【正文】 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與維修 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 任務(wù)一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造的認(rèn)知 ?一、發(fā)動機(jī)基本工作原理 ?1．發(fā)動機(jī)概念 發(fā)動機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。 汽車用發(fā)動機(jī)（圖 11）是汽車的心臟，是汽車的動力源。汽車發(fā)動機(jī)一般是將液體燃料或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，熱能再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此又叫內(nèi)燃機(jī)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)多數(shù)采用水冷式四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。常見的車用發(fā)動機(jī)有汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)兩種。 圖 11 五菱榮光汽車 B12發(fā)動機(jī)（型號為 LAQ） 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?2．單缸發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)及常用術(shù)語 ?單缸四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖 12所示，單缸四沖程柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖 13所示。汽缸體內(nèi)圓柱形腔體稱為汽缸，內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接?；钊谄變?nèi)作往復(fù)直線運動，通過連桿推動曲軸作旋轉(zhuǎn)運動。在汽缸蓋上裝有進(jìn)、排氣門，通過凸輪軸控制進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)向汽缸內(nèi)充入新鮮可燃混合氣（汽油機(jī)）或純空氣（柴油機(jī)），并將燃燒后的廢氣排出汽缸。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 圖 12 單缸四沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 圖 13 單缸四沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?發(fā)動機(jī)基本術(shù)語如圖 14所示。 圖 14 發(fā)動機(jī)基本術(shù)語 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 1）上止點。上止點是指活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，即活塞的最高位置。 ?（ 2）下止點。下止點是指活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，即活塞的最低位置。 ?（ 3）活塞行程（ S）。上止點與下止點之間的距離稱為活塞行程。 ?（ 4）曲柄半徑（ R）。曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離（即曲軸的回轉(zhuǎn)半徑）稱為曲柄半徑?；钊谐虨榍霃降膬杀叮?S=2R。 ?（ 5）汽缸工作容積（ Vh， L）?；钊麖囊粋€止點運動到另一個止點所掃過的容積稱為汽缸工作容積或汽缸排量，即 ? ? 式中： D— 汽缸直徑（ mm）； ? S— 活塞行程（ mm）。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 6）燃燒室容積（ VC， L）?；钊谏现裹c時，活塞頂與汽缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。 ?（ 7）汽缸總?cè)莘e（ Va， L）?；钊谙轮裹c時，活塞頂上方的容積稱為汽缸總?cè)莘e。顯然，汽缸總?cè)莘e是汽缸工作容積與燃燒室容積之和，即 ? Va ＝ VC + Vh ?式中： VC— 燃燒室容積（ L）； Vh— 汽缸工作容積（ L）。 ?（ 8）發(fā)動機(jī)排量（ VL， L）。多缸發(fā)動機(jī)各汽缸工作容積的總和稱為發(fā)動機(jī)排量。即 ?式中： Vh— 汽缸工作容積（ L）； i— 汽缸數(shù)目。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 9）壓縮比（ ε ）。汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。 ?式中： Va— 汽缸總?cè)莘e（ L）； Vh— 汽缸工作容積（ L）； Vc— 燃燒室容積（ L）。 ?壓縮比表示活塞由下止點運動到上止點時，汽缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度越高。目前，一般車用汽油機(jī)的壓縮比約為 6～ 11，柴油機(jī)的壓縮比一般為 16～ 22。 ?（ 10）工作循環(huán)。在汽缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的一系列連續(xù)過程（進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣）稱為發(fā)動機(jī)的一個工作循環(huán)。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?3．發(fā)動機(jī)的基本工作原理 ? 1）四沖程汽油機(jī)的工作原理 ?四沖程汽油機(jī)每一個工作循環(huán)包括 4個活塞行程，即進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程，如圖 15所示。 圖 15 四沖程汽油機(jī)工作原理示意圖 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 1）進(jìn)氣行程。在進(jìn)氣行程中，活塞在曲軸和連桿的帶動下由上止點向下止點運行，這時進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。在活塞由上止點向下止點運動過程中，由于活塞上方汽缸容積逐漸增大，形成一定的真空度。這樣，可燃混合氣通過進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣門被吸入汽缸。當(dāng)活塞到達(dá)下止點時，進(jìn)氣門關(guān)閉，停止進(jìn)氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)有阻力，進(jìn)氣終了時汽缸內(nèi)的氣體壓力略低于大氣壓力，約為 ～。由于汽缸壁、活塞等高溫機(jī)件及上一循環(huán)殘留的高溫殘余廢氣的加熱，氣體的溫度上升到 80～ 130℃ 。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 2）壓縮行程?；钊谇S和連桿的帶動下由下止點向上止點運動，此時進(jìn)排氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。由于活塞上方汽缸容積逐漸減小，進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣被壓縮，溫度和壓力不斷升高，直到活塞到達(dá)上止點為止，此時，可燃混合氣被壓縮到活塞上方的很小空間，即燃燒室中。壓縮終了時，可燃混合氣壓力約為 ～ ，可燃混合氣的溫度約為 330～ 430℃ 。 ?壓縮終了時可燃混合氣的壓力和溫度取決于壓縮比。壓縮比越大，燃燒速度越快，因而發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率便越大，經(jīng)濟(jì)性越好。但壓縮比過大時，不僅不能進(jìn)一步改善燃燒，反而會出現(xiàn)爆震和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?爆震是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點火中心較遠(yuǎn)及具有高溫處（如排氣門頭部、火花塞電極和積炭處）可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。爆震時，火焰以極高的速率向外傳播，由于溫度和壓力急劇升高，形成壓力波，以聲速向外推進(jìn)。這種壓力波撞擊燃燒室壁時便發(fā)出尖銳的敲擊聲。爆震還會引起發(fā)動機(jī)過熱、功率下降、工作不穩(wěn)定、燃油消耗率增加等一系列不良后果。嚴(yán)重時會造成氣門燒毀、軸承破裂、火花塞絕緣體擊穿等機(jī)件損壞現(xiàn)象。 ?表面點火是由于燃燒室內(nèi)熾熱表面與熾熱處（如排氣門頭部、火花塞絕緣體、零件表面熾熱的沉積物等）點燃混合氣的現(xiàn)象。表面點火發(fā)生時，會伴有沉悶的金屬敲擊聲音，所產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機(jī)機(jī)件負(fù)荷增加，活塞和連桿損壞及氣門、火花塞、活塞等零件過熱，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)壽命降低。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 3）做功行程。當(dāng)活塞運動到接近壓縮行程上止點附近時，火花塞跳火點燃汽缸內(nèi)的可燃混合氣。這時由于進(jìn)氣門和排氣門均處于關(guān)閉狀態(tài)，使缸內(nèi)氣體溫度和壓力同時升高，高溫高壓的氣體膨脹，推動活塞由上止點向下止點運動，并通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械能，直到活塞到達(dá)下止點時，做功行程結(jié)束。做功行程中，瞬時最高壓力可達(dá) 3～ 5MPa，瞬時最高溫度可達(dá) 1930～ 2530℃ 。做功行程終了時，由于活塞下移，汽缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都在降低，壓力降低到 ～ ，溫度則降到 1030～ 1330℃ 。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 4）排氣行程。在做功行程結(jié)束后，汽缸內(nèi)的可燃混合氣通過燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)閺U氣。此時排氣門開啟，進(jìn)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞在曲軸和連桿的帶動下由下止點向上止點運動，廢氣在自身殘余壓力和活塞的推力作用下從汽缸內(nèi)經(jīng)排氣門排出，直到活塞到達(dá)上止點時，排氣行程結(jié)束。由于排氣系統(tǒng)存在排氣阻力，所以在排氣終了時，汽缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為 ～ ，廢氣溫度約為 630～ 930℃ 。 ?因燃燒室占有一定容積，故排氣終了時，不可能將廢氣全部排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。 ?排氣行程結(jié)束后，進(jìn)氣門再次開啟，又開始下一個工作循環(huán)。如此周而復(fù)始，發(fā)動機(jī)就連續(xù)運轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)工作時，需要連續(xù)不斷地進(jìn)行循環(huán)，在每個循環(huán)中都是依次完成進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣 4個活塞行程。 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?2）四沖程柴油機(jī)的工作原理 ?四沖程柴油機(jī)工作原理如圖 16所示。與四沖程汽油機(jī)一樣，四沖程柴油機(jī)每個工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣 4個活塞行程組成。但由于柴油和汽油使用性能的不同，柴油機(jī)在可燃混合氣的形成方式、著火方式等方面與汽油機(jī)有著較大的區(qū)別。這里主要介紹四沖程柴油機(jī)與四沖程汽油機(jī)工作原理的不同之處。 圖 16 四沖程柴油機(jī)工作原理示意圖 項目一 發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造與維修安全知識 ?（ 1）進(jìn)氣行程。柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中進(jìn)入汽缸的是純空氣，而不是可燃混合氣。 ?（ 2）壓縮行程。柴油機(jī)在壓縮行程中壓縮的是進(jìn)氣行程進(jìn)入汽缸內(nèi)的純空氣。由于柴油機(jī)壓縮比高，壓縮終了時缸內(nèi)氣體的溫度和壓力均高于汽油機(jī)，汽缸內(nèi)空氣壓力可達(dá) ～ ，溫度可達(dá) 480～ 730℃ 。 ?（ 3）做功行程。柴油機(jī)做功行程與汽油機(jī)有很大區(qū)別。在壓縮行程接近上止點時，噴油