清华大学-课件-汽车构造I-发动机机体

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1、造 I汽 车 构 造（ 3）清华大学汽车工程系赵雨东 主 要 内 容 和 学 时 安 排汽 车 发 动 机 基 本 知 识 （ 4学 时 ）发 动 机 机 体 （ 2学 时 ）曲 柄 连 杆 机 构 （ 3学 时 ）气 门 机 构 （ 3学 时 ）进 排 气 、 增 压 系 统 及 排 放控 制 装 置 （ 3学 时 ）汽 油 机 燃 油 供 给 系 统 （ 4学 时 ） 柴 油 机 燃 油 供 给 系 统 （ 4学 时 ）汽 油 机 点 火 系 统 （ 2学 时 ）发 动 机 冷 却 系 统 （ 2学 时 ）发 动 机 润 滑 系 统 （ 2学 时 ）发 动 机 起 动 系 统 与 电 源（

2、 1学 时 ）发 动 机 管 理 系 统 （ 2学 时 ） 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 功 用 与 组 成 （ 1）组 成缸 体缸 盖气 缸 垫油 底 壳 气 缸 垫气 缸 盖衬 垫缸 盖 罩压 条 气 缸 体油 底 壳衬 垫油 底 壳 上 、中部一体式机体五缸DI柴油机 纵 向 对 分 式 机 体 功 用 与 组 成 （ 2）功 用发 动 机 的 支 架两 大 机 构 和 发 动 机 各 系 统 的 装 配 基 体形 成 燃 烧 室冷 却 系 统 和 润 滑 系 统 的 组 成 部 分工 作 条 件高 温 （ Tm ax

3、2800k）高 压 （ p m ax=汽 10MPa柴 16MPa）化 学 腐 蚀 ， 润 滑 不 良 功 用 与 组 成 （ 3）受 力 分 析缸 内 气 体 作 用 力往 复 惯 性 力 和 旋 转 惯 性 力 （ 一 般 用 平 衡 重 给 予 平 衡 ）往 复 运 动 和 旋 转 运 动 摩 擦 力 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 缸 体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 基 本 结 构 与 材 料 （ 1）要 求 气 缸 上 部 高 温 、 拉 压 弯 扭 载

4、荷 ；刚 度 、 强 度 ， 避 免 缸 筒 变 形结 构 特 点框 架 式气 缸 体 上 部 的 圆 柱 形 空 腔 称 为气 缸 ， 下 半 部 为 支 承 曲 轴 的 曲轴 箱 ， 其 内 腔 为 曲 轴 运 动 的 空间在 气 缸 体 内 部 铸 有 许 多 加 强 筋 ， 冷 却 水 套 和 润 滑 油 道 等 。 侧 壁 加 强 筋机 体 顶 面气 缸水 套横 隔 板加 强 筋机 体 底 面 主 轴 承 座 机 体 侧 壁缸 间 横 隔 板气缸体 主 油 道曲轴箱 缸 体 基 本 结 构 与 材 料 （ 2）材 料高 强 度灰 铸 铁铝 合 金铸 铁 铝 合 金 铸 铁 铝 合 金

5、 铝 合 金 缸 体AlSi9Cu3包 括 整 体 式 主 轴 承盖 总 重 38kg， 用 于Maybach和 奔 驰 S级 车 BMW 760缸 体 缸 体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 缸 体 排 列 （ 1） 整 体 式 主 轴 承 盖直 列 V型 缸 体 缸 体 排 列 （ 2） 整 体 式 主 轴 承 盖 W型 缸 体 缸 体 排 列 （ 3）W型 缸 体 缸 体 排 列 （ 4）对 置 Porsche 911 Targa 2002 Porsche 911 Targa 2002 对 置 发 动 机 后 置 缸 体 缸 体

6、 排 列 （ 5）VW VR6 engineVR型 缸 体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 缸 体 顶 面 （ 1）封 顶 式 缸 体缸 体 顶 部 铸 出 或 钻 出 水 孔 。刚 度 好 ， 加 工 复 杂 缸 体 缸 体 顶 面 （ 2）敞 开 式 缸 体冷 却 性 能 好 ， 结 构 紧 凑 ， 质 量 轻 ， 制 造 方 便 。机 体 刚 度 差 缸 体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 气 缸 （ 1）功 用 ：组 成 燃 烧 室 ； 引 导 活塞 往 复 运 动

7、； 工 作 中要 保 证 密 封 、 散 热 、承 受 侧 压 力 。要 求具 有 足 够 的 强 度 和 刚度 、 耐 磨 、 耐 高 温 ，较 高 的 加 工 精 度 和 光洁 度 ， 与 活 塞 配 合 保证 密 封 。 缸 体 气 缸 （ 2）工 作 特 点 ：气 缸 内 表 面 受 高 温 高 压燃 气 作 用 ， 并 与 高 速 运动 的 活 塞 有 相 对 滑 动 ，极 易 磨 损 。 为 提 高 缸 筒耐 磨 性 ， 延 长 其 使 用 寿命 ， 在 气 缸 结 构 和 缸 筒表 面 处 理 上 要 采 取 措 施 。三 种 ：无 气 缸 套 式 、 干 气 缸 套式 、 湿

8、气 缸 套 式 湿 缸 套 无 缸 套干 缸 套水 冷 机 缸 套 合 金 铸 铁机 体 铝 合 金机 体缸 体 气 缸 （ 3） 多 孔 镀 铬无 缸 套 式直 接 在 缸 体 上 加 工 出 气缸 ， 缩 短 了 气 缸 中 心 距 ，减 少 了 尺 寸 和 质 量 ； 机 体刚 度 大 ， 工 艺 性 好 。须 用 耐 磨 的 合 金 铸 铁 ， 或采 用 铝 合 金 机 体 加 表 面 多孔 镀 络 ， 成 本 增 加 。单 体 式 主 轴 承 盖 缸 体 气 缸 （ 4）干 缸 套 式干 式 气 缸 套 （ 合 金 铸 铁 2 3mm，钢 1 1.5mm， 或 铝 合 金 ） 压 入

9、 铸 铁机 体 缸 套 座 孔 ， 与 铝 合 金 机 体 铸 在一 起 或 压 入 。 不 与 冷 却 液 接 触 。机 体 刚 度 大 ； 气 缸 中 心 距 小 ； 质 量轻 ； 加 工 工 艺 简 单 。传 热 较 差 ； 温 度 分 布 不 均 匀 ； 容 易发 生 局 部 变 形 。 缸 体 ： 铸 铝（ 铝 硅 合 金 ） 缸 套 ：铝 硅 合 金 缸 体 ： 铸 铝 （ 铝 硅 合 金 ）缸 套 ： 灰 铸 铁 ， 铸 入 缸 体 气 缸 （ 5）湿 缸 套 式气 缸 套 外 壁 和 冷 却 液 直 接 接 触 。 一般 采 用 合 金 铸 铁 材 料 ， 壁 厚58mm。需

10、要 径 向 和 轴 向 定 位 ， 轴 向 定 位 可在 缸 套 底 上 部 、 中 部 或 下 部 。 需 要密 封 以 防 冷 却 液 泄 。机 体 上 没 有 封 闭 的 水 套 ， 容 易 铸造 ； 传 热 好 ， 温 度 分 布 比 较 均 匀 ；维 修 方 便 。机 体 刚 度 差 ； 容 易 漏 水 。 缸 体 气 缸 （ 6）湿 缸 套 的 定 位 缸 体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 曲 轴 箱 （ 1）半 分 式底 面 与 曲 轴 轴 线 基 本齐 平 ， 差 3-4mm的 制口 。机 体 高 度 小 ， 重 量

11、轻 ， 结 构 紧 凑 ， 便 于加 工 ， 曲 轴 拆 装 方 便 。刚 度 和 强 度 较 差 。 缸 体 曲 轴 箱 （ 2）龙 门 式底 面 比 曲 轴 轴 线 低 0.61.0D。强 度 和 刚 度 好 ， 能 承 受较 大 机 械 负 荷 。加 工 复 杂 些 。 缸 体 曲 轴 箱 （ 3）隧 道 式气 缸 体 曲 轴 的 主 轴 承 孔为 整 体 式 ， 采 用 滚 动 轴承 ， 主 轴 承 孔 较 大 ， 曲轴 从 气 缸 体 后 部 装 入 。结 构 紧 凑 、 刚 度 和 强 度好 。加 工 精 度 要 求 高 ， 工 艺性 较 差 ， 曲 轴 拆 装 不 方便 。 缸

12、体基 本 结 构 与 材 料缸 体 排 列缸 体 顶 面气 缸曲 轴 箱主 轴 承 盖 缸 体 主 轴 承 盖 （ 1）主 轴 承 盖单 体 式整 体 式单 体 式 主 轴 承 盖 缸 体 主 轴 承 盖 （ 2）单 体 式 主 轴 承 盖 缸 体 主 轴 承 盖 （ 2）胀 断 单 体 式 主 轴 承 盖 缸 体 主 轴 承 盖 （ 3） 整 体 式 主 轴 承 盖 Sonata 2.0L In-line 41/2、 4/5主 轴 承 盖 连 在 一 起 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 缸 盖 功 用 、 工 作 条 件 与

13、 材 料功 用 封 闭 气 缸 ， 组 成 燃 烧 室工 作 条 件高 温 、 高 压材 料灰 铸 铁 、 合 金 铸 铁 、 铝 合金 排 气 道缸 盖 螺 栓 孔缸 盖 螺 栓 孔喷 油 器 孔进 气 道缸 盖 结 构 （ 1） 电 热 塞 孔布 置进 、 排 气 道 ， 水 套（ 腔 ） ， 火 花 塞 孔 、喷 油 器 孔 、 缸 盖 螺栓 孔 、 润 滑 油 道凸 轮 轴 支 撑燃 烧 室 缸 盖 结 构 （ 2）整 体 式整 机 共 一 盖紧 凑 、 轻 ，但 难 均 匀 压紧 ， 宜 用 于小 缸 径 机 缸 盖 结 构 （ 2）分 块 式每 2缸 或 3缸 共 一 盖 缸 盖

14、结 构 （ 3）单 体 式一 缸 一 盖用 于 大 缸 径 机 和 风 冷 机 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 燃 烧 室 汽 油 机 （ 1）汽 油 机 燃 烧 室 主 要 布 置 在 气缸 盖 上 。活 塞 顶 部 ： 平 、 凹 、 凸要 求结 构 紧 凑 ， 减 少 热 损 失 ， 提高 热 效 率增 大 进 气 流 通 面 积 ， 提 高 动力 性压 缩 终 点 形 成 挤 流 ， 提 高 燃烧 速 度火 焰 传 播 距 离 短 ， 以 避 免“ 爆 燃 ” 设 置 形 状 不 规 则 底 浅 碗 形 凹坑 ， 调

15、节 压 缩 比 或 组 成 结 构 紧凑 的 多 球 形 燃 烧 室 。 缸 内 直 喷 汽 油 机 活 塞MITSUBISHI不 改 变 缸 盖 结 构 的 情况 下 增 大 压 缩 比 ；增 强 挤 流 （ 缸 内 直 喷汽 油 机 ） 燃 烧 室 汽 油 机 （ 2）汽 油 机 半 球 形 燃 烧 室结 构 紧 凑 ， 火 焰 行 程 短 ，燃 烧 速 率 高 ， 散 热 少 ， 热效 率 高 ， 形 状 规 则 ， 燃 烧室 光 滑 ， 形 状 精 确 。富 康 TU 燃 烧 室 汽 油 机 （ 3）汽 油 机 多 球 形 燃 烧 室由 两 个 以 上 半 球 形 凹 坑 组 成 ，

16、结 构 紧 凑 ， 面 容 比 小 ， 火 焰 传播 距 离 短 ， 气 门 直 径 较 大 ， 气 道 比 较 平 直 ， 且 能 产 生 挤 流 。TJ376Q 燃 烧 室 汽 油 机 （ 4）汽 油 机 帐 篷 形 燃 烧 室F/V最 小 ， 火 焰 传 播 距 离 最短 ， 进 排 气 口 截 面 积 最 大 ，充 气 系 数 高 ， 可 充 分 利 用 双进 气 道 形 成 所 需 的 进 气 涡 流 。在 常 用 的 各 种 汽 油 机 燃 烧 室中 ， 动 力 性 、 经 济 性 、 排 放性 以 及 高 速 适 应 性 都 最 好 。国 际 上 先 进 的 轿 车 和 轻 型

17、车汽 油 机 均 采 用 四 气 门 结 构 ，因 此 篷 形 燃 烧 室 成 为 最 常 用的 燃 烧 室 。 Mercedes Benz SLK350 燃 烧 室 柴 油 机 （ 1）柴 油 机 燃 烧 室 形 状 ： 缸盖 活 塞 顶分 隔 式 燃 烧 室涡 流 室 燃 烧 室主 、 副 燃 烧 室 的 通 道与 副 燃 烧 室 切 向 连接 ， 压 缩 过 程 中 ， 副燃 烧 室 产 生 强 烈 涡 流 。燃 油 顺 气 流 方 向 喷 射 。高 速 性 能 好 ， 用 于 轿车 和 轻 型 货 车 柴 油 机 。 燃 烧 室 柴 油 机 （ 1）分 隔 式 燃 烧 室预 燃 室 燃

18、 烧 室主 、 副 室 连 接 通 道 不 切向 连 接 ， 副 室 无 强 烈 涡流 ；柴 油 迎 着 气 流 喷 射 ， 在副 室 顶 部 预 先 发 火 燃 烧 。 涡 流 室 燃 烧 室 预 燃 室 燃 烧 室 燃 烧 室 柴 油 机 （ 2）直 喷 式 燃 烧 室活 塞 顶 部 为 主 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 气 缸 垫 （ 1）功 用密 封 气 缸 ， 防 止 漏 气 、 漏 水 和 漏 油要 求在 高 温 、 高 压 、 水 和 油 的 作 用 下 ， 不 烧 损 、不 变 形 ；有 一 定 的 弹 性

19、， 保 证 密 封 ；拆 装 方 便 ， 能 重 复 使 用 ， 寿 命 长材 料 和 结 构复 合 材 料 、 复 合 结 构多 层 薄 钢 板 叠 成 单 层 薄 钢 板 弹 簧 钢不 锈 钢不 锈 钢密 封 层间 隔 层止 压 层 硫 化 聚 合 物 ，25m非 硫 化 聚 合 物双 面 7m非 硫 化 聚 合 物 ，单 面 7m气 缸 垫 （ 2）多 层 薄 钢 板叠 成 的 缸 垫 密 封 区气 缸 垫 （ 3）复 合 材 料 缸 垫钢 片 复 合 材 料 气 缸 垫 （ 4） 单 层 薄 钢 片 缸 垫硫 化 聚 合 物 唇 部密 封 冷 却 液 密 封 气 体 用的 凸 起 机

20、体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 油 底 壳 （ 1）贮 存 润 滑 油 ， 并 封 闭 上 曲 轴箱 。一 般 采 用 薄 钢 板 冲 压 而 成 ，其 形 状 取 决 于 发 动 机 的 总 体布 置 和 机 油 的 容 量 。内 装 有 稳 油 挡 板 ， 以 防 止 汽车 颠 动 时 油 面 波 动 过 大 。油 底 壳 底 部 还 装 有 磁 性 放 油螺 塞 ， 以 吸 附 润 滑 油 中 的 金属 屑 ， 减 少 发 动 机 的 磨 损 。在 上 下 曲 轴 箱 接 合 面 之 间 装有 衬 垫 ， 防 止 润 滑 油

21、 泄 漏 。 油 底 壳 （ 2） 油 底 壳密 封 圈 及 磁 性 放 油 螺 塞密 封 垫 机 体组 成 与 功 用缸 体缸 盖燃 烧 室气 缸 垫油 底 壳缸 盖 螺 栓风 冷 机 机 体 缸 盖 螺 栓特 殊 要 求 ： 强 度结 构 ： 螺 纹拧 紧 力 矩拧 紧 顺 序 风 冷 机 机 体 凸 轮 轴 孔主 轴 承 孔 正 时传 动 室缸 体安 装 孔与 水 冷 机 不 同 之 处单 缸 缸 盖 和 缸 筒缸 筒 与 曲 轴 箱 分 开无 水 套 ， 有 散 热 片气 缸 散 热 片气 缸 体 主 轴 承 螺 栓曲 轴 箱 复 习 思 考 题1 发 动 机 的 机 体 由 哪 些

22、主 要 部 件 组 成 ？ 机 体 的 功 用 是 什么 ？2 车 用 发 动 机 气 缸 体 的 主 要 结 构 型 式 （ 气 缸 排 列 、 气 缸套 、 曲 轴 箱 ） ； 两 种 主 轴 承 盖 的 特 点 。3 气 缸 体 和 气 缸 盖 上 有 哪 些 空 腔 、 油 路 、 水 路 ， 分 别 有什 么 作 用 ？4 气 缸 体 和 气 缸 盖 上 装 有 哪 些 零 部 件 ？ 作 业1 到 专 业 教 室 观 察 一 款 发 动 机 的 机 体 ， 说 明 ： 发 动 机 型号 ； 气 缸 盖 、 气 缸 体 上 都 有 哪 些 孔 、 腔 ， 作 用 是 什 么 ；缸 体 、 缸 盖 上 装 有 哪 些 零 部 件 或 零 部 件 总 成 。2 汽 油 机 、 柴 油 机 燃 烧 室 各 有 什 么 结 构 特 点 ？