汽车教案-汽车构造 第九章 汽油发动机点火系

第一篇：汽车教案-汽车构造 第九章 汽油发动机点火系

第九章

汽油发动机点火系 第一节

概述 作用：

汽油机工作中，压缩行程终了时，电火花跳火，点燃可燃混合气，使之燃烧做功 定义：

为了使气缸中产生电火花，汽油发动机装设了一套能按发动机工作需要，在火花塞电极间产生电火花的系统 统

点火系的种类：（1）传统点火系（2）磁电机点火（3）半导体点火

第二节

传统分电器式点火系

一、传统分电器式点火系的组成与工作原理

1、组成：

（1）蓄电池及发动机

提供12V的电压，供给点火系所需能量（2）点火线圈

将低电压变为高电压（3）分电器

A、断电器：一对触点和凸轮，使初级绕组按要求通断 B、配电器：将点火线圈产生高压火分配到各缸火花塞（4）火花塞

在燃烧室内产生高压电火花，并点燃可燃混合气

2、工作原理：

（1）接通电火开关，活动触点闭合时，初级绕组中有电流通过

（2）当断电器凸轮将活动触点打开时，初级电路中电流迅速消失，点火线圈次级绕组中产生高压电

二、点火提前

1、定义：

火花塞跳火到活塞移到上止点之间的曲轴转角，称为点火提前角

2、若点火提前角过小，使发动机功率减小

3、若点火提前角过大，也会使发动机输出功率减小

4、最佳点火提前角的影响因素：

与发动机转速、可燃混合气、发动机结构、汽油抗爆性、负荷等有关

三、传统分电器式点火系的主要部件

1、分电器

（1）断电路：固定触角、活动触角、凸轮

（2）配电器：在断电器上方，由分电器盖和分火头组成（3）电容器：为纸质（4）点火提前装置：

A、离心式点火提前调节装置：其作用随发动机转速变化而自动改变点火提前角 B、真空点火提前调节装置：装在分电器外壳侧面，其作用是随发动机负荷变化自动调节点火提前角

2、点火线圈

（1）开磁路点火线圈：有铁芯、初级绕阻、次级绕阻、胶木盖、绝缘座等组成（2）闭磁路点火线圈：与开磁路相比，铁芯是封闭型的

3、火花塞

（1）构造：铁制外壳、陶瓷绝缘体、金属杆、旁电极

（2）自身温度：绝缘体温度保持在500～600℃，使落在绝缘体上的油滴立即烧掉

（3）热型火花塞：绝缘体裙部较长、吸收热量较多、温度较高（4）冷型火花塞：绝缘体裙部较短、吸收热量较少、温度较低（5）火花塞的规格（6）火花塞电极间隙 第三节

半导体点火系

一、无触点点火系

1、原理：利用点火信号发生器代替触点触发和控制点火

2、种类：磁感应式、霍尔效应式、光电式]

3、磁感应式无触点点火装置（1）电路图：

（2）组成：点火信号发生器、点火控制器、点火线圈、点火开关、蓄电池（3）点火信号发生器

A、结构：信号转子、永久磁铁、铁芯、传感线圈 B、作用：产生信号电压控制点火

C、工作过程：信号转子转动，其凸齿与铁芯间的间隙发生变化，使通过传感线圈的磁通量发生变化，在传感器内产生交变电动势（4）点火控制器

A、基本电路图：由三极管组成开关电路、放大电路

B、作用：将从点火信号发生器得到的信号整形，放大以控制点火线圈初级电路的通断

C、工作过程：点火线圈的初级电流与其中一个三极管串联，由三极管控制点火线圈的通断产生高压电

4、霍尔效应式无触点点火装置（1）霍尔效应：（2）电路图

（3）组成：内装霍尔发生器的分电器、放大器、点火线圈、火花塞（4）霍尔发生器：触发叶轮、信号触发开关组成（5）工作原理：

A、触发叶轮转动时，触发叶轮的叶片进入永久磁铁与霍尔集成块空气隙中时，不产生霍尔电压，霍尔发生器无信号输出集成电路放大器输出级导通，接通点火线圈的初级电路

B、当触发叶片离开空气隙时，永久磁铁的磁力线便通过导板至霍尔集成块，这时霍尔电压升高，霍尔发生器有信号输出，集成放大电路输出截止，切断点火线圈初级电流，产生高压电

二、微机控制的半导体点火系

1、优点：

仅靠机械的调整方法实现最佳点火时刻非常困难，而微机控制电火可使发动机在任何工况都处于最佳的点火时刻

2、微机控制的半导体点火系组成：

（1）组成：传感器、电控单元、点火模块、点火线圈等组成（2）传感器

作用：检测发动机或汽车各种运行工况信息的装置（3）传感器的种类

A、曲轴转角与转速传感器 B、曲轴基准位置传感器 C、进气负压传感器 D、空气流量传感器 E、节气门位置传感器 F、进气温度传感器 G、冷却水温度传感器 H、爆震传感器（4）电控单元

A、组成：主要部件是微机

B、作用：接收各有关传感器信号，并按照既定的程序进行判断、运算后，给点火器输出最佳点火提前角和初级电路导通时间的控制信号（5）点火模块：

作用：根据电控单元输出的指令，通过内部大功率三极管电路的接通和截止，控制初级电路的通断，完成点火工作

3、无分电器式点火系

（1）分类：二极管分配式、点火线圈分配式

（2）原理：由微机系统控制点火线圈产生的高压电直接送往各缸的火花塞（3）同时点火点火线圈分配式无分电器点火系： A、组成：电控单元、双点火线圈、火花塞

B、原理：采用两个气缸共用一个点火线圈的布置型式 C、原理图

第二篇：汽车发动机构造试讲教案

“汽车发动机构造”教案

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一、教案使用说明：

（一）、本教案是《汽车构造》第五版上册中第一章“汽车发动机的工作原理及总体构造”的一个部分。

（二）、本教案授课对象是车辆工程各专业学生。

（三）、本教案适用于一个课时。

（四）、本教案第一次用作2014年7月青年教师岗前培训试讲使用，二、教学目标与要求

（一）、要求学生掌握关于汽车发动机的基本概念，包括汽车发动机的基本术语，汽车发动机的分类，汽车发动机的总体构造。

（二）、要求学生理解四冲程发动机的工作原理和发动机的主要性能指标与特性。

（三）、通过理论学习和实验拆装操作，使学生对汽车发动机的结构和功能有更清楚的认识，并引导学生使其掌握分析发动机性能的能力，同时学以致用，使学生初步具备进行发动机性能试验和某些专项试验的能力。

（四）、通过本次课的学习，引发学生对涉及本课程或其他专业课程相关知识的兴趣，如汽车车身结构、汽车维修技术、汽车制造工艺、汽车底盘构造等。

三、教学重点与难点

（一）、本次课的教学重点是汽车发动机的基本术语，汽车发动机的分类，汽车发动机的总体构造和工作原理。

（二）、本次课的教学难点是汽车发动机的总体构造和四冲程发动机工作原理。

四、教学方式

以教师讲授为主，同时注意在各个环节通过提问、讨论等方式增强教学互动。

理论与实践相结合，利用视频、图片等视觉冲击明显的工具来增强教学效果。通过实验操作，拆装练习来强化巩固教学效果。

五、教学过程设计

（一）、发动机基本术语和类型

发动机是汽车的动力源，是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。现代汽车所使用的发动机多为内燃机。内燃机把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能，并且这种能量转换过程是在发动机气缸内部进行的。汽车上使用的内燃机主要是汽油机和柴油机。

1、工作循环： 在发动机内，每一次将热能转变为机械能都必须经过吸入空气、压缩和输入燃料，使之发火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排除这样一系列连续过程，称为一个工作循环。一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气四个过程。

2、上止点（Top Dead Center）：活塞离曲轴旋转中心最远的位置。

3、下止点（Bottom Dead Center）：活塞离曲轴旋转中心最近的位置。

4、活塞行程 S：上下止点之间的距离。

5、曲柄半径R：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离。

6、气缸工作容积（排量）VS（L）：活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积。VS=(π/4)D2·S×10-6

7、燃烧室容积（压缩容积）VC ：活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积。

8、气缸总容积 Va ：气缸工作容积与燃烧室容积之和。Va = VS +VC9、压缩比ε：气缸总容积与燃烧室容积之比。ε= Va / VC =1+ VS/ VC10、发动机（内燃机）排量 VL（L）：所有气缸的工作容积之和。VL =i·VS

（二）、发动机分类

1、按热能动力装置（热机）：

（1）内燃机：直接以燃料燃烧所生成的燃料产物为工质的热机。活塞式内燃机（汽车发动机）：往复活塞式，旋转活塞式 ；燃气轮机

（2）外燃机：燃料燃烧加热其它工质（水）。蒸气机；汽轮机

2、按所用燃料种类：

（1）液体燃料发动机：汽油机，柴油机，代用燃料（非石油燃料）发动机，酒精、氢气、甲醇发动机等

（2）气体燃料发动机：天然气发动机，液化石油气发动机等

3、按工作循环的冲程数：四冲程发动机；二冲程发动机

4、按发火方式：点燃式发动机；压燃式发动机

5、按气缸数：单缸发动机；多缸发动机

6、按气缸排列方式：直列立式；直列卧式；V型发动机

7、按冷却方式：水冷发动机；风冷发动机

8、按每气缸气门数

（1）每气缸设有1个进气门和1个排气门的发动机，称为二气门发动机。

（2）每气缸设有2个进气门和2个排气门的发动机，称为四气门发动机。

（3）每气缸设有3个进气门和2个排气门的发动机，称为五气门发动机。

（三）、发动机的总体构造

汽车发动机包括汽油机和柴油机，汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机 是压燃的，不需要点火系。

（1）曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

（2）配气机构：配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

（3）供给系：汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。包括燃油供给装置、空气供给装置、可燃混合气形成装置、可燃混合气供给和废气排出装置。

（4）点火系：分为蓄电池点火系、半导体点火系和磁电机点火系等，其功用是保证按规定的时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

（5）冷却系：包括水泵、散热器、风扇、分水管、气缸体放水阀、水套等。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。

（6）润滑系：包括机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。其功用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。（7）起动系：要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。包括起动机及其附属装置，用以使静止的发动机起动并转入自行运转。

（六）、课后习题

布置课后问题：汽车发动机通常是由哪些机构与系统组成的？它们各有什么功用 ？

通过该问题，使学生在课后能够去回顾、复习课堂上学习的相关知识点，巩固学习效果。

第三篇：《汽车发动机构造》复习题

.《汽车发动机构造》复习题

班级

姓名

学号

一、填空题

1、汽车总体构造通常由

发动机、底盘、车身

以及

电气设备

四大部分组成。

2、现在汽车上大多数都是采用四冲程发动机，即每个工作循环要经过

进气、压缩、做功

和

排气

四个活塞行程。曲轴转两圈，完成一

个工作循环。

3、装在活塞上的活塞环包括

气环

和

油环。

4、现代化油器的主要工作系统有

主供油系统、怠速系统、加浓系统、加速系统

和

起动系统。

5、电控燃油喷射系统用英文表示为

__EFI，电子控制单元简写为ECU。

6、凸轮轴或曲轴位置传感器常用的有

电磁感应式、霍尔效应式

_和光电式三种类型。

7、过量空气系数α

=

0.88

～1.11

范围内最有利，动力性和经济性都较好。

8、汽油机尾气排放的有害物主要有

CO、HC

和

NOx。

9、排气消声器的作用就是降低排气

噪声，并消除废气中的火焰

及

火星。

10、汽油泵的作用是将汽油从

汽油箱

中吸出，并送入

化油器浮子室

中。

二、选择题

1、国产发动机的型号

4100Q，其中“

”是表示（C）

A、长度为

100cm

B、高度为

100cm

C、缸径为

100mm

D、宽度为

100cm

2、在采用气门摇臂的配气机构中，进气门的气门间隙一般为（A）。

A、0.25~0.3mm

B、1mm

C、0.3~0.35mm

D、0.4~0.5mm

3、以下传感器中输出的信号属于数字信号的是（C）

A、水温传感器

B、氧传感器

C、光电式传感器

D、电磁式车速传感器

4、以下元器件属于执行器的是（C）

A、水温传感器

B、空气流量计

C、喷油器

D、电磁式车速传感器

5、以下元器件不属于执行器的是（B）

A、汽油泵

B、烟度计

C、点火线圈

D、活性炭罐电磁阀

6、在讨论排放控制和催化转化器时，甲说不管空燃比是多少，三元催化转化器都能控制

CO、HC

和

NOx的排

放量；乙说，空燃比必须控制在14.7

：1

附近，才能使三元催化转化器有效地控制

CO、HC

和

NOx的排放量。

试问谁正确？（B）

A

．甲正确

;

B．乙正确

;

C．两人均正确

;

D

．两人均不正确。

7、气缸盖螺栓的紧定要求是（D）。

A．一定要拧紧

B．按顺序分次拧紧

C．按规定力矩拧紧

D

．按工艺规范拧紧

8、当装用两根气门弹簧时，气门弹簧的螺旋方向应（B）。

A

．相同

B.相反

9、化油器怠速喷口在（A）。

A

．节气门下方

B.阻风门上方

C.主喷管内

D.节气门上方

..10、加浓装置的加浓量孔与主量孔（B）。

A

．串联

B.并联

11、汽油发动机在中等负荷工况时,过量空气系数值为（B）。

A

．

0.6

～

0.8

B

．0.9

～

1.1

C．

0.8

～0.9

D

．

1.1

～

1.2

12、汽油机过量空气系数在1.05

～

1.15

范围内的可燃混合气叫做（B）。

A

．功率混合气

B

．经济混合气

C．过稀混合气

D

．过浓混合气

13、主供油装置的工作状况为（A）。

A

．除怠速外都工作

B

．除起动和怠速外都工作

C．各个工况都工作

D

．除加速外都工作

14、电控汽油喷射系统的ECU

以（B）作为确定基本喷油量的主控信号。

A

．节气门开度与冷却水温度

B

．发动机转速与空气进气量

C．进气温度与进气量

D

．进气温度与传动

轴转速

15、现在绝大多数电控汽油机都采用（C）喷射方式。

A

．同时

B

．分组

C．顺序

D

．连续

16、D

型汽油喷射系统采用的空气计量装置是（B）。

A

．翼片式空气流量计

B

．进气岐管绝对压力传感器

C．卡门涡流式空气流量计

D

．热线式空气流量计

17、在下列空气流量计中，测量空气质量流量的是（D）空气流量计。

A

．翼片式

B

．压力式

C．卡门涡流式

D

．热线式

18、使燃油压力与进气歧管压力之差保持恒定的是（C）。

A

．节气门体

B

．油压缓冲器

C．燃油压力调节器

D

．电动汽油泵

19、装有（A）的电控汽油喷射系统，其控制方式属于闭环控制方式。

A

．氧传感器

B

．节气门位置传感器

C．进气温度传感器

D

．曲轴位置传感器

20、柴油机压缩行程中压缩的是（B）。

A

．柴油与空气的混合气

B．纯空气

C．柴油蒸气

D

．柴油

21、柴油机气缸内，燃烧时最高压力产生在（B）。

A

．预燃期

B

．速燃期

C．缓燃期

D

．补燃期

22、在下列燃烧室中，（B）的燃烧室起动性能最好。

A

．球形



B

．ω形



C．涡流室式



D.预燃室式

23、柱塞式喷油泵的每一循环供油量取决于（

D）。

A

．喷油的压力的高低

B

．喷油泵凸轮的转速

C．柱塞上移速度的大小

D

．柱塞的有效行程的大小

24、柴油机出现“飞车”现象可能是（D）引起的。

A

．油门踩得过大

B

．喷油器漏油

C．喷油泵弹簧过硬

D

．调速器失效

25、输油泵的作用是向喷油泵输送足够数量和具有一定压力的柴油，它的供油压力一般为（A）。

A

．

0.15

～

0.3MPa

B

．

～

2MPa

C．

0.1

～0.15MPa

D.0.015

～

0.03MPa

26、引起柴油机排气冒白烟的原因可能是（C）。

A

．喷油压力过高

B

．混合气过浓

C．喷油压力过低

D.喷油泵转速太高

三、判断题

1、（×）衡量一台发动机的性能主要是看它的功率大小就可以了。

2、（×）发动机的转速越高，它的负荷也越大。

..3、（×）在采用气门摇臂的配气机构中，进气门的气门间隙比排气门的气门间隙大。

4、（×）发动机冷起动时需要的是稀的混合气体。

5、（√）由于电控喷射发动机在各种工况下，均能形成较为理想的可燃混合气比，故大大降低了排放污染。

6、（×）发动机进气温度越高，汽油雾化越好，发动机功率越大。

7、（√）气门油封损坏，会造成排气冒蓝烟。

8、（√）汽油机排气中的一氧化碳含量与混合气浓度有关。

9、（√）汽油机燃料供给系的主要功用是为发动机供油。

10、（）空气质量与燃油质量之比,称为过量空气系数。

11、（√）现代汽车采用电控汽油喷射系统的主要的目的是：使发动机有最佳的空燃比和点火正时。

12、（√）采用同时喷射方式的电控汽油喷射系统不需要进行气缸和活塞位置的判别。

13、（×）电控燃油喷射系统一般都采用连续喷油方式。

14、（×）进气歧管绝对压力传感器通过测进气歧管的真空度来直接测得空气进气量。

15、（×）翼片式空气流量计的优点是进气阻力小、响应速度快、不需温度补偿。

16、（√）线性输出型节气门位置传感器其主体是一个滑片可变电阻。

17、（√）柴油机混合气形成方式有空间雾化混合和油膜蒸发混合两种。

18、（×）ω形燃烧室可燃混合气的形成以油膜蒸发混合为主。

19、（×）孔式喷油器一般用于采用分隔式燃烧室的柴油机。

20、（×）柱塞式喷油泵的柱塞就像注射器的针筒一样，只要柱塞一向上运行，分泵就开始供油。

21、（×）两速调速器的作用是维持柴油机在任何给定转速下稳定运转。

22、（×）最佳喷油提前角是指在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前

角。柴油机的最佳喷油提前角通常是一个常数。

四、填图

1、按图填写机体组的主要零部件名称：

..气缸垫

气缸盖

油道和水道

气缸体

曲轴箱

油底壳

气缸

2、按图填写冷却系的主要零部件名称：

散热器盖

节温器

水温表

上贮水箱

风扇

水套

散热器

分水管

百叶窗

下贮水箱

放水开关

水泵

五、名词解释

1、发动机排量

多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用

V

L

表示：

V

L=V

h

xi

..式中：

Vh

－气缸工作容积；

i

－

气缸数目。

2、压缩比

气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。

ε=

Va/

Vc

通常汽油机的压缩比为

～10，柴油机的压缩比较高，一般为

～

22。

3、配气相位

用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。

4、气门间隙

为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙，这一间隙称为气门间隙。.

第四篇：论文：汽车发动机构造

汽车发动机构造论文

一.摘要

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。

二.关键词

汽车、发动机、汽油机、机器

三.正文

(一)发动机基本构造

发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异

汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。

1．曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。

2．配气机构

配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。

3．燃料供给系

由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系

汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

4．冷却系

机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。

5．润滑系

润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。

6．点火系

汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。

7．起动系

起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。

(二)发动机工作原理

发动机将热能转变为机械能的过程，是经过进气、压缩、作功和排气四个连续的过程来实现的，每进行一次这样的过程就叫一个工作循环。凡是曲轴旋转两圈，活塞往复四个行程完成一个工作循环的，称为四冲程发动机。曲轴旋转一圈，即活塞往复两个行程完成一个工作循环的，称为两冲程发动机。

1.四冲程汽油机的工作原理：

(1)

进气行程。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。活塞移动过程中，气缸内容积逐渐增大，形成真空度，于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点，进气门关闭时结束。

由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为0.075MPa～0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，气体温度升高到370K～440K。

(2)

压缩行程。进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸内容积逐渐减小。此时进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时压缩结束。压缩过程中，气体压力和温度同时升高，并使混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa～1.2MPa，温度约为600K～800K。

(3)

作功行程。在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞从上止点向下点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。

作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3MPa～5MPa，瞬时温度可达2200K～2800K。

(4)

排气行程。在作功行程接近终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。因排气系统存在排气阻力，排气冲程终了时，气缸内压力略高于大气压力，约为0.105MPa～0.115MPa，温度约为900K～1200K。

2．四冲程柴油机的工作原理：

由于使用燃料的性质不同，四冲程柴油机的可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。下面主要叙述柴油机与汽油机工作循环的不同之处。

(1)

进气行程。进气行程中进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。

(2)

压缩行程。压缩行程中将进入气缸的纯空气压缩，由于柴油的压缩比大，约为15～22，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达3MPa～5MPa，温度可达800K～1000K。

(3)作功行程。在压缩行程终了时，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气。由于气缸内的温度高于柴油的自燃温度（约500K左右），柴油混合气便立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。

作功行程中，瞬时压力可达5MPa～10MPa，瞬时温度可达1800K～2200K。

(4)排气行程。此行程与汽油机基本相同。

由上述四行程汽油机和柴油机的工作循环可知，两种发动机工作循环的基本内容相似。四个行程中只有作功行程产生动力，其他三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，都要消耗一部分能量。发动机起动时的第一个循环，必须有外力将曲轴转动，以完成进气和压缩行程。当作功行程开始后，作功能量便通过曲轴储存在飞轮内，以维持以后的循环得以继续进行。

3．二冲程汽油机的工作原理：

二冲程发动机工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个过程，但它是在活塞往复两个行程内完成的。

(1)第一行程。活塞从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的可燃混合气被压缩，活塞继续上移至上止点时，压缩结束。与此同时，活塞上行时，其下方曲轴箱内形成一定真空度。当活塞上行至进气孔开启时，新鲜的可燃混合气被吸入曲轴箱，至此，第一行程结束。

(2)第二行程。活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃被压缩的可燃混合气。燃烧形成的高温、高压气体推动活塞下行作功。当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压缩；活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后废气靠自身压力经排气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸，并排除气缸内残余废气。这一过程称换气过程，它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排气孔为止。活塞下行到下止点时，第二行程结束。

由上两个行程可知：第一行程时，活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进行进气；第二行程时，活塞上方进行作功、换气，活塞下方预压混合气。换气过程跨越二个行程。

(三)发动机活塞

活塞的主要作用是承受气缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室

由于活塞顶部直接与高温燃气接触，承受很高的热负荷；活塞还承受周期性变化的的气体压力和惯性力的作用，因此要求活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能要好，要有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时，尺寸及形状的变化要小。

汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用合金铸铁或耐热钢制造活塞。

活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。

1.活塞顶部。活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。根据不同的目的和要求，活塞顶部制成各种不同的形状：常见的有平顶活塞、、凸顶活塞、凹顶活塞及成型顶活塞。

(2)活塞头部。活塞头部是活塞环槽以上的部分。其主要作用是承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现对气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。

活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机活塞一般有3～4道环槽，上面2～3道用以安装气环，下面一道用以安装油环。在油环槽底面上钻有若干径向小孔，以使被油环从气缸壁上刮下来的多余机油经过这些小孔流回油底壳。

(3)活塞裙部。活塞环槽以下的部分称为活塞裙部。其作用是引导活塞在气缸内作往复运动，并承受侧压力。

(四)直列式气缸体

气缸体与上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体－曲轴箱，简称气缸体。气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸；下部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。

为了使气缸散热，在气缸外部制有水套（水冷式发动机）或散热片（风冷式发动机）。

在上曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承座孔，有的发动机还制有凸轮轴轴承座孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。

发动机气缸排列常见的有单列式和双列式两种形式：单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置。但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜甚至水平的。双列式发动机左、右两列气缸中心线的夹角γ＜180°者称为V型发动机。

(五)发动机相关术语

(1)上止点－－活塞离曲轴旋转中心最远处，通常即活塞的最高位置。

(2)下止点－－活塞离曲轴旋转中心最近处，通常即活塞的最低位置。

(3)活塞行程－－上、下两止点间的距离。

(4)冲程－－活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程。

(5)曲轴半径－－曲轴与连杆大端连接的中心到曲轴旋转中心的距离。

(6)气缸工作容积－－活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积。

(7)发动机工作容积－－发动机所有气缸工作容积之和，也称发动机的排量。

(8)燃烧室容积－－活塞在上止点时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，它的容积称燃烧室容积。

(9)气缸总容积－－活塞在下止点时，活塞顶上面整个空间的容积，它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和。

(10)压缩比－－气缸总容积与燃烧室容积的比值。

四.参考文献

《汽车发动机构造》

《汽车发动机构造与维修》

第五篇：第九讲 汽车点火系教案

第六章 传统点火系

课时：2学时

授课内容：

第一节 点火系的作用及分类 第二节 传统点火系的组成及工作原理

目的要求：

在了解点火系的作用及要求的前提下，掌握传统点火系的组成及工作原理。

重、难点：

1、传统点火系的组成、作用及工作原理；

2、点火过程三个阶段。教学方法：

利用多媒体，辅助实物，以课堂讲授为主，结合实习巩固所学内容。

讲授重点内容提要：

第一节 点火系的作用及分类

一、点火系作用

在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系来完成的。

点火系的作用是将低压电变成高压电，按照发动机的作功顺序与点火时间的要求，适时、准确地配送给各缸火花塞，产生电火花，点燃混合气。

二、点火系要求

——保证在发动机各种工况和使用条件下可靠、准确的点火。

1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压UJ（击穿电压）

一般来说，电极间隙愈大、气缸内混合气压力愈高、温度愈低，击穿电压愈高。此外，发动机的转速、功率、压缩比以及点火时刻等因素也影响击穿电压的高低。为了保证点火的可靠性，点火系必须有一定的次级电压储备。但过高的次级电压，将造成绝缘困难，使成本提高。

传统点火系一般要提供15000V～20000V的高电压。2．电火花应具有足够的能量

发动机正常工作时所需电火花能量很小（3mJ～5mJ），但在起动、怠速、加速、大负荷等工况时需要较高的电火花能量，点火系通常提供50mJ～80mJ的火花能量。3．点火时间应适应发动机的工作状况

① 点火系应按发动机的工作顺序进行点火

六缸：1-5-3-6-2-4

四缸：1-3-4-2或1-2-4-3 ② 在最有利的时刻点火

[点火提前角θ：指从点火开始到活塞运行至上止点时的这段时间内曲轴所转过的角度。] ☆点火过早、点火过迟都会使发动机功率下降。

点火提前角过大（即点火过早），由于混合气的燃烧完全是在压缩行程中进行，气缸内压力急剧上升，在活塞到达上止点之前即达到较大压力，给正在上升的活塞一个很大的阻力阻止活塞向上运动，不仅使发动机功率下降，油耗增加，还会引起爆燃，加速机件损坏。

点火提前角过小（即点火过迟），在活塞到达上止点时才点火，则混合气边燃烧，活塞边下行，即燃烧过程是在容积增大的情况下进行的，不仅导致燃烧压力降低、发动机功率下降，还会引起发动机过热、油耗增加。

实践证明，燃烧最大压力出现在上止点后10°～15°时，发动机的输出功率最大，此时所对应的点火提前角为最佳点火提前角。

☆最佳点火提前角主要与发动机转速、负荷等有关。

（1）发动机转速

同一负荷下，发动机转速越高，最佳点火提前角应越大。低转速时，点火提前角增大发动机转速上升快，高转速时，点火提前角增大转速上升慢；起动或怠速时，点火提前角应很小或不提前。转速变化时点火提前角的调节由分电器的离心调节机构来实现。

（2）发动机负荷

同一转速下，随着发动机负荷的增大，最佳点火提前角减小。负荷变化时点火提前角的调节由分电器的真空调节机构来实现。

（3）汽油辛烷值

点火提前较小，不易产生爆燃。汽油辛烷值高，抗爆性好。因此，燃用低辛烷值汽油时，应将点火提前角减小。汽油品质改变时，点火提前角的调整由分电器的辛烷值选择器来实现。

除此之外，点火提前角还与排气净化、混合气成分、发动机压缩比、发动机水温等诸多因素有关。

三、点火系分类

点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为传统点火系和电子点火系。1．传统点火系

汽车上的蓄电池或发电机向点火系提供电能，机械触点控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。传统点火系结构简单，成本低，是一种应用较早、较普遍的点火系。但该点火系工作可靠性差，点火状况受转速、触点技术状况影响较大，需要经常维修、调整。随着汽车技术的发展，传统点火系越来越不适应现代发动机对点火的要求，正日趋被新的电子点火系所取代。2．电子点火系

蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节机构或电子调节机构，储能方式有电感储能和电容储能两种。电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小污染，应用日益广泛。

汽车发动机向三高（高压缩比、高转速、高可靠性），三低（低油耗、低排放、低噪声）方向发展，传统的点火系将逐渐被电子点火系所取代。

第二节 传统点火系的组成及工作原理

一、组成

1．电源：提供低压直流电（两个电源）。

2．点火开关：控制低压电路的通断。3．点火线圈：变压（初级绕组、次级绕组）。

4．分电器：断电、配电、调整点火时间。

5．火花塞：引入高压电，产生电火花。

6．附加电阻短接装置：起动时将附加电阻短接，增大初级电流，增强起动点火花能量。

二、工作原理： 1．一个原理： 以电磁感应（互感）理论为基础。2．二个电路：

断电器触点闭合→低压电路（初级电路）

断电器触点断开→高压电路（次级电路）3．三个阶段（正常工作）：

① 触点闭合、初级电流增长过程

低压电路：

蓄电池或发电机“+”→点火开关“ON”档→附加电阻→点火线圈初级绕组→断电器活动触点→固定触点→搭铁→蓄电池或发电机“—”。

产生反向自感电动势和1500V～2000V的互感电动势。不产生电火花，积聚磁场能。

☆触点闭合时，电路简图如下：

② 触点断开、次级绕组产生高压电过程

高压电路：

点火线圈次级绕组“+” →附加电阻→点火开关→蓄电池或发电机→火花塞侧电极→分电器盖→分火头→点火线圈次级绕组“—”。

产生同向自感电动势和15000V～20000V的互感电动势。

③ 击穿火花塞间隙，形成电火花过程

起动时电路短接附加电阻，电路稍有不同。

课后小结：

本课在了解点火系作用的基础上，分析其使用要求；在了解点火系使用类别的基础上，熟悉传统点火系的各组成结构、特点，并重点介绍点火系的工作原理。课后习题：

1、简述点火系的作用。

2、为保证使用可靠，点火系应满足哪些基本要求？

3、简述传统点火系的工作过程。

4、点火过早过迟有何危害？