汽车构造教案.doc

授课题目总 论教学目标和基本要求通过本章节的学习，要求学生了解汽车的发展历史、定义和分类，对汽车整体构造、车辆识别代号编码有初步认识，熟练掌握汽车行驶基本原理及主要技术参数。教学内容和学时分配1 国内、外汽车工业概况 0.25课时2 汽车的定义及分类 0.25课时3 汽车识别代号编码 0.25课时4 汽车整体构造 0.25课时5 汽车主要技术参数 0.75课时6 汽车行驶的基本原理 0.25课时 总2课时教学重点和教学难点1. 汽车的定义和分类2. 汽车主要技术参数3. 汽车行驶的基本原理教学内容深化和拓宽1. 横向对比其他交通工具突出汽车特点2. 纵向对比各品牌车，介绍各种车系的优缺点3. 若课时富裕可进行车标赏析等多方面引起学生对汽车产生兴趣教学方式和注意事项主要采用多媒体播放PPT教学注意事项：1.大部分学生对汽车了解基本为零，作为专业基础课应该首先引起学生对汽车的兴趣，再由浅入深、从整体到局部慢慢讲解；2.营销班文科生多本章节有力学，放慢节奏。思考题和课后习题思考题：1.摩托车是汽车么？电动三轮车呢？（汽车的定义及分类提出）课后习题：1. 汽车的基本构造如何？2. 汽车行驶时，可能会遇到哪些阻力？3. 什么叫附着力?讲稿内容备注一、国内、外汽车工业概况（一） 国外汽车工业的发展1. 汽车最初诞生在德国：1886年卡尔。本次制成了第一辆三轮汽车，并且申请了专利，同年德国人戴姆勒制成了第一辆四轮汽车。现在世界上公认的第一辆汽车是本次制造的三轮汽车。2. 汽车工业的兴起：汽车工业兴起在美国，它是依靠优越的资源和自然条件，宽松的政策，以及欧洲汽车工业受到的第一次世界大战的破坏，使汽车工业迅速崛起。汽车工业是以大规模生产为标志的。汽车大王福特将流水线生产引入到汽车生产中，实现了汽车的规模批量生产，为汽车工业的行起做出了巨大贡献3. 汽车工业重心的转移：在20世纪六七十年代，日本依靠引进国外的先进技术和科学的经营管理方法，比如日本丰田的精益管理模式即使用最少的资源人力、原材料、设备）生产出顾客需要的产品，或提供给客户满意的服务，以及石油危机的影响，使日本的小型车风靡全球，而美国的豪华大型汽车此时开始逐渐敌不过日本汽车的生产。4. 汽车工业的中心最终会转向发展中国家。比如现在的印度（塔塔），中国（奇瑞、吉利）。（二） 国内汽车工业的发展1、 建国初期25年：缺重少轻、轿车基本空白。A. 东风牌轿车：这是一汽生产的第一辆轿车。当时一汽按一机部的通知开始生产轿车，1958年试制出东风牌71型小轿车。B. 红旗牌CA770高级轿车：1965年一汽红旗CA72转产，开始生产CA770型三排座高级轿车。这款车及其改进型为中国国家领导人和国宾服务了几十年。C. 凤凰牌轿车和上海牌SH760型轿车：1958年，上海汽车装配厂生产。被定名为凤凰牌轿车。这是建国后，上海生产的最早的轿车。后遇困难时期，停产。1964年，在国内经济好转的情况下，再次投产，改称上海牌SH760型轿车。上海牌轿车从投产到20世纪80年代初是国内惟一普通型公务用车，成为机关、企事业单位和接待外宾的主力车型。2、 改革开放后15年：将汽车产业作为支柱产业。散乱差3、 新的发展时期：3+X格局；自主研发；新能源汽车；实现弯道超越。二、汽车的定义和分类汽车是由自身的动力装置驱动，有四个或四个以上车轮的非轨道承载车辆，主要用来载人，载货，或牵引载运人员或货物。有几种分类方式：按用途分、按动力装置类型分、按行驶道路条件分、按行驶机构特征分、按发动机位置及驱动形式分、按乘客座位数及汽车总质量分。1. 按用途分：现在有两种一个是原国家标准GB/T3730.1-1988，将汽车分为：普通运输车（轿车、客车、货车）、专用汽车（作业型专用汽车、运输型专用汽车）、特殊用途汽车（竞赛汽车、娱乐汽车）另一个是新标准GB/T3730.1-2001，将汽车分为乘用车和商用车。按动力装置分：内燃机（活塞式、燃气轮机）、电动汽车（蓄电池、燃料电池、混合动力）、喷气式（以喷气反作用力作为驱动力，“推力SSC”装有劳斯莱斯的双缸喷气发动机，时速1227.73km）、其他动力装置（蒸汽机车、太阳能汽车）2. 按动力装置分：内燃机（活塞式、燃气轮机）、电动汽车（蓄电池、燃料电池、混合动力）、喷气式（以喷气反作用力作为驱动力，“推力SSC”装有劳斯莱斯的双缸喷气发动机，时速1227.73km）、其他动力装置（蒸汽机车、太阳能汽车）3. 按行驶道路条件分(公路用、非公路用)4. 按行驶机构特征分（轮式、履带式、雪橇式、气垫式、步行式）5. 按发动机位置及驱动形式分6. 按乘客座位数及汽车总质量分：按国标GB/T15089-2001三、汽车识别代号编码1) 国产汽车产品型号编制规则2) 车辆识别代号四、汽车总体构造（一） 总体构造的组成部分 发动机、底盘、车身、电器与电子设备（二） 汽车的总体布置形式 FR、FF、RR、MR、nWR五、汽车主要技术参数1. 重量参数2. 尺寸参数3. 性能参数六、汽车行驶基本原理 驱动力的产生：路面对驱动轮的反力 汽车的行驶阻力：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力 汽车的附着条件：授课题目发 动 机 的 基 本 知 识教学目标和基本要求掌握发动机相关术语，四冲程发动机的工作原理。了解二冲程发动机的工作原理。掌握发动机的基本结构，发动机的主要性能指标、速度特性、发动机工况。熟悉内燃机产品名称和型号编制规则。教学内容和学时分配1. 概述 0.25课时2. 四冲程发动机的工作原理 0.5课时3. 发动机的总体构造 0.25课时4. 发动机的主要性能指标与特性 0.5 课时5. 内燃机名称及型号编制规则 0.5课时 总2课时教学重点和教学难点1. 四冲程发动机的工作原理2. 发动机总体构造3. 发动机的主要性能指标与特性教学内容深化和拓宽1. 与外燃机（蒸汽机）对比2. 柴油机与汽油机性能指标对比教学方式和注意事项主要采用多媒体播放PPT、动画和视频教学注意事项：1. 发动机工作原理是整个机构设计的基本依据，是发动机各种特性的主要影响因素，是各种新技术的理论依据。为了后续内容开展必须讲透彻。2. 发动机的主要性能指标与特性是发动机的主要评价指标，是最近几年汽车行业关注度极高的内容，要求数量掌握。本章节有大量的定义和数理分析，注意根据学生实际情况详细分析。思考题和课后习题思考题：1.汽车用外燃机会是什么情况？（概述时提出）课后习题1. 发动机的定义是什么？2. 什么是发动机排量、燃烧室容积和压缩比？3. 简述四冲程汽油机工作原理。4. 解释CA6102汽油机、496T柴油机的含义是什么？讲稿内容备注一、 概述 发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。发动机是汽车最主要的总成之一.它是动力的来源，内燃机汽车发动机的作用是将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转、从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。由于燃料是在气缸中燃烧.因此又称内燃机。二、 四冲程发动机的工作原理(一) 发动机结构基本术语1上止点；活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点；2下止点活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置，称为下止点。3活塞行程上、下止点间的距离称为活塞行程，用s表示。S=2R（R曲柄半径）即曲轴每转一周，活塞完成两个行程。4.燃烧室容积，活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积，用VC表示。5.气缸工作容积活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh(L)表示。式中 D气缸直径，mm ； s活塞行程，mm ；6.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示，即： Va=Vc+Vh7.发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示。VL= Vhi式中：i发动机的气缸数。8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。=Va/ Vc=1Vh/ Vc表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。汽油机一般为69(有的轿车可达911)，柴油机一般为1622。9.进气行程10.压缩行程11.做功行程12.排气行程(二) 四冲程汽、柴油机工作原理介绍四冲程汽、柴油机工作四行程详细讲柴油机与汽油机工作的不同：柴油黏度比汽油大，自燃温度比汽油低，故在混合气的形成和着火方式上都不同。1、 汽油机吸入的是可燃混合气，柴油机吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入汽缸，在短时间内与压缩后的高温空气混合。2、 柴油机压缩比比较高，压缩终了时压力和温度都比较高，超过柴油燃点，自行发火燃烧。3、 汽油机转速高、质量小、工作噪音小、启动容易、制造和维修的费用较低，但是燃油消耗率高、燃油经济性差；柴油机压缩比高，燃油消耗率低，柴油价格较低，燃油经济性好，但是转速低、质量大、制造和维修的费用高三、 发动机的总体构造 四冲程汽油机的构造：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、启动系统四、 发动机的主要性能指标与特性 发动机的主要性能指标包括动力性指标（有效转矩、有效功率、转速）、经济性指标（燃油消耗率）、运转性能指标（排气品质、噪声、启动性能）(一) 动力性指标1、有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩平衡。指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用T e表示，单位为Nm。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。2、有效功率 指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用P e表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。(二) 经济性指标燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，通常用be表示，其单位为g/kWh B为发动机在单位时间内的耗油量有效燃油消耗率越小，其经济性越好。(三) 运转性能指标1、 排气品质2、 噪声3、 起动性能(四) 发动机的速度特性 发动机速度特性指发动机的功率、转矩和燃袖消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特性可以通过发动机在试验台上(例如测功器试验台)进行试验而求得。试验时，先保持一定的发动机节气门开度，同时用测功器对发动机曲轴施加一定的阻力矩。当发动机运转稳定后，即阻力矩与发动机发出的有效转矩相等时，可用转速表测出此时的稳定转速n，同时在测功器上测出该转速下的发动机有效转矩，根据式(11)即可计算出有效功率Pe。另外，可测出消耗一定量汽油所经历的时间，用以换算出发动机每小时耗油量B，从而技式(12)计算出燃油消耗率6。改变测功器的阻力矩数值，用与上述相同的方法，又可以得到相应于另一转速的Ttq、Pe、be(五) 发动机工作状况 发动机工作状况(简称发动机工况)一般是用它的功率与曲轴转速来表征有时也用负荷与曲轴转速来表征。发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比（在同一转速下，节气门开度不同，发动机发出的功率不同）注意：负荷的概念不同于功率，如某一转速全负荷不意味着发动机发出最大功率，如图上的f点，所以功率大小不等于负荷大小。在外特性曲线上各点都表示在各转速下的全负荷工况，但在同一条部分负荷速度特性曲线上各点的负荷值不相同。五、 内燃机名称及型号编制规则审定并颁布7因家标准GB 72591。该标准的主要内容如下： (1)内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机沼气机。双(多种)燃料发动机等。 (2)内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母组成。(3)内燃机型号由下列四部分组成注意：爆燃压缩比与经济性的关系压缩比与爆燃的关系表面点火授课题目曲 柄 连 杆 机 构教学目标和基本要求掌握曲柄连杆机构功能、组成了解机体组的结构了解活塞连杆的结构了解曲轴飞轮组掌握直列四缸和六缸发动机的点火顺序教学内容和学时分配1. 概述 0.5课时2. 机体组 1课时3. 活塞连杆组 1.5课时4. 曲轴飞轮组 1课时 总4课时教学重点和教学难点1. 曲柄连杆机构的作用2. 曲柄连杆机构各组成部分的作用及组成3. 曲柄连杆机构的工作原理4. 点火顺序教学内容深化和拓宽1. 深入介绍下各零部件的材质及选用该材质的原因2. 详细分析直列四缸和六缸机工作循环表3. 新型干式油底壳的样子、原理和使用教学方式和注意事项主要采用多媒体播放PPT、动画和视频教学注意事项：1. 从本章节开始详细介绍发动机的组成了，本章节进度不宜过快，避免难度突然加大使学生不适应；2. 曲柄连杆机构的零部件比较多，分类比较复杂。需要多强调，加深印象；3. 由于没有力学课程作铺垫，需要先介绍些基础力学知识，然后更好的介绍本章知识。大量零部件、材料知识和力学知识，所以这章节应该放慢进度，为后续内容打好基础思考题和课后习题课后习题1. 气环的作用是什么？2. 曲轴的组成和作用分别是什么？3. 画出直列四缸机和六缸机工作循环表。讲稿内容备注一、 概述曲柄连杆机构的功用是：是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组。曲轴工作环境恶劣：温度高、压力大、活塞运动线速度大、与可燃混和气和燃烧废气接触的机件还受到化学腐蚀。曲柄连杆机构的受力情况复杂，包括：气体作用力、往复惯性力与离心力、摩擦力由于曲柄连杆机构的工作条件恶劣，所以为了保证工作可靠、减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。二、 机体组结构主要包括：气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等组成，机体组是发动机的支架，是曲柄连杆、配气机构和发动机各系统得主要零件的装配基体。各运动件的润滑和受热件的冷却也都要通过机体组来实现。（一） 汽缸体水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，也可简称为气缸体，气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。1. 气缸体的形式2. 气缸的冷却方式3. 气缸的排列方式4. 气缸和气缸套整体式气缸气缸套：干式、湿式（二） 气缸盖与气缸盖衬垫1. 气缸盖 气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖内部也有冷却水套，共端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。功用：封闭气缸上部，与活塞顶部和汽缸壁一起组成燃烧室工作条件：高温、高压材料：一般采用灰铸铁、合金铸铁、铸铝型式：单体式：刚度大，维修方便，但结构复杂整体式：可缩短汽缸中心距和发动机的总长度，刚性较差块状：介于二者之间2. 燃烧室 A. 盆形燃烧室B. 楔形燃烧室C. 半球形燃烧室D. 双球形燃烧室E. 多气门形燃烧室（三） 汽缸垫功用：密封汽缸体与气缸盖的结合面工作条件：高温、高压材质：常用1.金属-石棉 2.耐热密封胶（四） 油底壳功用：储存机油（润滑油）并封闭曲轴箱材质：薄钢板冲压近年来新发明了干式油底壳，防止转弯，上、下坡等特殊路况下无法提供充足机油。（五） 发动机支撑三、 活塞连杆组活塞连杆组将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动，由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。（一） 活塞活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞顶部工作环境：高温、高压、受力大，并且导致活塞侧压力大，惯性力大，承受交变载荷。为了适应这种工作环境，保证发动机的良好运转，对活塞的材料、制造工艺、结构特点作出了要求材质：铝合金结构：活塞顶部、活塞头部（环槽）、活塞裙部（上大下小椭圆锥形）、活塞销座（二） 活塞环包括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、高压燃气大量混入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带定。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的机油膜，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。1. 气环气环 ：密封和导热 ；工作条件：高温高压燃气，工作速度高、高温下机油容易变质，润滑条件变坏，难以保证液体润滑；材料：合金铸铁，表面镀多孔性铬，镀锡，磷化，喷鉬；采用钢片环，或粉末冶金的金属陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞环。结构：有切口外型尺寸比气缸内径大气环切口的形状：四种气环断面的形状：六种泵油原理2. 油环普通油环、组合油环（三） 活塞销功用：连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆工作条件：高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件差要求：有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。材料和结构：一般为空心结构；用低碳钢或低碳合金钢制造活塞销 内孔形状：圆柱形、组合形、两段截锥形。活塞销与销座孔和连杆小头衬套孔的连接，一般采用全浮式。（四） 连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。工作条件：承受活塞销传来的气体作用力和活塞往复运动的惯性力，连杆摆动产生惯性力矩，使得连杆承受一定的弯矩，力和力矩的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。材料和工艺：低碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后再进行机械加工或热处理。结构：包括大头、杆身、小头。连杆大头按剖分面的方向：平切口、斜切口连杆体与连杆大头盖为了防止装配时错位，常用的定位方式：止口定位、套筒定位、锯齿定位V型发动机左右俩侧对应的两个气缸的连杆有三种安装方式：并列、叉形、主副。四、 曲轴飞轮组（一） 曲轴曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成统其本身轴线的力矩。在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为了保证工作可靠，要求曲袖具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。曲柄主要由三部分组成：曲轴的前端(或称自由端)轴；若干个曲柄销和它左右两瑞的曲柄，以及前后两个主轴颈2组成的曲拐；曲轴后端(或称功率输出端)凸缘。曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；v形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。全支撑、非全支撑整体式、组合式材料和结构点火次序：在安排多缸发动机点火次序时：1、使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷，同时避免进气行程中可能发生抢气现象2、做功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个汽缸都应发或做功一次，而且各缸发火的间隔时间应力求均匀。（二） 曲轴扭转减震器功用:为了降低曲轴的扭转振动分类：常用摩察式扭转减振器：1.橡胶摩擦式 2.硅油式（三） 飞轮功用：储存做功行程的一部分能量，保证发动机也能赚平稳；是传动系中摩擦离合器的主动盘，或液力变矩器的驱动盘D和E为C发展而来新型汽缸垫:FW(钢板-软材料)MLC（金属-涂层）ME（金属-弹性体）活塞销一般偏心安装，防止敲缸现象。详细分析曲拐的布置形式，点火顺序。要求学生熟记授课题目配 气 机 构教学目标和基本要求了解配气机构的功用类型构造和工作原理。顶、侧置式配气机构各组成零件的工作条件，构造材料和要求。配气定时的意义，气门间隙的意义及调整方法。教学内容和学时分配1. 概述 1课时2. 配气机构的布置形式 1课时3. 配气相位 1.5课时4. 配气机构的主要零部件 1.5课时5. 可变进气系统 1课时 总6课时教学重点和教学难点1. 配气相位2. 配气机构的主要零部件教学内容深化和拓宽1. 了解不通车系的可变进气系统原理2. 气门间隙的调整方法教学方式和注意事项主要采用多媒体播放PPT、动画和视频教学注意事项：1. 配气相位和配气相位图的理解；2. 和前面章节关于四冲程发动机原理的各个冲程动作有不一致的地方，注意区分；3. 同名凸轮、异名凸轮的理解；4. 气门和气门杆的结构特征比较特殊，要求记忆。思考题和课后习题思考题1. 从配气相位图上看，进、排气门开启有两段重合，为什么只有一个气门叠开角？（配气相位时提出）2. 气门锥角越大，那么气流通过的截面积是越大还是越小？（零部件时提出）课后习题1. 凸轮轴的布置形式有哪几种？凸轮轴的传动方式又有哪几种？2. 什么叫配气相位？画出配气相位图。3. 什么叫气门间隙？为什么要留气门间隙？在哪里调整和测量？讲稿内容备注一、 概述1. 配气机构的功用据发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时打开和关闭各气缸的进、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,使换气过程最佳，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。2. 四冲程内燃机采用气门式配气机构是由气门组、传动组和驱动组三部分组成，气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置等零件；传动组包括：挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件；驱动组包括：凸轮轴，凸轮轴轴承和止推装置等。二、 配气机构的布置形式（一） 气门式配气机构布置形式配气机构的分类可以从以下方面来进行：1. 按气门的布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式；2. 按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式；3. 按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式、链条传动式和齿带传动式；4. 按每缸气门数目，有二气门式、三气门式、四气门式和五气门式。（二） 配气机构的传动1. 齿轮驱动形式就是采用齿轮副来驱动凸轮轴。曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。即曲轴旋转720，完成一个工作循环，发动各缸工作一次，对应的凸轮轴旋转360给各缸近、排气一次。所以凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍。凸轮轴下置时，一般都采用齿轮副驱动，正时齿轮多用斜齿。 2. 链驱动形式链式驱动，就是指曲轴通过链条来驱动凸轮轴。这种驱动形式一般多用于凸轮轴上置的远距离传动。奔驰轿车发动机就采用这种驱动方式。但链传动的可靠性和耐久性不如齿轮传动，且噪声较大、造价高，其传动性能的好坏直接取决于链条的制造质量。为使在工作时链条具有一定的张力而不致脱链，通常装有导链板14，张紧轮装置2、11等。3. 齿形皮带驱动这种驱动方式与链驱动的原理相同。只是链轮改为齿轮，链条改成齿形皮带。这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿形皮带驱动弥补了链驱动的缺陷，并降低了成本。（三） 每缸气门数及排列方式1. 每缸两个气门方式一般发动机较多的采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门。这种结构在可能的条件下应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径，以改善气缸的换气。但是，由于燃烧室尺寸的限制，从理论上讲，最大气门直径一般不超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能满足发动机对换气的要求。2. 每缸四个气门方式3. 每缸五个气门方式现代轿车发动机设计面临的主要任务是进一步降低燃油消耗和排放污染；提高动力性和改善噪声特性；另外还要降低成本。当每缸采用五气门时，气门排列的方案通常是同名气门排成一列，分别用进气凸轮轴和排气凸轮轴驱动。三、 配气相位（一） 定义配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。用曲轴转角的环形图来表示配气相位。理论上四冲程发动机的进气门应当在活塞处在上止点时开启，当活塞运动到下止点时关闭；排气门则应当在活塞处于下止点时开启，在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占1800曲轴转角。但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一行程历时都很短。例如上海桑塔纳轿车发动机，在最大功率时的转速为5600rrain，一个行程历时仅为0.005 4s。这样短时间的进气和排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不干净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采取延长进、排气时间的方法，即：气门的开启和关闭的时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。（二） 气门的叠开同一气缸的工作行程顺序是排气行程后，接着便是进气行程。因此，在实际发动机中，在进排气行程的上止点前后，由图3- 10可见，由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了在一段时间内排气门与进气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角+称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性比较大，在短时间内是保持原来的流动方向。因此只要气门重叠角选择适当，就不会产生废气倒流人进气管或新鲜气体随同废气排出的可能性，这将有利于换气。但应注意，如气门重叠角过大，当汽油机小负荷运转，进气管内压力很低时，就可能出现废气倒流，进气量减少。对于不同发动机，由于结构形式，转速各不相同，因而配气相位也不相同。合理的配气相位应根据发动机性能要求，通过反复试验确定。（三） 配气相位图（四） 气门间隙所谓气门间隙就是指：发动机在冷状态时，在气门传动机构中，留有一定的间隙。以补偿气门及传动机构受热后的膨胀量。发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势会将气门自动顶开引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中的漏气，而使功率下降，严重时使发动机甚至不易起动。为消除上述现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。气门间隙视配气机构的总体结构形式而定，同时这一间隙也可进行调整。气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据试验确定。通常在冷态时，进气门的间隙为0.250.30mm，排气门的间隙为0.30.35mm。如果间隙过小，发动机在热态下可能发生漏气，导致功率下降严重时，将使气门烧坏。如间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间将产生撞击、响声，而加速磨损，同时也使气门开启的持续时间减短，采用液力挺柱的发动机，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。如一汽奥迪、桑塔纳轿车无须预留气门间隙。四、 配气机构的主要零部件（一） 气门组气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁片等零件， 气门由头部和杆部两部分组成，头部用来封闭气缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门头部的工作温度很高，而且还要承受气体压力、气门弹簧力以及传动组零件惯性力的作用，其冷却和润滑条件又较差。因此，要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热和耐磨能力。气门头顶面的形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，平顶气门头结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门均可采用。喇叭形顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门；球面顶气门头 ，因其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，适用于排气门。但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。气门头部与气门座接触的工作面，是与杆部同心的锥角。通常将这一锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角，一般做成45。有的发动机进气门的锥角做成30， 气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动。气门导管是气门在其中作直线运动的导套，以保证气门与气门座正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与气缸盖之间起导热作用。气门导管般用耐磨的合金铸铁或粉末冶金材料制造，然后以一定的过盈压入气缸盖的导管孔内。为了防止轴向运动，保证气门导管伸人进、排气歧管的合适深度，有的发动机对气门导管用卡环定位。气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门传来的热量。气门弹簧的作用是使气门自动回位，防止气门传动机构中产生间隙，气门弹簧应具有足够的刚度和安装预紧力。气门旋转机构，为了改善气门和气门座密封面的工作条件，可设法使气门在工作中能相对气门座缓慢旋转。这样可使气门头沿圆周温度均匀，减小气门头部热变形。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。（二） 气门传动组气门传动组主要包括凸轮轴及正时齿轮、挺柱、导管、推杆、摇臂和摇臂轴等。气门传动组的作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。（1） 凸轮轴（图321）上主要配置有各缸进、排气凸轮1，可以使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，对凸轮轴要求有足够的韧性和刚度。同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位相适应的。发动机各个气缸的进气(或排气)凸轮的相对角位置应符合发动机各气缸的发火次序和发火间隔时间的要求。因此，根据凸轮轴的旋转方向以及各进气(或排气)凸轮的工作次序，就可以判定发动机的发火次序。（2） 挺柱：将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式，以减轻质量。滚轮式挺柱与液力挺柱。（3） 推杆：将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂，它是气门机构中最易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。（4） 摇臂：将推杆和凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。五、 可变进气系统（一） 可变气门正时及升程电子控制系统VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田公司在1989年推出了自行研制的“可变气门正时和气门升程电子控制系统”，英文全“Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System”，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统.（二） 配气相位可变进气系统叠开角是不相邻本节内容以播放视频和动态图，参照实物具体讲解原理各系汽车实现可变进气的机构差异较大，分别讲解授课题目汽 油 机 燃 油 供 给 系 统教学目标和基本要求掌握可燃混合气的形成；了解汽油发动机的燃料；了解使用化油器的传统汽油机燃油供给系统的组成及原理；了解使用EFI（电子控制汽油喷射系统）发展历史、组成和原理；熟练掌握汽油机供给系的功用及组成，过量空气系数的概念。教学内容和学时分配1. 概述 1.5课时2. 传统燃料供给系统（有化油器）的组成和工作原理 2课时3. 发动机进、排气装置 1课时4. 电控汽油喷射系统组成和工作原理 2.5课时5. 汽油机涡轮增压 1课时 总8课时教学重点和教学难点1. 可燃混合气成分对发动机性能的影响2. 汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求3. EFI的组成和原理4. 涡轮增压的工作原理教学内容深化和拓宽1. 对EFI中所使用的传感器做系统介绍并根据进度和课时情况介绍整车上的常用传感器2. 分析涡轮增压优缺点，并对国内市场上增压汽车所用增压装置进行简单分析3. 对发动机废气排放标准，控制方式（包括EGR）讲解教学方式和注意事项主要采用多媒体播放PPT、动画和视频教学注意事项：1. 本章节内容较多、难度较大，安排课时也较多。所以本章节的教学持续时间较长，学生很容易学后面忘记前面。为了有更好连贯性，每节课前需要对上节课内容进行复习回顾；2. 本章节难度较大。传统汽油机燃油供给系统结构复杂，原理复杂；EFI涉及复杂电路和大量传感器对接触汽车时间不长的学生来说学起来会很费劲，尤其文科生。需要协同电工基础等课老师调节进度。本章节内容对后续课程影响较大，放慢进度思考题和课后习题思考题1.对比传统汽油机燃油供给系统和EFI，分析它们优缺点课后习题1. 汽油机各种工况对可燃混合气各有什么要求？2. 什么叫汽油喷射？其优缺点有哪些？有哪几种分类方法？3. 电子控制汽油喷射系统组成如何？4. 燃油压力调节器的功用是什么？5. 燃油导轨的功用是什么？讲稿内容备注一、 概述（一） 功用根据发动机各工况的不同要求，攻击发动机气缸一定浓度和数量的可燃混合气，并把发动机燃烧做功行程后产生的废气排到大气中。（二） 汽油简介汽油是由石油提炼得到的，提炼方法为：直馏，裂化，目前使用较多的是催化裂化汽油的使用性能指标：蒸发性、热值和抗爆性1、 蒸发性：汽油蒸发性的好坏直接影响对所形成的混和气质量有很大影响概念：蒸发温度，终馏点，气阻10%蒸发温度与汽油机冷态起动性能有关；50%蒸发温度低，汽油机的预热时间短，暖机性能、加速性能和工作稳定性比较好90%蒸发温度与终馏点温度越低，表明汽油中的重馏成分越少，越有利于可燃混合气均匀分配到各气缸，同时也使汽油的燃烧更为完全气阻：汽油机工作时，汽油供给管路受热升温，当温度升高到使汽油蒸汽压力达到管路系统压力时，汽油泵和管路中将产生大量汽油蒸汽泡，妨碍液态汽油流动，使汽油流量较少到不足以维持发动机正常运转，导致发动机失速，称为气阻。2、 热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，汽油热值44000kj/kg。3、 汽油的抗爆性：是指汽油在气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，即抗自燃的能力。抗爆性的好坏程度用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。异辛烷抗爆能力极强，规定辛烷值为100，正庚烷抗爆能力极弱，规定辛烷值0汽油的辛烷值就是燃料中异辛烷含量的体积百分数。（三） 可燃混合气成分与汽油机性能的关系过量空气系数：燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量可燃混合气是指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性、经济性与排放特性有很大的影响。可燃混合气的成分指标：空燃比或过量空气系数表示1. 可燃混合气成分对发动机性能的影响混合气种类过量系数发动机功率耗油率性能火焰传播上限0.4混合气不燃烧，发动机不工作过浓混合气0.430.87减小激增燃烧室积炭、排气冒黑烟，放炮功率混合气0.88最大增大10%输出最大功率标准混合气1.0减小2%增大4%动力性、经济性较好经济混合气1.11减小8%最小油耗最小过稀混合气1.131.33显著减小显著增大回火、发动机过热、加速性变坏火焰传播下限1.4混合气不燃烧，发动机不工作2. 汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求1） 稳定工况对混合气的要求工况混合气浓度怠速和小负荷a=0.60.8中等负荷a=0.91.1大负荷和全负荷a=0.850.952） 过渡工况对混合气的要求工况混合气冷起动极浓a=0.20.6暖机a随温度升高加速及时加浓急减速避免混合气过浓二、 传统燃料供给系统（有化油器）的组成和工作原理（一） 简单化油器与可燃混合气的形成液体燃料要能在极短的时间内形成可燃混合气，必须先将燃料雾化成极小的油滴，使蒸发面积增大，化油器的结构可以用吸入的空气流将汽油雾化。化油器构造：喉管结构进气：进气过程中缸内压力小于大气压力，所以空气经空气滤清器、化油器空气管、进气管向气缸流动喉管结构的是根据流体力学结论得出：流体流动时，若管道各处截面积不同，则流体流经各处的流动速度和静压力不同。截面积越小，流速越大，静压力越低。喉部压力小于大气压力（浮子室内有孔通大气，所以浮子室内的压力基本上等于大气压），汽油从浮子室经喷管喷入喉管，被高速气流打散。与空气混合形成可燃混合气。根据汽车工况改变发动机功率，改变发动机功率是根据改变供入的混和气数量来进行的，即踩踏油门踏板（加速踏板），来控制节气门的开度。对于结构一定的化油器，影响喷油量的主要因素是喉部真空度，影响喉部真空度的因素：节气门开度，发动机转速。发动机转速不变时，节气门开度越大，则整个进气管中阻力越小，空气管内的流量和流速越大，从而喉部的空气流量、流速和真空度越大，喷油量增加，发动机功率加大。节气门开度一定时，发动机转速越高，则气缸内的真空度越大，喉管中的空气流速和真空度越高，喷油量越多。为了保证混和气的浓度符合预定数值，要精确的控制空气流量（喉部的形状和尺寸）和汽油流量（浮子室底部出油孔即量孔的形状和尺寸）。量孔尺寸确定后，出油量只取决于量孔两端的压力差（油压和气压），必须保证两空两端的油压基本保持不变，才能使出油量只取决于喉部真空度，要保持油压基本不变，浮子室中必须有浮子和针阀结构。简单化油器特性曲线（二） 化油器各工作系统1. 主供油系统2. 怠速系统3. 家弄系统（机械加浓系统、真空加浓系统）4. 加速系统5. 启动系统（三） 传统汽油机燃油供给系统组成包括：汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管三、 发动机进、排气装置（一） 发动机进气装置1. 空气滤清器（1） 干式空气滤清器（2） 油浴式空气滤清器（3） 离心式空气滤清器（4） 聚氨酯式空气滤清器 2. 进气歧管（二） 发动机排气装置1. 排气歧管2. 排气消音器四、 电控汽油喷射系统组成和工作原理（一） 组成EFI由三部分组成：燃油供给系统：电动汽油泵、滤清器、燃油分配管、压力调节器、喷油器空气供给系统：经过空滤器后，流经空气流量传感器，计量后沿着节气门通道流进进气支管，再分别供给到各个气缸，空气流量是由驾驶员通过加速踏板操纵节气门控制的电子控制系统：冷启动、暖机、中小负荷、全负荷、加速、怠速、闭环混合气成分调节系统（二） 发展历史和分类发展阶段：K型KE型EFI分类：1.按照喷射方式分类：间歇喷射和持续喷射 2.按照布置形式分类：多点喷射和单点喷射 3.按照控制类型分类：机械控制和电子控制、闭路控制和开路控制 4.按照进气量的检测方式分类：流量型和压力型（三） 优缺点喷射系统优势1. 充气性能好2. 混合气的分配均匀性较好。 3. 按工况而配制最佳的混合气成分。 4. 具有良好的过渡性能。 5. 降低油耗和排放缺点：系统复杂、价格昂贵、维修较难，对燃油的洁净度要求较高。采用汽油喷射的发动机与传统的化油器式发动机相比，可使发动机的功率提高5%10%；油耗降低5%10%；有害废气减少15%20%。（四） 工作原理电控多点汽油喷射系统，利用各种传感器测量各种信号并送入一个电控单元（ECU）中，电控单元根据发动机各种工况的实际要求来控制喷油量。特点：1、采用空气流量传感器。以空气流量为控制的基础2、以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素3、还接受节气门位置、冷却液温度、空气温度等传感器检测到的表征发动机运行工况的信号作为喷油量的校正，提高发动机的控制性能微机的主要功能是控制喷油器的喷油量，吸入空气量由节气门的开度决定五、 汽油机涡轮增压（一） 汽油及涡轮增压特点1. 由于汽油机增压后易引发爆燃，故增压程度较柴油机低。2. 汽油机增压后热负荷偏高。3. 汽油机排气温度高，对废气涡轮的耐热强度要求较高。4. 汽油机转速变化度范围大，功率输出数值差别也很大，涡轮增压器与汽油机的匹配困难。（二） 布置方案1. 前置2. 后置3. 混合布置常用汽油牌号90、93、95、97指的就是异辛烷抗爆能力结合可变进气系统讲解可变式进气歧管讲解排气系统时可以对发动机排放标准进行说明空气供给系统原理也可能是：经过空滤器后沿着节气门通道流进进气歧管，通过进气歧管压力传感器计量授课题目柴 油 机 燃 料 供 给 系 统教学目标和基本要求了解柴油机供给系的功用及组成，燃烧室的结构形式及混合气的形式。掌握喷油器的功用、类型、结构和工作原理。掌握喷油泵的功用和类型。了解柱塞式喷油泵的构造和工作原理，供油量与供油时间的调整。了解喷油泵的供油速度特性。掌握RQ型调速器的基本工作原理。了解电控柴油喷射系统、柴油机燃油供给系统的辅助装置、发动机的进气系统、排气系统。了解发动机有害排放物的成分以及各种不同的控制措施。教