学习任务2 曲柄连杆机构的结构认知,主讲教师：潘伟荣,任务描述,一辆新的奔驰E280轿车发动机怠速运转时抖动严重，转速超过1500r/min以后运转平稳。奔驰E280轿车，底盘号为211.054，搭载的发动机为奔驰M272发动机。检查发动机配气正时，发现左侧气缸正时标记正确，右侧气缸的铜链节与凸轮轴调节器的位置发生错位，拆下重新调整，装配完成后起动发动机进行试车，故障消失，说明故障已经修复。,目录,单元一 发动机的基本术语和原理认知 单元二 曲柄连杆机构的结构认知 单元三 配气机构的结构认知 单元四 冷却系的结构认知 单元五 润滑系的结构认知 任务实施,单元一 发动机的基本术语和原理认知,一、发动机常用术语 二、发动机主要结构参数 三、发动机基本工作原理,一、发动机常用术语,上止点 :活塞顶部离曲轴中心的最远处，即活塞在气缸中的最高位置。 下止点 :活塞顶部离曲轴中心最近处，活塞在气缸中的最低位置。 活塞行程：即上下止点间的距离。活塞由一个止点移动到另一个止点的运动过程，称为一个冲程。 气缸工作容积 (Vh ) :活塞从上止点到下止点 (一个行程所扫过的气缸容积，用Vh（单位：L）表示。,Vh,发动机工作容积（VL）：多缸发动机各气缸工作容积的总和，也叫发动机排量。用VL（单位：L）表示。 VLVhi 式中：i发动机气缸数； VL发动机工作容积，即发动机排量（L）。 燃烧室容积 (Vc ):活塞在上止点时，活塞顶部以上空间的容积(单位为L)。 气缸总容积 (Va ):活塞在下止点时，活塞顶部以上面整个空间的容积(单位为L)。它等于气缸工作容积与燃烧宝容积之和，即 Va = Vc+Vh 工作循环：发动机内进行的每一次能量转换的一系统列连续过程。,动态演示,二、发动机主要结构参数,(一)排量 (Vi ) : 多缸发动机各气缸工作容积之和， Vi = V hi ( i为气缸数目 )。发动机排量决定了发动机的动力性。轿车发动机的排量也反映了轿车的档次。 (二短行程、长行程发动机: 发动机排量一定时，缸径越大，活塞也越大，从而导致活塞上下运动的行程变短;反之.缸径小，活塞也越小，从而导致活塞上下运动的行程加长。 (三)压缩比(): 气缸总容积与燃烧室容积的比值，反映了活塞由下止点移动到下止点气缸内气体被压缩的程度。用表示。 VaVC,三、发动机基本工作原理,1.四冲程汽油机的工作原理 四冲程汽油机的一个工作循环是由进气、压缩、作功和排气四个行程组成。,四行程发动机工作原理,观看演示,1、进气行程,2、压缩行程,3、作功行程,4、排气行程,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,进气终了时气缸内压强为0.0740.093Mpa，温度上升至353403K,活 塞 下 行,2、压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,压缩终了时气缸内压强上升至0.61.5Mpa，温度继续上升至600700K 。,活 塞 上 行,3、作功行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,作功中气缸内最高压强可达35Mpa，最高温度可达22002800K；作功终了时气缸内压强下降至0.30.5Mpa，温度下降至13001600K。,活 塞 下 行,4、排气行程,进气门关闭,排气门打开,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,残余废气,排气终了时气缸内压强下降至0.1020.120Mpa，温度下降至9001200K,a,活 塞 上 行,2.四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程组成。,1-喷油器；2-排气门；3-进气门；4-汽缸；5-喷油泵；6-活塞；7-连杆；8-曲轴,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,新鲜空气,四行程柴油机各行程示意图,开始喷油,汽油机、柴油机的工作相同点：,每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周; 只有作功行程产生动力。,汽油机、柴油机的工作不同点：,单元二 曲柄连杆机构的结构认知,一、机体组的结构 二、活塞连杆组的结构 三、 曲轴飞轮组的结构,汽缸体 曲轴箱 汽缸盖 汽缸套 汽缸衬垫 油底壳,曲柄连杆机构,一、机体组的结构,机体组由气缸体(气缸套)、气缸盖、气缸垫和油底壳等组成 。,（一）气缸体 1.气缸体的作用 气缸体是发动机的基体和骨架，大多数发动机件都装在气缸体上。 2.气缸体分类 （1）气缸体结构可分为两种 :整体式和多片式。 整体式气缸体又可分为一般式、龙门式和隧道式三种,（2）气缸体依气缸排列形式分为三类:直列式、V式和对置式,（3）气缸体的结构 气缸是直接加工在缸体上的圆孔。有的气缸则是加工成圆筒形镶入气缸孔内的气缸套。缸体内还加工有引导润滑油的油道及让冷却液流通的冷却水套 .,根据气缸套是否与冷却水接触，分为干式和湿式两种,（二）气缸盖 1.气缸盖的作用 气缸盖封闭气缸的上部，并与活塞顶、气缸壁共同构成燃烧室。 2.气缸盖结构 气缸盖上安装着进排气凸轮轴或摇臂轴，火花塞(汽油机)，喷油器 (柴油机)及进、排气歧管。,（三）气缸垫 1.气缸垫的作用 气缸垫装在缸体和缸盖的结合面之间。作用是密封气缸，防止漏气、漏水和漏机油。 2.气缸垫的结构 气缸垫要定向安装。石棉外包铜皮的气缸垫，装在缸体、缸盖用同一种材料制成的发动机上时，翻边一面朝向缸体;缸体、缸盖用不同材料者，翻边一面朝向气缸盖 。,（四）油底壳 1.油底壳的作用 油底壳的作用是储存机油并封闭曲轴箱。 2.油底壳的结构 油底壳一般为薄钢板冲压而成.,二、活塞连杆组的结构,（一）活塞连杆组的结构与工作原理 活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件组成。,1.活塞 （1）活塞的作用 活塞承受气缸中的燃烧压力，并将此压力通过活塞销和连杆传给曲轴，产生旋转运动。此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同构成燃烧室。 （2）活塞的结构 活塞可分为活塞顶部、活塞头部和活塞裙部三部分,活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，常制成不同的形状 。,活塞头部 活塞顶部至最下面一道活塞环槽之间的部分称为活塞头部，其作用是安装活塞环。 活塞裙部 活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙部，其作用是引导活塞在气缸中作往复运动，并承受侧压力。高速发动机的活塞，将活塞销座孔向主推力面偏移 1 2 mm. 防止“敲缸” 。 绝热槽 为使发动机工作时，活塞受热后能与气缸壁间保持均匀的间隙，通常采取两种措施 : 一种将活塞裙部制成锥形 。,活塞销座孔偏置,另一种在活塞上开槽， 在活塞上开槽，活塞裙部开绝热槽及膨胀槽，形状有 形和T形,锥形的活塞,二） 活塞环 1.活塞环的分类 活塞环是中间断开的弹性金属环，可分为气环和油环两种。 2.活塞环作用、结构及工作原理 1）气环 （1）气环作用:气环密封气缸中的高温、高压燃气，防止它漏入曲轴箱，同时，还将活塞头部 70 %80 %的热量传导给气缸壁。 （3）气环的结构,活塞环三隙,2)油环 （1)作用 活塞上行时，气环将润滑油均匀分布到气缸壁，活塞下行时，油环刮去多余的润滑油，经活塞上的回油孔流回油底壳 （2)结构 目前汽车发动机的油环有普通油环和组合油环两种。,油环的结构 a)普通油环 b)组合油环,三）活塞销 1.活塞销作用 活塞销连接活塞和连杆小头，将活塞所承受的气体压力传给连杆。 2.活塞销的结构 根据活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的配合的情况，活塞销分面为全浮式和半浮式两种。,四）连杆 1.连杆作用 连杆将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 2.连杆的结构 连杆可分为连杆小头、杆身和连杆大头三部分,四）连杆轴承 1.连杆轴承作用 连杆轴承装在连杆大头孔内，用以保护连杆轴颈(曲柄销)和连杆大头孔。其在工作时承受着较大的交变载荷、高速摩擦、低速大负荷时润滑困难等苛刻条件。 2.连杆轴承的结构 现代汽车发动机用的连杆轴承是由钢背、减磨合金和镀在表面的耐磨合金组成,三、 曲轴飞轮组的结构,曲轴飞轮组主要由曲轴、主轴承、飞轮、正时齿轮、带轮和曲轴扭转减振器等组成 。,一）曲轴 1曲轴的作用 将活塞连杆组的动力变为转矩，通过飞轮传到汽车的传动系统；曲轴驱动发动机的配气机构和其他辅助装置。 2曲轴的结构 曲轴一般由主轴颈、曲轴前端、连杆轴颈、曲柄、平衡重、曲轴后端等组成。,（1）曲拐 一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。曲拐的数目取决于发动机的气缸数目及其排列方式。 (2)曲轴支承 曲轴可按其主轴颈的数目分为全支承曲轴及非全支承曲轴。,二）曲轴的轴承 1.分类 曲轴轴承按其承载方向可分为径向轴承和轴向(推力)轴承。 2.径向轴承 3.推力轴承,径向轴承,曲轴的推力轴承的两种形式,三）几种常用的多缸发动机曲拐布置和点火顺序,直列四缸发动机工作循环 (发火) 顺序 : 1-2-4-3,直列四缸发动机曲拐布置,直列六缸发动机工作循环 (发火顺序 : 1-5-3-6-2-4),六缸发动机的曲拐布置,四）飞轮 1.飞轮的作用 飞轮可贮存作功行程的一部分能量，以克服各辅助行程的阻力，使曲轴均匀旋转。 2.飞轮的结构,五）曲轴扭转减振器 作用：为了防止曲轴的周期性扭转振动。,单元三 配气机构的结构认知,一、配气机构概述 二、气门组的结构 三、气门传动组的结构 四、 配气相位,一、配气机构概述,（一）配气机构的作用 按照发动机工作的要求，定时开闭进排气门，使可燃混合气和空气(柴油机)进入气缸，并将废气排出气缸。 （二）配气机构的组成 配气机构由气门组与气门传动组组成。气门组由气门、气门弹簧、气门锁片、气门导管和气 门弹簧等组成。气门传动组由正时齿轮、凸轮轴正时齿轮、正时皮带、凸轮轴和液力挺杆等组成,（三）配气机构的类型 1.按气门布置形式分 可分为双气门和多气门两种,2.按凸轮轴布置位置分 可分为凸轮轴上置式、凸轮轴中置式和凸轮轴下置式三种 。,3.按气门驱动形式分 可分为直接驱动式与摇臂驱动式两种 。 4.按凸轮轴传动方式分 有齿形带传动式、链传动式和齿轮传动式三种。,5.按凸轮轴的数量分 可分为单凸轮轴和双凸轮轴两种,二、气门组的结构,（一）气门组的概述 1.气门组的功用和工作条件 气门组在压缩、作功行程中密封气缸。在进气行程时，进气门打开;在排气行程时，排气门打开。气门关闭时气门弹簧的弹力使气门紧贴在气门座圈上。,2.气门组的零件结构 气门组由气门、气门导管、气门座、气门弹簧和气门锁片等零件组成,（二）气门 1.功用 气门是燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室的开关。 2气门的结构 气门由头部、杆部和锁止部组成。,( 1)气门头部的结构形式 气门头部的结构有平顶式、球面顶式和喇叭形顶式三种 。,（三）气门座 1.气门座的作用 气缸盖或气缸体的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座。气门座的作用是靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸，并传导气门的热量。 2气门座的结构 气门座在气缸盖上。,（四）气门导管 1.气门导管的功用 气门导管的功用是给气门的运动导向，并为气门杆散热。 2.气门导管的结构 气门导管过盈配合在气缸盖上,（五）气门弹簧 1.气门弹簧的功用 气门弹簧借其弹力使气门及时关闭，并保证气门与气门座紧密贴合。 2.气门弹簧的结构 安装时气门弹簧的一端支撑在气缸盖和气缸体上，而另一端则压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。,三、气门传动组的结构,（一）气门传动组 1.气门传动组的作用 气门传动组的作用是将由轴的旋转运动变为气门的开闭运动。 2.气门传动组的结构 气门传动组正时齿轮、正