸壁150°C活塞销120-230°C发动机温度分布图冷却系统冷却水循环方式1,温度变化比较少2,发动机内冷却水分布均匀3,结构复杂4,加冷却水困难冷却系统电动风扇冷却系统散热器和散热器盖作用：将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低散热器的材料：黄铜或铝空气阀蒸汽阀节温器关闭节温器打开冷却系统水泵作用：对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统中运动，以加强冷却效果。结构：离心式水泵特点：结构简单，尺寸小排量大，当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。蜡式节温器：节温器主阀门弹簧节温器外壳胶管石蜡推杆冷却系统1.2.3.4.5.6.7.10.9.8.AirFilterElement进气系统和排气系统进气和排气系统