发动机基础知识

这次的培训主要是按照以下的流程来讲解: 发动机的历史发动机的分类发动机的构造和原理发动机的装配发动机电气知识讲解发动机的维修和保养一、柴油机的历史18世纪后半期，欧洲各国在迎来巨大转折期的产业革命时，诞生了世界首辆汽车。

第1辆汽车是蒸气汽车。

但是，对于持续扩大的产业，蒸气机已无法适应，渐渐地在汽车和汽油发动车等的发动机内部，在燃烧后产生动力，再转移到为内燃机。

其中便诞生了具有良好热効率的柴油发动机。

说到柴油发动机，不得不提到『鲁道夫•迪赛尔』，这是个重要的人物。

他是柴油发动机的发明者，并确立了基本原理，被称为柴油机之父。

柴油发动机就是用他的名字命名的(1858^1913)传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。

因此，柴油发动机无需点火系。

同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。

由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。

热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要鲁道夬■迪赛尔求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。

高速柴油发动机的新发展：排放已经达到欧洲III号的标准传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机（转速较低），噪声、振动较高，炭烟与颗粒（PM）排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。

但随着近年来柴油机技术的进步，特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与C02排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，因此，排放已经达到欧洲III 号标准的柴油机，成为“绿色发动机” ，目前国三型号的柴油机已经开始在我国全面推广。

二、发动机的分类汽车的动力源是发动机，发动机是将某一种形式的能量转变为机械能的机器。

在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过吸入空气，压缩和输入燃料，使之着火，燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排出这样一系列连续过程，这过程被称发动机的一个工作循环。

转子活塞发动机：1957 年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。

转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。

它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。

马自达公司买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。

往复活塞式发动机：按行程分类：对于往复活塞式发动机，按每一工作循环所需活塞行程来分类，凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四行程（或称四冲程）发动机；活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二行程（又称二冲程）发动机。

按冷却方式的不同：发动机可分为水冷式和风冷式。

按进气有无增压：发动机的气缸进气压力一般略低于周围大气压力，也有利用专门装置（增压器）使进气压力增高到周围大气压力以上。

前者称为非增压发动机，或称自吸式发动机，后者称为增压发动机。

将增压器出口的增压空气加以冷却，一方面可提高柴油机充气效率,从而提高柴油机的功率，另一方面也降低了柴油机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低柴油机的热负荷和排气温度，组织增压空气冷却，一般均利用中冷器，再用冷却水或大气进行间接冷却，这样的发动机称为增压中冷发动机。

温度控制在55C左右，马力可以提高20—— 50匹。

（1KW=1.36匹马力）按排放分类：柴油发动机的排放物质是什么？包括：CO2 CO HCPM粒子物质）？黒烟排放废气限制对象PM是从柴油发动机中排放出来的颗粒状物质的总称。

主要是黒烟，称为SOF的燃烧后剩下的燃料和润滑油成分、轻油燃料中的硫黄成分燃烧后生成的成分所构成的。

包括颗粒细小的SPM所以燃烧的温度越高，燃烧的越充分，颗粒化合物就越少。

NOx 排放气体的限制対象NO N02 N2O N2O2等各种化合物的总称。

在高温下氮分子和氧分子结合后产生的。

不只是汽车，香烟和火炉等也会产生。

燃烧温度越高越容易产生NOx因此发动机的设计中必须考虑适当降低燃烧温度。

按照颗粒物和NO化合物的排放，在国际上将发动机分为欧O、I、H、皿、w、v、w 等还有按缸数分类；2、4、6、& 12等按气缸分布分类；1〉貢列式：多用于六缸以下的发动机口2)V型式；它缩短了发动机的K度和高度，多用于八缸以上的发动机。

3〉对置式：是V型的特殊形式“三、发动机的构造和原理四行程发动机的总体构造发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器，现代汽车发动机的结构型式很多。

即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样。

但通常四行程的柴油机都由以下一个组，二个机构和四个系统组成。

下面以WD615系列柴油机为例，介绍四行程柴油机的一般构造。

1.）曲柄连杆机构：机体组：包括气缸盖、气缸体及机油盘（或称油底壳）WD615柴油机气缸体分铸成上、下两部分，上部称为气缸体,F部称为曲轴箱1,平分式，曲轴中心线与机体下平面在一条线上2,龙门式，曲轴轴线高于机体下平面.3,遂道式,曲轴主轴承座是整体的，曲轴从机体后装入WD615机为隧道式，其结构刚度比龙门式的更高，机体分上下两部分，在曲轴中心线分开，下机体是一个整体轴承盖，也称为框架结构，刚性好，有利于曲轴和轴承工作，降低机体振动和噪声。

整个机体有利于整机的可靠性和使用寿命，机体上有7道主轴承盖，宽度全部相同。

机体的作用是作为发动机各机构，各系统的装配基体，而且其本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构，配气机构，供给系，冷却系和润滑系的组成部份。

气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分。

是承受高温高压的机构。

同时曲柄连杆机构还包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等，这是发动机借以产生动力，并将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动，而输出动力的机构。

2.）配气机构：包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇臂、凸轮轴及凸轮正时齿轮（由曲轴正时齿轮驱动）。

其作用是使新鲜空气及时充入气缸并及时的从气缸排出废气。

3.）供给系：包括柴油油箱，输油泵，高压喷油泵，喷油器，柴油滤清器，空气滤清器，进气管，排气管。

其作用是把新鲜空气和高压柴油适时的供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。

4.）冷却系：冷却系主要包括水泵、散热水箱、风扇、分水管、气缸体放水阀及气缸体和气缸盖里铸出的空腔——水套及出水管、节温器，其功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。

5.）润滑系：包括机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器和机油冷却器等。

其功能是将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。

6.）起动系：包括起动机及其附属装置（包括冷起动装置），其功能是使静止的发动机起动并转入自行运转。

充电发电机——电压调节器——（电瓶）蓄电池，供照明和仪表用电，并保证蓄电池有充足的电量，供起动机运转时使用。

除了以上的这些，柴油机的组成还包括许多的垫片、螺栓、碗形塞、缸套、活塞环、管路等等。

为了保证气缸表面能在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。

冷却方式有两种：一种用水冷却（水冷），另一种直接用空气来冷却（风冷），汽车发动机上较多的采用水冷却。

发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖中均有充水的空腔，称为水套。

气缸套有干式和湿式两种，干缸套不直接与冷却水接触，壁厚很薄约1-3mm。

干缸套优点：1发动机在低负荷时有机油膜夹层，减少传热作用，有利于提高热效率。

而高负荷时气缸套与机体完全贴合，使气缸得到良好的冷却。

使机体刚度好，缺点是气缸体的铸造工艺要求很高。

活塞环有二种，即气环和油环。

气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水带走。

而密封作用是主要的。

油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞，活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力，此外，油环也起到封气的辅助作用。

四行程发动机工作原理基础知识活塞顶离曲轴中心最远处即活塞最高位置，称为上止点。

活塞顶离曲轴中心最近处，即活塞最低位置称为下止点。

上下止点间的距离S称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离R称为曲柄半径。

活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°，活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量，对于多缸发动机各气缸工作容积的总和称为发动机工作容积或发动机排量。

四行程发动机的工作循环包括四个活塞行程，即进气行程，压缩行程，膨胀行程和排气行程。

由于柴油机压缩比高（一般为16~22），WD615 系列欧二柴油机压缩比为17，欧三柴油机为17.5。

四行程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的准备行程，显然作功行程时，曲轴的转速比其它三个行程内曲轴转速要大，所以曲轴转速是不均匀的，因而发动机运转就不平稳，为了解决这个问题，飞轮必须做成具有很大的转动惯量，现代的柴油机制造业多采用多缸发动机可以补救上述的缺点。

由于飞轮的转动惯量的存在，这也使得我们在发动机转速达到目标值时，会控制减少燃油的喷射，降低做功的效率，在转动惯量作用下，使得转速维持在稳定的目标值。

发动机工作时，曲轴通过正时齿轮、过渡惰轮、凸轮轴齿轮来驱动凸轮轴旋轴。

当凸轮轴转到凸起部分顶起挺柱时，通过推杆和调节螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门离座，即开启部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧力的作用下上升而落座，即气门关闭。

作为四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周。

因此曲轴与凸轮轴转速之比(即传动比)即为2：1。

六缸四行程柴油机各缸的发火间隔是720° /6=120°，发火顺序由设计而定：WD615 机为1-5-3-6-2-4。

喷油提前角的大小对柴油机工作过程影响很大，喷油提前角过大时，由于喷油时缸内空气温度较低，混合气形成条件较差，将导致发动机工作粗暴，而提前角过小时，将使燃烧过程延后过多，所能达到的最高压力较低，热效率下降，且排气管中冒白烟，故要选最佳喷油提前角。