第一篇：朱明-燃气发动机教案
一 复习提问（10′）
发动机的润滑系系统
二 教学内容（60′）
第三章 燃气系统的组成
YC6112ZLQE型发动机的燃气系统包含以下部件：发动机控制单元、点火控制模块、点火线圈、火花塞、电子节气门、混合器、主燃料控制阀（FTV阀）、怠速燃料控制阀、蒸发调压器、高压电磁阀、废气旁通控制阀和喘振阀构成。另外，还包括各种传感器和线束。整套系统控制着发动机和车辆的性能、排放和安全。YC6112ZLQE型发动机原理如下图所示：
LPG发动机的工作特性
液态的LPG从气瓶出来到高压电磁阀，高压电磁阀的打开受发动机ECM的控制，液态的LPG经高压电磁阀后到蒸发调压器，在蒸发调压器内经两级减压蒸发汽化变为气态LPG，由于LPG蒸发汽化需要吸收大量的热量，因此蒸发调压器接有发动机的冷却水进行加热，以防止蒸发调压器结冰堵塞。从蒸发调压器出来有两路气，一路是一级减压经怠速燃料控制阀后到混合器，另一路是二级减压经主燃料控制阀到混合器。一级减压的压力相对稳定，比1个大气压高十几千帕，为发动机怠速提供大部份燃料并由ECM对怠速燃料控制阀进行闭环控制，保证怠速时混合气的浓度。二级减压压力受增压压力反馈控制，为发动机全工况提供燃料并由ECM对主燃料控制阀进行闭环控制，以保证发动机各工况点混合气的浓度。
点火时间控制是由储存在ECM中的标定表对各工况点的点火时间进行开环控制。通过废气旁通控制阀控制增压器旁通阀的开度来控制增压压力。
三 课后小结（10′）
简述LPG发动机的工作特性
四 课后作业布置（15′）
LPG发动机的工作特性
一 复习提问（10′）
1、发动机的排放与净化
二 教学内容（60′）
燃气汽车专用装置
1、蒸发调压器：
⑴ 蒸发调压器为两级减压，主气路为二级减压后出气，怠速气路为一级减压后出气。
蒸发调压器有一个LPG入口、一个一级减压出口、一个二级减压出
口、两个进出水口、在蒸发调压器正面有一个联接增压压力的接口（接压力平衡
管）。
蒸发调压器加热水管路的进水口联接到发动机节温器座，出水口联
接到水泵，取发动机的冷却水是为了提供液态LPG蒸发时所需要的热
量。
蒸发调压器上没有调整压力的螺钉，只有在没有备件的情况下根据经验来调二级减压杠杆或一级膜片。
气瓶内的液态高压LPG(气瓶充满时为10bar左右)经高压管路到高压电磁阀，再到蒸发调压器，蒸发调压器一级减压后部份气体通过怠速燃料控制阀
（IFTV）进入混合器，蒸发调压器二级减压后气体到主燃料控制阀（FTV）作为主供气量，由于联接了增压压力，在二级减压室膜片的控制下，二级减压出口压力随进气管压力增大而增大。
⑵ 针对气体的品质确定好对蒸发调压器的保养周期，油状胶质及其它杂质主要在二级减压室内（如下图），油状胶质及杂质过多就会流到混合器芯从而导至混合器芯上的小孔被堵塞，影响发动机性能（如放炮、气耗大、加不起速
等）；二级压力弹簧没装或安装不好也会造成无法启动
三 课后小结（10′）
简述蒸发调压器的构造。
四 课后作业布置（15′）
蒸发调压器的作用
一 复习提问（10′）
1、发动机的润滑系系统？
二 教学内容（60′）
燃气汽车专用装置
1、混合器：
转接板
混合器的作用是将空气和LPG按适当的比例混合，送到发动机气缸燃烧。
混合器是压缩空气与LPG气进行充分混合的场所，为了保证充分混合混合器芯上开有很多小孔，如这些小孔被堵塞就会导致发动机的性能恶化，出现如放炮、气耗大、加不起速等故障。根据实际情况要对混合器芯进行定期保养。拆掉三螺固定螺钉后就可以将混合器芯拿出，进行清洗
1)、文丘里氏式混合器 2)、比例式混合器
2、怠速燃料控制阀（IFTV阀）● 怠速及低速时，ECM通过控制怠开度实现对混合气浓度的闭环控制，从而保证注：ECM根据氧传感器反馈的浓度信号对燃料制。
速燃料控制阀的了怠速的稳定。控制实行闭环控● 该阀主要故障是不动作及阀孔堵塞，不动作可用电脑进行检测，发动机运行时，该阀的开度一至不变；在开钥匙不启动发动机的情况下，运行检测程序，如该阀有嘀嘀嘀嘀响声表示正常，否则不正常，更换。阀孔堵塞是用电脑检测发动机运行时阀的开度一至不变，但该阀用检测程序测试时有嘀嘀响声，要拆下进行清理（包括两个接头）
3、主燃料控制阀（FTV阀）● 蒸发器二级出口的气体，通进入混合器，发动机转速高于一定转速
过主燃料控制阀时（标定时设定，现在设为750转），ECM通过控制主燃料控制阀（碟阀）的开度实现对混合气浓度的闭环控制，从而实现了对高速状态的闭环控制。注：ECM根据氧传感器反馈的浓度信号对燃料控制实行闭环控制。
● 主要故障是该阀烧后导致无法启动；失灵会导致怠速不稳，同时氧浓度也会波动。烧坏，可在开钥匙不启动发动机的情况下，运行检测程序，如该阀有嘀嗒响声表示正常，否则不正常，更换。失灵，可用置换法进行试验
三 课后小结（10′）
简述混合器的构造。
四 课后作业布置（15′）
怠速燃料控制阀的构造。
一 复习提问（10′）
1、混合器的构造5
二 教学内容（60′）
燃气汽车专用装置
1、高压电磁阀(24V)：
● 从液化气瓶过来的液态LPG首先到高压电磁阀下部的滤清器，再通过阀芯流出。电磁阀的开闭受发动机ECM控制，在发动机起动时打开，高压电磁阀出口通过螺母联接到蒸发调压器的入口。LPG经高压电磁阀进入调压器。
● 主要故障模式是高烧，表现形式为高压电磁阀不LPG燃料进入蒸发调压器，导
压电磁阀线圈能打开，没有致发动机无法启动或熄火；电磁阀内部滤芯堵塞会造成无力，严重时会导致发动机无法启动
● 对高压电磁阀可用万用表进行检测，正常电阻是27Ω左右，烧坏时电阻会小得多
● 滤清器内部有一个滤芯，需要定期清理，使用满一定周期后要进行更换。清理可用压缩空气从内向外吹，类似清理空滤
废气旁通控制阀 废气旁通控制阀是通过ECM的指令来进行进气控制的。这是一个可以控制供给废气旁通阀膜片压力的电子制阀有两个量孔，其中一个量孔用来控量，另一个量孔由一个（在阀门工作的阀。废气旁通控制流入气体的流时候）可以控制流出气体流量的阀门构成。当该阀门完全关闭的时候加在废气控制隔膜上的压力就等于提供的压力，当阀门完全打开时加在废气控制隔膜上的压力约为提供的压力的1/7到1/9 ● 主要故障是该阀烧后会导致进气压力过高，氧浓度变稀，可能造成转速不稳。检测方法同怠速燃料控制阀
增压器喘振阀
这个部件只在某些运用中采用。当增压压力与进气压力之间差别太大时，这个控制阀可以用来帮助降低增压压力，从而保护增压器。
● 主要故障是喘振阀的后端（带小管接的部分）脱落，会造成增压空气泄漏，最终导致发动
机无力；如该阀失灵，不能打开会加速增压器的 损坏。检测方法就是拆下来观察即可知道
三 课后小结（10′）
简述高压电磁阀的构造。
四 课后作业布置（15′）
废气旁通控制阀的构造。4
一 复习提问（10′）
高压电磁阀的构造。
二 教学内容（60′）
燃气汽车专用装置 控制单元（ECM）
控制单元是本系统的中枢部件，负责本系统所有传感器传出数据 的收集、处理，并对执行部件进行精确控制，以保证发动机的 正常运行。
● 控制单元失灵可能会造成无法启动、转速不稳、无法加速、无法与监测电脑联接等等各种故障，只能用置换法来试验 电子油门踏板
本系统是全电控系统。ECM接受后对电子节气门和废气控制阀进行控制。
不同的输入信号系统的主要进气流量/功率指令信号来自于电子油门踏板，电子油门踏板通常由发动机制造厂商提供，但其电器性能必须经发动机制造厂商和WOODWARD的同意，不联系WOODWARD请不要更改油门踏板的电器性能参数，随意更换，可能导致ECM故障、功率下降、驾驶性差或一些其它不可预料的问题。油门踏板位置传感器由2根或3根信号线组成。油门踏板位置传感器至少包括一个电位器和一个怠速有效开关（IVS），怠速有效开关（通常为打开状态）。
PTP、MAP/MAT传感器 控制单元（ECM）通号来计算发动机的空气进气给发动机的燃料量。依据安装
MAP/MA
过传感器获得的信量，从而确定应供在进气歧管的进气温度（MAT）、压力（MAP）传感器可以计算此时进入到发动机实际进入的空气密度，然后根据发动机的转速和充气效率来计算气缸的空气量（速度密度法）。本系统通过安装在节气门前（或涡轮前）的压力传感器（PTP）对实际的气量进行修正，包括对由于燃料进入所造成的进气空气量损失以及发动机不同冷却温度对进气量所造成的影响进行修正。
● 两传感器失灵会造成转速不稳。开钥匙不启动发动机，观察电脑上显示这两个传感器的数据是否是在14.7psia（相当于一个大气压）左右，是，则正常；不是，首先检查插接件是否接触良好，再检查线束是否通路（用万用表检测），检查线和接件无问题，那就更换传感器。
三 课后小结（10′）
简述控制单元（ECM）的构造与作用。
四 课后作业布置（15′）
PTP、MAP/MAT传感器的构造5
一 复习提问（10′）
控制单元（ECM）的构造
二 教学内容（60′）
第五章 两用燃气汽车的制造与改装 第一节 两用燃气汽车制造与改装的管理
CNG与LPG汽车的燃料储存和输送系统与传统汽车的燃油供给系统结构完全不同。CNG与IJG以高压状态储存在气瓶中并流动在系统的高压管线中，这是社会关注CNG与LPG汽车安全性的焦点。为在燃气汽车制造与改装中不留下安全隐患，国家对燃气汽车的制造和改装制定了相关的严格管理规定。
一、制造与改装单位 ／
1)承接燃气汽车制造和改装业务的企业，必须通过有关部门和主机厂对其生产技术条件的审查和授权，并持有政府部门发给的CNG或LPG汽车生产或改装许可证。
2)取得授权的企业，其制造或改装人员必须具备CNG或LPG汽车的相关专业知识，且须经过严格的专业技术培训；经考核，取得合格证后，方能上岗进行车辆改装工作。
3)制造和改装人员必须具备高度的责任感，严格执行国家和行业规定的有关技术标准，严格执行企业制定的改装工艺规范与操作规程。
二、在用车辆改装手续与规定
1)车辆改装前，应由车主或车主单位向当地机动车辆管理部门提出申请，填写车辆改装申请表，经车辆管理部门认可、批准，方可到取得改装许可资质CNG或LPG汽车改装企业进行改装。
2)车辆改装完毕，检验合格后，车主应持改车单位发放的车辆改装合格证 及有关技术档案，连同改装申请一起到车辆管理部门办理机动车车辆异动手续。
3)CNG或LPG汽车驾驶员应经改装单位培训，并取得合格证，在车辆管理 部门注册、登记、确认后，方能驾驶CNG或LPG汽车。
第二节 燃气汽车改装的基本工艺流程 燃气汽车改装流程如图5-1所示。
图5-1是典型的在用车改装燃气汽车的简化工艺流程图。对受主机厂委托，进行新车改装，其工艺流程也基本相同，只是不需要进行第一次随车证照审验和 车辆技术状况检测。新车批量改装，对改装工艺的规范性和供气装置的匹配合理 性，要求进行更为严格的试验、论证。
三 课后小结（10′）
两用燃气汽车制造与改装的管理
四 课后作业布置（15′）
燃气汽车改装的基本工艺流程
一 复习提问（10′）
燃气汽车改装的基本工艺流程
二 教学内容（60′）
第三节 改装入厂审查、检测 1．汽车资质审查
1)该车证、照是否齐全、有效；证、照与车辆的有关编号是否相符。2)根据车辆使用里程和期限，审查该车是否进入或临近报废期。如已进入
或临近报废期，则无改装必要。
3)根据车辆维修技术档案记录及运行记录，以及检测、诊断结果，审查该 车是否进入或临近大修期。如已进人或临近大修期，则应安排车辆的大修与改装作业一并进行。
4)确认车辆的使用性质，这里主要指为营运车或非营运车，以及使用条件
等。这对改装方案的选择制定有较大的影响。
5)审验车辆管理部门的改装批准文件是否齐全、有效。2．汽车基本技术性能检测(人厂检验)1)整车装备状况。送厂改装的车辆，应符合原车设计的装备技术状况，各 总成、部件、随车附件必须齐全，不得短少和随意拆换。车辆必须处于能够行驶 的状态。
2)检测项目及技术要求如表5—1所示。进行汽车改装前的基本技术性能检测＼检验的目的，是根据检测结果，分析、掌握待改装车辆的原始技术状况，根据检测、检验结果，确定与改装作业同时进行的维修作业项目。车辆改装后的技术性能，在很大程度上取决于原车基础性能。燃气汽车在使用气体燃料时，其附加的燃气供给系统完全替代(或部分替 代)原车的燃油供给系统，承担起发动机的燃料供应功能。由于原车是以汽油供 给系最佳匹配设计的，故它对汽油供给系统的适应性最佳，而当换用燃气系统 时，则适应性存在着一定的差距。如果原车基础性能达不到要求，则改装后使用 燃气系统时，就更难以保证达到预期的改装车性能要求。众所周知，在用车经过 一定时间使用后，由于机件的磨损、腐蚀、疲劳、变形、老化等原因，存在一定 的故障，车辆的技术水平有所下降；经检测、检验后的车辆，按需对原车进行维 修是极其必要的。在一般情况下，如经检测、检验，原车性能良好，则至少应进 行全车二级维护(含部分小修)；如原车性能较差，则应进行整车或部分总成
3．经维护、修理后，改装车基础性能检验和技术要求(表5—2)典型燃气汽车改装工艺规范、部分工艺卡及关键工序作业
三 课后小结（10′）
改装入厂审查、检测
四 课后作业布置（15′）
汽车基本技术性能检测
一 复习提问（10′）
汽车基本技术性能检测
二 教学内容（60′）
第五节 两用燃料汽车供给系统主要外购件的采购验收
二、LPG汽车主要部件进货验收规程 1．储罐和气密室
1)车用LPG钢瓶必须符合国家GBl7259--1998《机动车用液化石油气钢瓶》及相关标准的要求，有生产许可证和质量检验证书。如使用进口储罐，则应使用具有ISO9001质量认证的产品。
2)钢瓶上的编号应与合格证编号相符。
3)储罐外观无碰击变形痕迹，封口完整，储罐内不得有异物。4)若多功能通阀和气密室已装上储罐的，则罐内应保存有气密试验时的剩余氮气(剩余氮气压力为0．5MPa)。
5)气密室安装应平整，气密室和储罐之间接触部位的O形圈必须完好、整；气密室保护盖上的密封圈不得有任何缺陷。
2．多功能阀
多功能阀上各部位必须外观平整光洁、无损伤(其各项功能均在专门设置的
检验机构作过测定，此时无须再测定，但须有测定证书)。用手摆动浮子时，液位显示器应能同步移动 3．电磁阀和过滤器 4．蒸发调压器
外观平整光洁、无损伤，LPG进孔均配有接头，接头内密封圈齐全、5．混合器
1)混合器外观平整光洁，加工面无毛刺。
2)进气管螺纹孔螺纹完好，进气管接头衬垫平整、完好。3)双头螺栓等附件齐全、完好。6．充液阀
充液阀上应配有管接头螺帽，充液口上螺纹应完好，螺口内单向阀钢球不得 有锈迹，用口吸检查，能起单向止回作用，防尘盖完好、有效。
第六节 燃气汽车安装工艺要点
两用燃料汽车燃料系统安装，应按改装企业所制定的工艺规范、操作规程进行。
二、LPC系统安装要点 1．钢瓶安装
1)LPG钢瓶分A类和B类。A类钢瓶可直接在汽车上安装。B类钢瓶需首先将密封盒和组合阀安装在钢瓶上(一般应在专业安装单位进行)。
2)钢瓶安装工艺要点在安装中应转动LPG钢瓶，调整安装角度，保证组合阀法线和水平面成30~。随后对称紧固连接螺栓。
2．液位传感器安装，液位传感器安装在组合阀上。3．LPC电磁阀安装 4．蒸发调节器安装 5．混合器安装
6．功率调节阀和低压管 7．汽油电磁阀 8．LPG充装阀安装 9．高压管路和波纹管 10．汽油管路 11．循环水路、三 课后小结（10′）
LPG系统安装要点
四 课后作业布置（15′）
LPG汽车主要部件进货验收规程
一 复习提问（10′）
LPG汽车主要部件进货验收规程
二 教学内容（60′）
LPG改装车辆的检验与调试 1．安装质量检查
1)检查LPG钢瓶的安装角度是否符合要求(必须保证组合阀法线和水平面成30~夹角)，如不符合要求，需进行相应的调整。
2)检查各安装支架连接是否牢固、可靠，LPG钢瓶、LPG电磁阀、汽油电磁阀、蒸发调节器等部件与支架之间连接是否牢固、可靠。
3)检查高压管路是否与其它部件干涉和磨蹭，管路固定卡是否安装固定、可靠；其间距是否符合要求。
4)检查循环水管路连接情况，确保无冷却液泄漏。2．密封性检查
3．LPG供给系统调试 1)将转换开关置于汽油位置，打开点火开关(不起动发动机)，此时转换开关汽油一侧的黄色工作指示灯亮，旋出汽油电磁阀位置旋钮，使汽油电磁阀处于正常工作位置后再用汽油起动发动机。
2)在发动机中、高转速的情况下，将燃料转换开关从“油”的位置转到中间位置，待化油器浮子室内的汽油用完(即发动机转速开始下降时)，立即将燃料转换开关从中间位置转到“气”的位置，使用LPG运转。进行系统调试。3)开环(一般为化油器式发动机，无氧传感器装置)LPG供给系统的调试：
4)闭环(一般为喷射发动机，且装有氧传感器)LPG供给系统调试 第八节 改装车竣工出厂检验
改装车竣工出厂检验工作应由经过专业培训的专职检验人员担任。其检验主要项目如下：
1．发动机起动性能
2．发动机的加速性和动力性 3．发动机的排放特性 4．路试
检查制动性能、转向性能等，应达原车规定指标。
此外，两用燃料汽车改装检验完毕后，应在汽车前后醒目位置喷涂或安装 “CNG'’或“LPG”特殊标志，并为该车配备消防器材。
所有改装工艺资料全部整理归档，由专职检验员签发改装合格证，一并交付送改车客户(改装企业应留资料复印件存档)。
三 课后小结（10′）
简述安装质量检查
四 课后作业布置（15′）
改装车竣工出厂检验
一 复习提问（10′）
改装车竣工出厂检验
二 教学内容（60′）
第六章 燃气汽车维修
对在用汽车实施定期、强制维护，是在用汽车安全、高效、低耗、低污染运行的基本技术保证。必须坚持定期、强制维护。
第一节 汽车维护的基本原则与相关规定
一、汽车维护制度 1．汽车维护的原则与目的
1)汽车维护的原则：汽车维护应贯彻“预防为主，定期检测，强制维护”的原则。
2)汽车维护的目的：汽车维护的目的是：保持车容整洁；及时发现和消除故障、隐患，防止汽车早期损坏，延长汽车使用寿命。
3)汽车维护的意义：
2．汽车维护的作业内容、维护级别和作业范围
1)汽车维护的基本作业内容：总体上讲，维护作业包括：清洁、检查、补给、润滑、紧固、调整等六大类作业内容。这六大作业内容明确了维护与修理的界限，不得混淆(不涉及零件的更换或修理故障)。2)汽车维护的分类：汽车维护分为日常维护，一级维护，二级维护，新车的首次维护(包含大修车及大修总成的走合维护——属特殊维护类别)。
① 日常维护 汽车日常维护由驾驶员在出车前、行车中、收车后执行。汽车日常维护的作业内容：
② 一级维护 一级维护作业的中心内容：
③ 二级维护 二级维护作业的中心内容： 3．汽车维护的具体要求
1）不解体维护的要求：汽车维护作业除主要总成发生故障必须解体外，不得对其进行解体。
2)汽车二级维护前检测的要求：汽车二级维护前应进行检测诊断和技术评定，根据结果，确定附加作业或小修项目，结合二级维护一并进行。
3)按期强制维护的要求：汽车维护必须根据原制造厂家技术文件所规定的行驶里程或间隔时间，按期强制执行。
4)汽车维护工艺规范要求：各级维护作业项目和周期，应按原制造厂技术文件要求，结合国标、行业(交通部颁)标准，同时结合使用条件、故障规律等
三 课后小结（10′）
汽车维护的原则与目的
四 课后作业布置（15′）
汽车维护的具体要求
一 复习提问（10′）
汽车维护的具体要求
二 教学内容（60′）
普通型轿车、轻型客车 一级维护作业内容与技术要求
普通型轿车、轻型客车一级维护的作业内容(项目)与检验技术要求，是依据交通部行业标准丌／n01—1四5《汽车维护工艺规范》并参考国产轿车如普通型桑塔纳、富康等原厂技术文件，结合轿车、旅行车特点拟定的。供企业内部使用，作为企业的工艺规范予以确定。一、一级维护作业内容： 二、二级维护施工过程中检验的主要内容与要求 LPG电磁阀与气化减压器的解体维护
LPG电磁阀与气化减压器解体维护的正常使用里程为120000km。其维护内容及有关工艺规范如下：
(1)LPG电磁阀
1)维护内容为更换滤芯。但更换滤芯同时应更换密封件。2)装配时应保证清洁，无积炭颗粒。
3)装复后必须在车上通气，并用检漏仪或检漏液检测，不得有任何泄漏。4)滤清器紧固螺栓力矩：20N·m。(2)气化减压器
1)维护内容为清洗气化减压器体，更换膜片、阀门与密封件。2)清洗应彻底，无积炭、油污和杂质。3)装配前须用压缩空气吹净各零部件
4)安装时，各零部件不允许改变其原有形状与尺寸。
5)一次减压螺栓必须按对角线分三次拧紧，拧紧力矩为5N·m 紧力矩为3N·m。其它螺栓拧
6)装配完成后必须经过检验，其标准为：安装位置，膜片平面须与车身轴线平行，与地面垂直，支架不摇晃；管路连接牢固；无气体泄漏。具体检验方法
是：目测安装位置，用手晃动气化器，不应和其它零部件碰擦，用检漏仪或检漏液检查，无气体泄漏。四、二级维护竣工检验项目和技术要求
三 课后小结（10′）
二级维护竣工检验项目
四 课后作业布置（15′）
二级维护施工过程中检验的主要内容10
一 复习提问（10′）
二级维护竣工检验项目
二 教学内容（60′）
第六节 两用燃料汽车常见故障分析与排除
一、故障形成的基本原因与故障诊断基本原则
两用燃料汽车燃料系统的故障诊断及排除的原则是：必须在原车使用汽 油正常工作的条件下进行。换言之，当发动机发生故障时，应首先让汽车在使用汽油的工作条件下，进行基本故障的诊断与排除；确认在使用汽油时，发动机各方面性能良好、无故障后，再转移到燃气供给系统进行故障的进一步诊断与排除。
二、LPG汽车常见故障分析与排除 1．LPG汽车常见故障分析与排除 LPG发动机常见故障分析及排除
一、发动机故障的判断途径：
1、将电脑与发动机ECU联接，运行发动机监测及故障诊断程序，一般的常见故障能在电脑中显示出来；
2、在没有电脑的情况下，对各个系统进行检查，由工作原理入手，结合维修经验进行判断；
二、发动机的常见故障分析：
1、发动机无法起动，从两方面进行检查（机械故障忽略）：（1）、检查怠速气路是否供气；（2）、检查点火是否正常;
2、发动机无力 分两种情况：
（1）、空载时转速上不去；
如果出现这种情况，很有可能是燃气供应系统出现问题，这时要检查燃气系统，仔细检查高压电磁阀开始直到混合器部分是否漏气，接头是否松动等；确认无问题后再另外检查点火系统，以及超速保护控制系统；
（2）、空载转速能上去，但带负荷（行车）无力。
如果出现这种现象，有两种可能，点火系统和发动机空气供给系统；如果出现放炮现象，则可能是有一缸没有工作，检查点火系统，点火高压导线、火花塞；如果没有放炮现象，则可检查从空气滤清器到混合器的空气管路。
3、发动机怠速不稳定
（1）、检查气瓶的LPG燃气是否太少；
（2）、检查蒸发调压器的二级出口压力是否正常；
4、LPG供给系统中出现的问题有：
（1）、高压电磁阀的接头电线耳松造成供气被中止，故障现象：行车途中自动熄火、启动不了；（2）、蒸发调压器故障： 蒸发调压器一级减压压力过高导致怠速不稳定；
蒸发调压器二级减压膜片卡头磨损导致膜片脱位，造成二级减压失效，怠速气压过高导致怠速浓度过浓；有时会导致漏气，从而蒸发调压器结冰；
蒸发调压器二级减压膜片变形导致怠速时二级杠杆打开，供气过多，怠速不稳定；
2)功率调试 3)怠速调试 4)排放调试
三 课后小结（10′）
发动机故障的判断途径
四 课后作业布置（15′）
发动机怠速不稳定的原因
第二篇：教案-柴油发动机授课教案(朱明zhubob)
一 复习提问（10＇）
1配气相位的定义和相位角
二 教学过程（60＇）
1．3 润滑系统
润滑系统的基本任务：将机油不断地供给各零件的摩擦表面，以起到润 滑、防锈、清洁、冷却和密封等作用。柴油发动机在燃烧过程中比汽油发动机产生更多的炭粒，有一专门设计的机油滤清器。柴油发动机还有一个机油冷却器以冷却机油，因为其运作温度一般很高，旋转部件比汽油发动机中的承受应力大。
1．3．1 依维柯S系列柴油发动机润滑系统
依维柯汽车发动机的润滑是靠安装在附件上的一对齿轮式机油泵和机油压力调节阀来实现压力润滑的。如图1—
34、图1—35所示，曲轴通过曲轴正时齿轮，经正时齿带驱动附件箱驱动齿轮，再经喷油泵驱动齿轮轴上的附件箱传动齿轮带动机油泵驱动轮和机油泵主动轮转动，从而使机油泵从动轮转动。机油从油底壳内的集滤器吸人，经汽缸体和附件箱的油道，由机油泵泵出，经热交换器、机油滤清器进入汽缸体的主油道。机油压力调节阀装在机油泵盖上。机油压力传感器装在汽缸体右侧的主油道上。油标尺总成装在汽缸体左后侧上。8140．07／27型发动机采用整体全流式机油滤清器，串联在润滑油路中，滤芯为不可拆式。当机油杂质把滤芯孔眼堵塞住时，必须整体更换滤清器。壳体的下面有一个弹簧支撑着滤芯，机油从壳体周围进入，经滤芯后从中心流出。壳体的端面装有橡胶密封圈，中间有螺孔，机油滤清器整体和座接触，座上装有旁通阀，以防止滤芯堵塞时中止发动机润滑。当作用在旁通阀上的压力超过0．098MPa时，旁通阀打开，机油不经滤芯，直接进入主油道，以保证发动机最低条件的润滑。1．3．2 YC6108、YC6112系列柴油机润滑系统
YC6108Q柴油机采用压力循环润滑、飞溅润滑和润滑脂润滑共三种润滑 方式，简称复合润滑。曲轴主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承、连杆衬套和摇臂衬套等采用压力循环润滑。活塞、活塞环、汽缸套、齿轮、凸轮轴凸轮、挺柱、气门杆部等零件采用飞溅润滑。水泵轴、充电发电机轴等采用定期加注润滑脂的方法来润滑。YC6112ZLQ柴油机也采用复合式润滑，其润滑系统中有机油冷却器。
YC6108Q柴油机的润滑系统示意见图1—36。YC6112ZLQ柴油机润滑系统示意见图1—37，润滑油流动路线见图1—38。1．3．3 丰田柴油发动机润滑系统
(1)机油冷却器 丰田柴油发动机使用水冷式机油冷却器。图1—39为丰 田柴油发动机机油冷却器的工作过程，注意该机油冷却器的减压阀在新型L 系列发动机中不起作用，因其安全阀装在机油泵上。图1—40为该机油冷却器的机油流向框图。全部机油从机油泵输送至机油冷却器，进行冷却。机油经机油冷却器冷却后，流至发动机的各个部分。减压阀用于防止低温下机油黏度增加而损坏机油冷却器。机油冷却器入口和出口之间压力差上升至147．1kPa(1．5kgf／cm2，2L.3lbf／in2)以上时，安全阀打开，从机油泵流出的机油绕过机油冷却器，流向发动机其他部分。
(2)机油喷嘴 在许多柴油发动机中，机油喷嘴装置在汽缸体内，以冷却 活塞内部。从汽缸体主机油道流出的部分机油，通过单向阀，在压力的作用下从机油喷嘴喷出，使活塞内部冷却。见图1—41。单向阀内装有弹簧和止逆球，其作用是当油压下降至大约140kPa(1．4kgf／~m2，20 lb~／in‘)时，切断机油喷嘴的供油，防止润滑系统中的油压降得太低。
丰田COROLLA(AE系列)有两种用于机油喷嘴的单向阀：一种是每个机油喷嘴配置一个单向阀，如2L发动机；另一种则是所有机油喷嘴共用一个 单向阀，如2C发动机，见图1—42。
课堂小结（10′）
１． 润滑系的组成
四 课后作业布置（15′）
1.简述丰田柴油发动机润滑系统工作
一 复习提问（10＇）YC6108、YC6112系列柴油机润滑系统的工作
二 教学过程（60＇）
1．4 燃料供给系统
柴油机燃料供给系统的功用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压 地将雾化良好的柴油按一定的喷油规律喷入汽缸内，并使其与空气迅速而良好地混合和燃烧。
1．4．1 YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统
YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统与最基本的柴油机燃料供给系统基本相同，(1)柴油机燃料供给系统的组成
YC6108Q柴油机燃料供给系统可分低压油路和高压油路及调节控制两大部分。低压油路由柴油箱、柴油滤清器、油水分离器、输油泵和低压油管等组成；高压油路及调节控制部分由喷油泵、调速器、供油角度提前器(简称提前器)、高压油管和喷油器等组成，见图1—43。
YC6112ZLQ柴油机燃料供给系统由柴油箱、燃油分配器、输油泵、燃油
滤清器／油水分离器、喷油泵、调速器、冒烟限制器、燃油切断电磁阀、高低压油管和喷油器等组成，见图1—44。
柴油机工作时，输油泵将柴油从油箱经柴油滤清器吸人，经过滤清的柴油 被输送到喷油泵，喷油泵使柴油压力增高，形成高压油，并压送到喷油器，高压柴油克服喷油器弹簧的阻力，打开针阀，喷人燃烧室燃烧。喷油泵中多余的柴油与喷油器针阀偶件泄漏的少量柴油经回油管流回油箱。(2)喷油泵 ①对喷油泵的要求 根据柴油机的工作要求，喷油泵需满足以下要求。a．定时。b．定量。c．定压。d．供油敏捷。
②喷油泵的结构和工作原理 YC6108、YC6112系列发动机采用的是柱塞式喷油泵。柱塞偶件是柴油机中最精密的偶件之一，通常要经过研磨和选配而成，不能互换。
柱塞式喷油泵泵油原理示意见图1—45，YC6108Q柴油机采用6AD95型喷油泵；YC6112ZLQ柴油机采用P型喷油泵。
(3)喷油器及供油提前角调节器
①喷油器的作用
喷油器有双重作用，一是将燃料雾化成较细的油滴，以利于着火燃烧；二是使喷雾的形状同燃烧室的形状适当配合，以形成质量良好的可燃混合气。
②孔式喷油器
YC6108Q、YC6112ZLQ柴油机都采用长形多孔式喷油器。孔式喷油器与轴针式喷油器的主要区别在头部喷嘴的结构不同。孔式喷油器的针阀前端细长，不伸出针阀体外，没有轴针，针阀只起喷孔的启闭作用，燃油的喷射状况主要由针阀体下部的喷孔的大小、方向和数目来控制，孔式喷油器的特点是雾化质量好，主要用于直接喷射式燃烧室的柴油机中。
③供油提前角自动调节器功能是随柴油机转速 变化而自动改变柴油机的供油提前角，起着定时供油的作用。YC6108Q柴油机采用的是机械离心式角度提前器，由驱动盘、飞块、弹簧、从动盘等零件组成。当柴油机转速变化时，由飞块旋转产生的离心力随着变化，改变其与弹簧力相平衡的位置，从而使驱动盘产生一角度位移，改变供油时间，其角度的变化应符合柴油机各种转速下对供油定时的要求。YC6108Q柴油机的提前器起作用的转速为500～1400r／rain，角度提前量为30-3.50 YC6112ZLQ柴油机无供油提前角自动调节器。
(4)调速器的功用:在柴油机工作时能够随着外界负荷的变化自动调节供油量，使柴油机转速保持稳定。YC6108Q柴油机采用的是RAD型机械离心两极式调速器，它由飞块、调速弹簧、调速杠杆和控制拉杆等组成。这种调速器能自动稳定低速时的怠速转数，使怠速不熄火。而中间转速范围内不起作用。在上坡时由于柴油机转速下降起最大扭矩作用，在校正范围内能自动增加油量，使柴油机输出储备功率。在负荷变小，柴油机高速时能限制最高转速，保证安全不飞车。在启动时增加油量，使柴油机启动迅速。驾驶操作轻便舒适，加速、减速快，灵活敏捷，非常适应道路的需要。
YC6112ZLQ·柴油机采用RQV-K型机械离心全程式调速器，其特点是柴 油机从怠速到最高空转都由调速器自动控制，使柴油机在允许转速范围内的任何转速下稳定地运转。(5)输油泵的作用: 将油箱中的燃油吸人并加压到约2bar(1bar＝105Pa)，保证从输油泵到柴油滤清器再到喷油泵低压油路的循环。
YC6112系列柴油机的输油泵是单活塞式输油泵，由喷油泵凸轮轴的凸轮 驱动工作。
课堂小结（10′）
1喷油器及供油提前角调节器
四 课后作业布置（15′）
1.喷油器的作用 一 复习提问（10＇）YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统的组成
二 教学过程（60＇）
1．4．2 丰田柴油发动机燃料供给系统(1)概述
丰田柴油发动机燃油系统有VE式喷油泵燃油系统和直列式喷 油泵燃油系统两种，其组成分别见图1—46和图1—47。
喷油泵与喷油嘴中的运动部件之间的间隙极小，必须很好地保养水沉淀器及燃油滤清器。
①喷油泵的作用：在调速器的配合下，在适当的时间给发动机的每一个汽缸供应适量的燃油。喷油泵所产生的燃油喷射压力因燃烧室的类型而异。直接喷射式燃烧室，喷射压力约为19．610～29．420MPa； 分隔式燃烧室形式，喷射压力约为7．850—14．710MPa。
丰田柴油发动机喷油泵的类型分为VE式(分配式)和直列式两种，其结 构组成分别见图1—48和图1—49。VE是德文缩写，即 “分配式喷油”之意。
②调速器的作用：按照发动机的负荷及加速踏板踏下的程度调节燃油喷射量，借以自动控制发动机转速及输出功率。调速器完成该任务的方法是移动溢流环(V正式泵)或控制齿条(直列式泵)，以改变喷油泵柱塞的有效行程。
柴油发动机喷油量是由调速器调节的，调速器在发动机转速开始下降时，自动增大喷油量，以便保持所要求的转速。相反，发动机负荷减小时，其转速会提高。此外，调速器可以稳定发动机的怠速转速，并且在发动机高转速时，可以控制其最大允许转速，以防超速。调速器的分类方法有很多，按机构分类，可以分为气压式、机械式和组合式三种调速器。VE式泵只用机械式调速器。
a．气压式调速器。在此类调速器中，喷油量是由负压调节的，而负压是 当空气被吸人发动机时在喉管内产生的。此类调速器在低速时，可以非常精确地控制喷油量，可是在高速时，精确性相对较差。
b．机械式调速器。喷油量是由泵的凸轮轴旋转所产生的离心力控制的。高速时，控制得很精确，可是在低速时，精确性相对较差。要改善低速时的控制精度，还需要更复杂的机构。
c．组合式调速器。这是气压式调速器及机械式调速器的组合，它无论在 低速时还是在高速时，均可精确地控制喷油量，见图1—50。
离心式调速器用于控制发动机转速，若按功能分类可分两类：全程式调速 器及最低—最高转速调速器(两速调速器)。汽车因车重、发动机输出功率等因 素的不同而异，而在决定使用何种调速器时，也要考虑这些因素。全程式调速器用于丰田汽车的直列式喷射泵。全程式调速器是发动机转速在泵的整个速度范围内均受到控制。最低—最高转速调速器(两速调速器)仅在发动机最低及最高转速范围起作用。
③VE式与直列式喷油泵的主要区别见表1—4。(2)丰田柴油发动机VE正式喷油泵
VE正式喷油泵的工作过程如图1—51所示，燃油切断电磁阀的作用是当发动机启动机开关断开时，切断通往泵柱塞的燃油通路。出油阀既可以防止喷油管中的燃油向后流至柱塞，又能够将喷嘴中喷油后残留的燃油从喷嘴中吸走。① 输油泵 叶片式输油泵有4个叶片，由驱动轴驱动，在压力的作用下将燃油送入泵壳，见图1—52。② 调节阀
调节阀能够按照发动机转速成比例地调节燃油压力，以操作自动正时器，见图1—53。③ 燃油输送及喷射
如图l—54所示，图中输油泵、平板形凸轮及柱塞是由驱动轴驱动的，两个柱塞弹簧将柱塞及平板形凸轮顶在滚子上，平板形凸轮有4个凸轮面(每个汽缸1个)，当平板形凸轮旋转时，凸轮面靠在滚子上，同时转动柱塞，并将它向里、向外推动。因此，当平板形凸轮旋转一圈时，柱塞转动一整圈并往复4次。柱塞(4汽缸发动机)每转1／4圈和往复运动一次，给一个汽缸供一次燃油。泵柱塞有4个吸油槽及一个分配孔，在分配泵体头里有4个分配通道，见图1—55。当泵柱塞向左移动时，见图1—56，泵柱塞里的4个吸油槽中的一个将与吸油口对准，燃油从吸油口流至吸油槽，然后被吸人压力室，并且由此进入柱塞的通道，吸油便完成。当平板形凸轮及柱塞旋转时，见图1—57，吸油口关闭，柱塞的分配孑L将与分配泵体头里4个分配通道中的一个对准。当平板形凸轮靠在滚子上时，柱塞旋转，并向右移动，使燃油压缩。当燃油所受压力至预定值时，便从喷油嘴喷出，燃油输送及喷射便完成。
当泵柱塞向右进一步移动时，见图1：58，两个柱塞溢流口将从溢流环下面移出，而燃油在压力的作用下，被迫通过这些溢流口流回泵壳。这样，燃油压力就会突然下降，于是喷油便终止。当柱塞在输油后旋转了180‘时，见图1—59，柱塞上的压力平衡槽与分配通道对准，以平衡通道中燃油的压力和泵壳中燃油的压力。④ 燃油切断电磁阀
发动机停机是通过停止燃油供应实现的，见图l—60。防反转
VE式泵的一个特点是它可以防止发动机反转。泵柱塞运动及各进、排口的启闭如图1—61所示，如果发动机反转，那么当柱塞向上移动时，吸油口将打开，而分配孔将关闭。因此，就没有燃油喷射，于是发动机将停转。⑤ 自动正时器(喷油正时控制器)柴油发动机喷油正时，必须随发动机的转速而变化，以获得最佳性能。为此，VE式喷油泵设有一个自动正时器(该自动正时器由燃油压力控制)，与发动机转速的增、减成比例地提前或滞后，喷油、正时见图1—62。
图1—63是自动正时器结构原理示意，如图所示，正时器活塞装在正时
器壳中(与泵驱动轴垂直)，根据正时器活塞左右两端的燃油压力与正时器弹簧张力之差值，活塞来回滑动。滑销将正时器活塞的横向运动转变为滚子环的旋转运动。正时器弹簧力图迫使正时器活塞沿喷油“滞后”方向(向右)移动。但是，当发动机转速提高时，燃油压力也提高，因此，活塞克服正时器弹簧张力向左移动。滚子环根据活塞的运动，沿与泵柱塞旋转相反的方向移动，从而将喷油正时相对于平板形凸轮位置提前了，见图1—64。
课堂小结（10′）
丰田柴油发动机喷油泵的类型
四 课后作业布置（15′）
丰田柴油发动机VE式(分配式)喷油泵结构组成 一 复习提问（10＇）
VE式与直列式喷油泵的主要区别
二 教学过程（60＇）
(3)丰田柴油发动机VE式喷油泵机械式调速器
①构造及功能 图1—65和图1—66分别是全程式和最小—最大转速式(两 速式)机械调速器的结构示意。当驱动轴齿轮每转一圈时，调速器轴齿轮及飞
块座旋转1．6次。在飞块座中有4个飞块，作用是用离心力大小检测调速器轴转速，调速器滑套则将该力传至控制杆。控制弹簧张力随负荷(加速踏板压力 的增、减)变化。阻尼弹簧及怠速弹簧在张力杆和控制杆的向右(即向减少喷油的方向)移动时，各自轻轻推抵这些杆，借以防止调速器“转速波动”。调速器杆总成按发动机速度及负荷调节溢流环的位置，它由导杆、控制杆及张力杆组成，而这些杆均在自由浮动的支点A处连接。导杆绕支点D旋转，支点D固定在调速器壳上。
②喷油量控制 喷油量可以通过改变泵柱塞的有效行程来控制。如图1—67所示，当溢流环向左移动时，泵柱塞的有效行程L减小，从而减少喷油量。当它向右移动时，有效行程L增大，从而增加喷油量。
调速器杆总成通过平衡飞块的离心力控制溢流环的位置。飞块的离心力随发动机转速变化，从而克服控制弹簧的张力，而控制弹簧的张力则随加速踏板踩下程度而变化。这两个力的合力使溢流环移动，根据需要增加或减少喷 油量。
③工作过程(全程式)、a． 启动。如图1—68所示 当加速踏板踩下时，调节杆就向“满负荷”位置移动，因此张力杆被控制弹簧拉紧，直至与止动器接触。由于发动机仍停机，所以飞块不动，启动时喷油量及泵转速的关系见图I—69。b． 怠速运转。如图1—71所示，在发动机启动以后，加速踏板松开，调节杆回到“怠速”位置完全伸开，所以不拉动张力杆。因此，即使转速很低，飞块还是开始向外移动。怠速时喷油量及泵转速的关系见图l一70。c． 满负荷。如图1—?2所示，当加速踏板踩下时，调节杆移至“满负荷”位置，同时，控制弹簧的张力变大，将阻尼弹簧完全压缩。满负荷时喷油量及泵转速的关系见图1—73。d． 最高速度。如图l—74所示，因为发动机转速在全负荷时升高，所以飞块的推力就逐渐变得大于控制弹簧张力。因此，张力杆和控制杆绕支点A一起顺时针旋转，从而将溢流环向左移动，减小喷油量，以防止发动机超速。最高速度时喷油量及泵转速的关系见图1—75。e． 反向适应性。
丰田柴油发动机具有反向适应性的调速器仅用于14B及1HD—T发动机中，在满负荷及高速旋转时可提高输出功率。
具有反向适应性的调速器结构如图1—?6所示，由导杆、张力杆、控 制杆及支撑杆组成。(内、外)反向适应弹簧装在控制杆上，控制杆上部通过支点D固定在支撑杆上。张力杆及支撑杆可绕导杆的支点A运动。
当满负荷发动机转速提高时，飞块的离心力就变得大于反向适应弹簧的安 装负荷。具有反向适应性调速器喷油量及泵转速的关系见图1—77。燃油增加量由 反向适应行程决定。
④工作过程(最低—最高转速式)最低—最高转速式调速器控制弹簧见图、1—78，图1—?9是最低—最高转速式调速器燃油喷射量及弹簧工作范围，其工作过程见图1—80。a启动工况。
当加速踏板踩下时，调节杆将向“满负荷”位置移动。张力杆被弹簧座拉着，直至与止动器接触。由于发动机仍停机，所以飞块不动，所需的燃油量将提供给发动机作启动之用。b．怠速工况。
在发动机启动以后，加速踏板松开，调节杆回至“怠速”位置。在这个位置，控制弹簧完全伸展，不拉张力杆。飞块的离心力与阻尼弹簧和怠速弹簧的弹力衡，使怠速运转的转速平稳。c．满负荷。
当加速踏板踩下时，调节杆移至“满负荷”位置，弹簧座拉至左侧，部分负荷弹簧及阻尼弹簧被完全压缩。此时，张力杆接触止动器，并 且保持不动。此外，调速器滑套推动控制杆，接触张力杆，使溢流环保持在满负荷位置。d．最高转速。
当发动机转速在满负荷下升高时，飞块的推力变得大于控制弹簧张力。因此，张力杆和控制杆将一起绕支点A旋转，从而使溢流环向左移动，减小喷油量，以防止发动机超速。e．部分负荷。当调节杆位于“满负荷”位置和“怠速工况”位置之间时，由于飞块离心力的作用，部分负荷弹簧压缩。喷油量更紧密地随加速踏板踩下的量变化。
⑤负荷感测正时器
负荷感测正时器的功能是根据发动机负荷调节喷油正时(从而调节泵壳内的燃油压力)。负荷感测正时器的工作示意见图1—81。(4)丰田柴油发动机V正式喷油泵选装装置 ·
①自动控制冷启动装置(ACSD)为了改善启动性，该装置在冷却液温度低的时候，即将喷油正时提前，以保持怠速运转，其结构见图1—82。当发动机处于冷态时，热敏蜡收缩，拉动柱塞，使杆A顺时针方向旋转。这就使杆B将调节杆推向提高怠速位置，使发动机快怠速运转，并且使滚子环旋转，从而将喷油正时提前，见图1—83。
当调整装有自动控制冷启动装置(ACSD)的发动机时，一定要参阅适当 的修理手册，因为所用的方法和数值将因发动机的型号而异。
②自动海拔高度补偿装置(HAC)自动海拔高度补偿装置根据汽车所处的海拔高度，自动减少燃油喷射量。
自动海拔高度补偿装置主要由真空波纹管、推杆、连接销、控制臂等组 成，见图1—84。
③涡轮增压器与增压补偿器
增压补偿器的用途是根据增压情况增加燃油喷射量，从而使燃烧始终保持 在最佳状态。
基本涡轮增压系统见图1—86。增压补偿器特性曲线见图1—88。增压补偿器的工作过程见图1—89。
当增压压力低时(大约在13． kPa以下)，见图1—89(a)，当增压压力上升时，见图1—89(b)，如果增压压力升至图1—90中交叉点以上时，见图1—89(c)，图1—90说明了喷油量随增压压力变化的情况。通常，C和D两部分用于增压补偿；B则是故障防护区。在故障防护区，喷油量因增压压力上升而下降(而不是上升)，这可防止发生超压。(5)丰田柴油发动机直列式喷油泵
丰田柴油发动机的直列式喷油泵的基本结构、工作原理与前面讲的YC6108、YC6112系列柴油机基本相似，(6)丰田柴油发动机直列式喷油泵组合调速器
由气压式调速器及机械式调速器组成，如图1—50所示。① 组合调速器的气压式调速器
由真空室和大气压状态下的空气室等组成，见图1—91。
图1—92说明在发动机转速恒定时，负压随节气门开度增大而降低；在节气门开度恒定时，负压随发动机转速下降而降低。
注意，除非大修调速器，否则绝不可以调节满负荷止动膜盒。如果调节不小心，将影响最大喷油量，从而由于喷油量小而导致发动机输出减小，或者由于喷油量过大而导致不完全燃烧，这可能造成排气管中冒黑烟。
连接器安装(仅丰田2D发动机)在膜片上，其构造如图1—94所示，连接凸耳有一个连接器弹簧和一个连接销，用连接螺栓装在控制齿条上。在连接销中有一个椭圆孔，连接螺栓插在其中，而该螺栓可以在椭圆孔内往返移动，移动距离为L。② 辅助喉管 辅助喉管的结构组成见图1—95，辅助喉管能够防止发动机反向旋转，柴油发动机启动有时会转错方向。其工作原理如图1—96 ③组合调速器的机械式调速器 在喷油泵凸轮轴的后端有飞块，用于检测发动机转速，当发动机转速增至最高允许转速附近时，调速器通过齿条控制杆将控制齿条向减少喷油量的方向移动，从而限制最高转速。组合调速器的机械式调速器与普通的机械调速器的结构和原理基本相似。
④组合调速器的工作过程见图1—97。a怠速运转，见图1—97(a)。
在怠速运转时，飞块的离心力小于转速控制弹簧的张力，所以机械式调速器不起作用。
b．部分负荷，见图1—97(b)。
当加速踏板被部分踩下时，节气门部分地 打开，于是负压减弱。当这种情况发生时，膜片和控制杆受主弹簧张力的作用 而向左移动。所以机械式调速器在中速时也不起作用。c．满负荷，见图1—97(c)。
当发动机处于满负荷状态时，即使发动机低速运转，节气门还是全开。喉管处的负压低于发动机中速时的负压。由于发动机转速低于 最高允许转速，所以机械式调速器不起作用。d．最高转速，见图1—97(d)。
当加速踏板在部分负荷时保持在全踩下位置时，发动机转速达到最高允许转速。这使飞块的离心力变得大于转速控制弹 簧及主弹簧的张力。因此，滑块通过齿条控制杆将控制齿条向右移动。，最高转速控制几乎完全由机械式调速器完成。(7)喷油嘴
①喷油嘴类型 喷油嘴可以大致分为孔式和轴针式两种。见图1—98。孔式喷油嘴包括单孔式和多孔式；多孔式喷油嘴一般用于直接喷射式发动机，轴针式喷油嘴又分为节流式和针阀式两种，轴针式喷油嘴则主要用于预燃室式和涡流室式发 动机。
③ 调整喷油压力的必要性
喷油嘴开启压力因发动机类型而异，压力设置要保证由喷油嘴喷出的燃油在汽缸中与空气混合，并尽快燃烧。若喷 油嘴开启压力不正确，对燃油的喷油正时和喷油量将产生有害的影响，见 表1—6。图1—100是喷油压力与喷射时间的关系曲线。所以，喷油嘴开启 压力必须经常正确调整。
③两级喷油嘴 有些新式发动机使用两级喷油嘴。燃油压力上升时，燃
油喷射量可分两个阶段增加。采用两级喷油嘴，可降低喷油嘴开启压力，从而 提高轻载时喷油的稳定性，改善怠速稳定性。此外，在起始阶段只喷人少量柴 油，还可使柴油机爆震减弱，使乘坐舒适。图1—102是丰田1HD-T发动机两级喷油嘴分解。图1—103是丰田1HD-FT发动机两级喷油嘴分解。
图1—104是丰田1HD-T发动机针阀 封壳分总成分解。’ 图1—105两级喷油嘴的工作原理，图1—106针阀升程与燃油压力的关系。a． 第一级工作。喷油泵使燃油压力升至约18MPa时，燃油压力就克服第一级压力弹簧弹力，将喷油嘴针阀向上推，使喷油嘴开始喷油。在1号压力销和2号压力销接触后，要待燃油压力达到大约23MPa时，喷嘴针阀的升程才能改变。b． 第二级工作。
燃油压力升至约23MPa时，就克服了1号压力弹簧和2号压力弹簧的弹力，使喷嘴针阀上升得更高。一旦喷嘴针阀和隔片接触，即使 燃油压力改变，喷嘴针阀升程也不再改变。因此，当发动机轻载时，只有少量燃油喷人低升程范围；另一方面，在发动机重载时，少量燃油喷人前置升程范
围，然后，大量燃油再喷人高升程范围。
(8)输出阀 输出阀用阀座和弹簧装在分配头上(分配式喷油泵)或泵壳体上(直列柱塞式喷油泵)，见图l—107。与喷油嘴针阀一样，输出阀阀座要高精度抛光。输出阀结构见图1—108。(9)启动泵
如燃油箱无油，或新换燃油滤清器或喷油嘴等，空气就会进入燃料系统。就需要在启动发动机之前用启动泵排除燃料系统的空气。
有两种类型的启动泵：
一种适用于分配式喷油泵，见图1—109；
一种适用于直列柱塞式喷油泵，见图1—110。，1．4．3 依维柯S系列燃料供给系统结构特点
依维柯汽车燃料供给系统主要由燃料箱、低压燃油管、输油泵、燃油滤清 器、喷油泵、高压油管、喷油器等部分组成。
8140．07／27发动机分别采用了博世公司生产的VE4／11F2000R342型和VE4／11F1900R294型转子分配泵。分配泵上分别装有液压供油量调节阀(HBA)和气动供油量调节阀(LDA)。与柱塞泵相比，它具有结构简单，利 用燃油直接润滑，安装方向任意等优点。
该机输油泵采用膜片结构，该输油泵出口的自动调节油压应为(2．5十 0．5)X10sPa，否则应检查推杆的行程是否为2．5～2．6mm。
输油泵从燃油箱中吸出燃油，经过燃油滤清器后，到达二级输油泵进 油腔。二级输油泵为叶片式，它的作用是依据发动机转速的增加来提高燃 油压力，然后燃油到达调压阀，此阀用来调节喷油泵内的燃油压力；燃油 到达高压油泵低压油腔，在分配器柱塞作用下进一步提高油压，并通过高 压油管将燃油送人喷油器，从喷油器渗出的燃油被回油阀回收，并送回燃 油箱。冷却系统
课堂小结（10′）
１． 丰田柴油发动机的直列式喷油泵的基本结构、工作原理
四 课后作业布置（15′）
1组合调速器的气压式调速器基本结构、工作原理
一 复习提问（10＇）
1依维柯S系列燃料供给系统结构特点
二 教学过程（60＇）
1.5冷却系统和启动电气系统 1.5.1冷却系统
柴油机冷却系统的功能是保证受热零件得到适度且可靠的冷却，柴油机出 水温度一般控制在80一95℃范围内为宜，使柴油机在各种条件下均能持续地、可靠地正常运转。
YC6108Q、YC6112ZLQ柴油机都采用强制闭式循环冷却系统，主要零部 件有散热器、水泵、风扇、出水管和调温器等。冷却系统示意见图1—111。冷却液的流动路线见图1—112。
各种车型柴油机的冷却系统的基本结构与原理基本相同，与汽油机的冷却 系统也基本相同。1．5．2 启动电气系统
启动系统的功用是用外力旋转曲轴，使柴油机从静止状态进入运转状态。柴油机常用的启动方法有人力启动、电动机启动。YC6108Q、YC6112ZLQ柴 油机都是用蓄电池供电，直流电动机作启动机。由电动机小齿轮带动飞轮上的齿圈进行启动。启动后蓄电池消耗的电能及时由硅整流发电机充电。调节器的
作用是当柴油机转速变化时，稳定充电电压。另外，蓄电池和发电机还能供给汽车各用电器的用电。
YC6108Q柴油机的启动电气系统见图1—113。
启动时应注意，启动电动机的持续工作时间不要超过10s，否则容易 烧坏。另外还需注意，启动电机连续使用时，每两次的间隔时间应不小于 lmin。如果连续三次都启动不成功，则应停止，先检查出原因，消除故障 后再继续启动，以免电机出故障和过多地消耗蓄电池电量，影响以后的 启动。
柴油机启动成功后，应立即将开关拧回“0”位，否则柴油机将会通过飞 轮齿圈带动启动电机超速运转，使电机烧坏。
各种车型柴油机的启动电气系统的基本结构与原理基本相同，与汽油机的 启动电气系统也基本相同。
课堂小结（10′）
２． 柴油机的启动电气系统的基本结构、工作原理
四 课后作业布置（15′）
1启动电气系统基本结构、工作原理
一 复习提问（10＇）
1启动电气系统结构特点
二 教学过程（60＇）
1．6 预热系统 1．6．1 概述
根据车型、发动机型号及使用地区的不同，柴油发动机采用各种不同的预 热装置。目前常使用的五种预热装置是：
①预热塞监测器型；
②固定延迟型；
③可变延迟型；
④新式超级预热型；
⑤常规式超级预热型。
图1—114是柴油发动机的预热装置 1．6．2 预热指示灯
预热指示灯装置在仪表板中，向驾驶员指示发动机是否做好启动准备。预
热指示灯熄灭，即表示发动机可启动。
预热指示灯运作和预热塞加热系统无关，并不显示预热塞是否实际变热。
所以，当发动机启动困难，需要进行故障排除分析时(包括发动机冷态怠速不平稳)，即使指示灯运作正常，也应逐个检查预热塞。1．6．3 预热塞
预热塞有几种不同类型，目前使用最广泛的有以下三种： ①常规型，见图 l—115；
②温度自控型(包括用于常规预热装置和新式超级预热装置的预热 塞)，见图1—116；
③用于常规式超级预热装置的低电压型。
发动机每个燃烧室壁内都拧进一个预热塞。预热塞壳体有一个装在管子中的预热塞电阻线圈。电流通过电阻线圈，使管子发热。管子表面积很大，可以 产生更大的热能。管子内部充填绝缘物质，以防止电阻线圈因振动而和管子内壁接触。
注意，所使用的蓄电池电压(12V或24V)和预热装置不同，各种预热塞的额定电压也不同。所以，一定要使用型号正确的预热塞，使用不正确的预热 塞会过早燃烧或发热不够。
温度自控型预热塞。这种预热塞装有一个发热线圈，该线圈实际上由三个线圈组成——阻滞线圈、均衡线圈和骤热线圈，三个线圈串联。电流通过预热塞时，位于预热塞尖的骤热线圈的温度首先升高，使预热塞炽热发光。由于均衡线圈和阻滞线圈的电阻随骤热线圈的 温度上升而急剧增大，使通过骤热线圈的电流因而减小。预热塞即如此控制自身温度。有些预热塞由于其温度上升特性，没有安装均衡线圈。
新式超级预热塞所使用的温度自控型预热塞，不需要电流传感器，这就使
预热系统更加简化。1．6．4 预热塞监测器型
预热塞监测器型预热装置由预热塞、预热塞监测器、预热塞继电器等部件
构成。预热塞发热时，仪表板上的预热塞监测器即显示出来，其电路连接见
图l—117。
(1)预热塞监测器 装置在仪表板上，见图1—118，对预热塞的发热过程 进行监测。预热塞有个电阻搔在问一电源上。并且预热塞变红时，这个电阻也同时变红(通常，预热塞监测器在电路接通后应发红光约15—20s)。几个 预热塞监测器并联连接。因此，如果某一预热塞短路，预热塞监测器会比正常情况提前发红。另一方面，如果某一预热塞断路，预热塞监测器要较长时 间才发红。
注意，对预热塞加热超过规定时间，会损坏预热塞监测器。
(2)预热塞继电器 可防止大量电流通过启动机开关，并保证由于预热塞监测器造成的电压降，不会对预热塞产生影响。预热塞继电器实 际上包括两个继电器：当启动机开关处于“G”(预热)位置时，其中一个继电器电流通过预热塞监测器至预热塞；当开关处于“START'’(启动)位置时，另一个继电器将电流直接输送至预热塞，而不经过预热塞监测器。这就避 免了在启动过程中，由于预热塞监测器电阻造成的电压降而影响预热塞。(3)工作过程 预热塞监测器型预热装置的工作过程见图1—119。
启动机开关在“G”位置时，启动机开关在“START”(启动)位置时。1．6．5 固定延迟型(启动机开关设有G位)在这种固定延迟型预热装置中，预热定时器只控制预热指示灯的发光时
间。预热指示灯根据预热定时器的运作情况，在固定的一段时间(约17s)内
发光。指示灯熄灭，表示预热过程结束，发动机做好启动准备，其电路连接见 图1—120。·
固定延迟型预热装置(启动机开关设有G位)的电路原理见图1—121。将启动机开关置于“G”位置时，预热塞继电器工作，使电流从蓄电池流过预热塞进行预热。这时，电热指示灯也根据定时器的运作情况发光。大约17s后，定时器将指示灯关掉，提示发动机已做好启动准备。在指示灯熄灭之后，预热塞继电器仍然保持接通状态，使电流流过预热塞继电器继续预热，直至启动机开关扭至“START'’位置为止。在预热完成后，如果偶然将启动机开关再次置于“G”位置，而且这时定时器中的电容器如尚未完全放电，预热指示灯会在较短的时间发光。
1．6．6 固定延迟型(启动机开关上未设有G位)在这种固定延迟型预热装置中，预热定时器控制电热指示灯发光时间和预 热塞继电器工作时间的长短。根据预热定时器的工作情况，指示灯在固定的时间内(约Ss)发光，预热塞继电器也接通一固定时间(约18s)。当指示灯熄 灭时，表示预热过程完成，发动机做好启动准备。
固定延迟型预热装置(启动机开关未设有G位)的电路原理见图1—122。启动机开关拧至“ON'’(接通)位置时，预热定时器开始工作，预热指示灯发光，同时将预热塞继电器接通。预热塞继电器将电流输至预热塞，使预 热塞迅速发热。在预定的一段时间之后，预热定时温度已升至足以启动发动 机，预热塞继电器断路，防止烧坏预热塞。当启动机开关拧至“START”(启动)位置时，预热塞继电器不受预热定时器的控制，仍保持接通状态。这
样就防止了在发动机启动过程中预热塞温度下降，从而提高了启动能力。发动 机启动之后，放电警告灯熄灭。这时，预热定时器检测到来自调压器L端子 的信号，断开预热塞继电器，使预热塞停止加热。1．6．7 可变延迟型
此预热系统由预热定时器来控制。预热定时器则根据冷却液温度及交流发
电机电压(作为发动机运转信号)运作。预热指示灯发亮时间和预热塞预热时
间则根据冷却液温度而异(无余辉功能)。(1)预热定时器 预热定时器的功能如下。
①冷却液温度传感器不断将冷却液的温度传递至预热定时器，定时器在 T1时间内接通预热指示灯，在T2时间内接通预热继电器。时间Ｔ1和Ｔ2随 冷却液温度的变化而变化，车辆型号不同，时间Ｔ1和Ｔ2：也不同。
②发动机启动后(由调压器的L接线柱电压决定)，定时器切断预热塞及
预热指示灯的电流。冷却液温度与定时器运作之间的关系见图1—123。(2)冷却液温度传感器 冷却液温度传感器(热敏电阻)装置在汽缸体
上，见图1—124。热敏电阻的电阻值根据冷却液温度的变化而变化。预热定时器感知电阻的这些变化，以控制预热时间和指示灯发光时间。(3)工作过程 可变延迟型预热装置电路原理见图1—125。
启动机开关扭至“ON'’位置时，启动机开关扭至“START'’位置时，发动机启动之后，放电警告灯熄灭。这时，预热定时器感知来自调压器L 端子的信号，使预热塞继电器断路，预热塞停止加热。1．6．8 新式超级预热系统
新式超级预热系统，靠温度自控预热塞迅速完成预热，以缩短驾驶员必须 等待启动发动机的时间。除快速预热外，此系统还具有余辉功能，以改善寒冷天气的燃烧能力，减少白烟和发动机爆震。
新式超级预热系统包括：温度自控预热塞、两个预热继电器(主、副继电 器)、一个预热塞电阻、一支冷却液温度传感器和一个预热定时器。(1)温度自控型预热器 预热塞内有三个不同特性的线圈，这些线圈串联 在一起(见图1—116)。
(2)预热塞电阻 这个电阻降低施加在预热塞上的电压。1号预热塞继电 器关闭时，电流通过这个电阻输送至预热塞，使预热塞的温度保持在足以启动发动机的水平。
(3)冷却液温度传感器 冷却液温度传感器与可变延迟型预热系统中所使 用传感器属同一类型。
(4)预热定时器 冷却液温度传感器不断将冷却液的温度变化信号传递至 预热定时器，即预热指示灯发光时间丁1，见图1—126(a)。预热定时器控制预热时间丁2，即2号预热继电器工作时间(根据冷却液温度而定)，见图1—126(b)，或1号继电器的接通时间Ｔs(根据施加在预热塞上的电压而定)，见图 1—126(c)。预热定时器也控制余辉时间，2号预热继电器的接通时间Ｔ2。发动机启动时，预热定时器同时接通1号预热塞继电器和2号预热塞继电器。图1—127是预热和余辉的工作时序。
(5)工作过程 新式超级预热系统电路原理见图l—128。启动机开关扭至“ON'’位置时，将点火开关扭至“START”位置时，在一些新式发动机中，采用了自动控制温度的预热塞——陶瓷预热塞，这
是一种陶瓷加热元件，它能够缩短预热时间，2号预热塞继电器和电阻器也不需要了，连余辉功能装置也简化了。但由于陶瓷受到碰撞时，容易破碎，因此在处理时需要特别小心。1．6。9 常规式超级预热系统
在常规式超级预热系统中，通过向额定电压低的预热塞施加较高的蓄电池 电压，迅速完成预热，以缩短驾驶员必须等待启动发动机的时间。同时，该系统将预热塞保持在预定温度之下，以防止预热塞过热。除快速预热外，此系统 还具有余辉功能，以改善寒冷天气的燃烧，减少白烟和柴油机爆震。
常规式超级预热系统包括低额定电压预热塞、两个预热塞继电器(主、副
继电器)、一个预热塞电阻、一个冷却液温度传感器、一个预热塞电流传感器和一个电热定时器。
(1)预热塞 此系统使用额定电压低的快速加热型预热塞。预热塞加热时
间不同，其额定电压也不同，见图1—129。注意，在检测时，切勿在预热塞上加12V电压，否则会烧坏预热塞。
(2)预热塞电阻 此电阻将施加在预热塞上的电压降低。当1号预热塞继 电器断路时(即预热塞温度升至约800~C)，电流通过此电阻器流至预热塞，见图1—130。
(3)预热塞电流传感器 预热塞电流传感器在温度改变时仍能保持几乎是
恒定的电阻值。由于预热塞的电阻值在不同温度时有很大的变化，预热定时器 检测这一传感器每一端的电压差，将大多数发动机的预热塞温度保持在750～900~C之间。
(4)冷却液温度传感器 与可变延迟型预热系统中所使用的传感器属同一
类型。
(5)预热定时器 冷却液温度传感器不断将冷却液的温度变化传至预热定
时器，定时器据此使预热指示灯发光，见图1—131(a)，预热指示灯发光时间Ｔ1。根据冷却液的温度变化，预热定时器控制预热时间和余辉时间，见图1—131(b)，图1—132为预热与余辉工作曲线。(6)工作过程 常规式超级预热系统电路原理见图1—133。
当启动机开关扭至“ON'’位置时，当启动机开关扭至“START'’位置时，发动机启动后，仪表板上放电警告灯熄灭时，电压调节器L端子的电压
从。升至蓄电池电压。然后，预热定时器将1号预热塞继电器切断。由于预热定时器仍使2号预热塞继电器接通，来自蓄电池电流继续通过预热塞电阻器流至预热塞，产生余辉。余辉延续时间丁2根据发动机冷却液温度控制。
课堂小结（10′）
１．可变延迟型预热系统组成
四 课后作业布置（15′）
１．新式超级预热型系统组成 一 复习提问（10＇）
1固定延迟型热型系统组成
二 教学过程（60＇）
1。7 其他设备
1。7．1 自动定时器(用于直列柱塞式喷油泵)汽油发动机装有一个离心式点火提前装置。该装置随发动机转速增加，将点火正时提前。柴油发动机也有类似装置，称为自动定时器或自动正时器。
分配式喷油泵使用一种随燃油压力而变化运作的定时器，这种定时器装置
在喷油泵内部，在直列柱塞式喷油泵中，则使用一种随离心力变化而运作的定 时器。在此，补充介绍用于直列柱塞式喷油泵的自动定时器。
自动定时器装置安装在喷油泵和其主动齿轮之间，具有以下两种功能。
①将发动机的转动传送至喷油泵，以驱动喷油泵凸轮轴。
②随发动机转速提高，自动将喷油泵正时提前，以保证有效燃烧。
驱动定时器的方式因发动机类型而异，但所有定时器的结构和工作原理都 基本相同，如图1—134所示。
自动定时器的工作原理见图1—135。1．7．2 减压器
当切断燃油或空气供应、或由于汽缸压力卸压阻止自燃时，柴油发动机就
会熄火。一些车辆上装置了减压器，见图l—136，只要驾驶员拉动装在驾驶室内的球形把手，就可操作减压器，使进气阀或排气阀开启少许，从而使各汽缸 燃烧室中的压力卸压。这就确保驾驶员关掉发动机时，发动机会停止运转。天气寒冷时，减压器也可使发动机更容易转动，以产生足够的速度自行启动。检查喷射正时、气门间隙等项目时，用手转动曲轴也较容易。1．7．3 离心式机油滤清器
有些型号发动机将纸芯机油滤清器和离心式机油滤清器结合在一起，见图1—137。
图1—138是装有这种离心式机油滤清器的丰田2D发动机润滑油流向。1，7．4 额外喷油磁铁<适用于直列柱塞式喷油泵)额外喷油磁铁能够在发动机启动时供应所需要的额外燃油，使其易于启 动。如图1—139所示，这个磁铁用于直列柱塞式喷油泵。连在喷油泵齿条上的动杆由钢索与额外喷油磁铁的柱塞相连接。当发动机启动时，磁铁拉动柱塞，将喷油泵齿条拉至“燃油增加”位置，从而使发动机易于启动。1．7．5 电子柴油喷射控制装置EDIC(适用于直列柱塞式喷油泵)在EDIC装置中，见图1—140，来自启动机开关及机油压力开关的信号，通过喷油量控制电动机的运作，来控制喷油泵。发动机启动时，喷油泵控制电动机通过连杆，将喷油泵的1号推杆拉至“启动”位置；发动机停机时，则拉至“停机”位 置。直列柱塞式喷油泵上，都装有EDIC系统或额外喷油磁铁。(1)功能
①启动机启动时，EDIC系统增加燃油喷射量，使发动机平稳启动。
②启动机开关断路时，EDIC系统切断燃油供应，使发动机停机。
③机油压力下降得太低时，EDIC系统也切断燃油供应而使发动机停机。
这种停机可能发生的原因有几个，其中包括发动机的反向旋转。(2)组成部件 EDIC系统主要由喷射量控制电动机、控制继电器和机油 压力开关组成。
①喷射量控制电动机 喷射量控制电动机的作用是根据控制继电器的状态，在启动机开关断开时，或者发动机开始反向旋转时，推动喷油泵1号推杆，切断燃油的供应；或在启动过程中，推动1号推杆，以增加燃油供应量。
喷射量控制电动机的结构见图1—141。
②控制继电器 控制继电器的作用是根据启动机开关和机油压力开关的 状态，控制EDIC系统的喷射量控制电动机。
③机油压力开关 机油压力开关的作用是检测机油压力。当机油压力大
约是30kPa时，内置开关断开；低于这个压力时，内置开关接通。如果发动机开始反向运转，则机油泵不产生油压，结果油压开关接通，使发动机立即停机。
(3)工作过程 电子柴油喷射控制装置EDIC的电路原理见图1—142。喷射量控制电动机的工作过程见图1—143。
①启动机开关：从“OFF'’(断)至“START'’(启动)当启动机开关 从“OFF'’(断开)扭至“START'’(启动)位置时，电动机转动，然后停在 “START'’位置。喷油泵1号推杆也从“STOP'’(停机)转到“START'’位 置。“启动机开关断开”的意思是拧至“LOCK'’或“ACC'’位置。
具体电路工作过程如下：1号继电器通(接点从A转至B)，3号继电器 通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“START'’ 位置[见图1—143(a)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在 “START'’位置。
启动机开关处于“START'’位置时，三极管1在预定一段时间(晶体管 电路中电容器充电所需时间)后接通，使2号继电器继续工作(接点从A转 至B)。
②启动机开关：从“START'’(启动)至“ON'’<接通)发动机启动 之后，启动机开关扭回“ON'’位置时，电动机运转，然后停在“RUN'’(运行)位置。所以喷油泵1号推杆的位置从“START'’(启动)转至“RUN”(运行)。
具体电路工作过程如下：1号继电器断(接点从B转至A)，3号继电器 通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“RUN'’位 置[见图1—143(b)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在“RUN'’ 位置。
③启动机开关：从“ON'’至“OFF'’至“OFF'’位置时，电动机运转，然后停在推杆的位置从“RUN'’转至“STOP"。
当启动机开关从“ON'’位置扭“STOP'’位置。所以喷油泵1号
具体电路工作过程如下：三极管1断，2号继电器断(接点从B转至A)，3号继电器通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至 “STOP'’位置[见图1—143(c)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机 停在“STOP'’位置。
④防止发动机反向运转 喷油泵1号推杆位于“运行”位置时，万一发 动机发生反向运转，电动机便会运转，然后停在“STOP(停机)”位置。所 以喷油泵1号推杆的位置从“RUN(运行)”转至“STOP(停机)”。
具体电路工作过程如下：当机油压力降至约30kPa以下时，机油压力开 关通，三极管1断，2号继电器断(接点从B转至A)，3号继电器通(接点 从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“STOP'’位置[见 图1—143(c)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在“STOP'’ 位置。
⑤防止寒冷天气时失灵 环境温度极低时，会使机油黏度增加，使机油 压力难以升至确保发动机有效运作的水平。这时，油压开关可能不在发动机启动后立即断路。这会产生与发动机反向旋转时相同的效应，使三极管1断开，发动机停机。为防止这种现象发生，三极管1延迟约8s(电容器放电所需的 时间)断开。
1．7．6 进气口收敛机构
(1)进气口收敛机构的作用 有些柴油发动机中使用了进气口收敛机构，其功能如下。
①使发动机停机 当发动机开关扭至“OFF'’位置时，进气口收敛机构
切断汽缸空气供应，确保发动机正常停机。
②减少发动机停机时的振动 如果没有进气口收敛机构，甚至在启动机
开关断开后，空气仍会吸人汽缸压缩，使发动机剧烈震动。为防止这种现象，启动机开关一断开，进气口收敛机构即切断汽缸空气供应。
③降低吸气噪声 发动机减速时，进气口收敛机构可以大量减少吸人汽缸的空气量，从而使噪声减至最低。否则会吸人不必要的空气而形成噪声。(2)进气口收敛机构的组成 进气口收敛机构的部件构成如图1—144所示。(3)进气口收敛机构的工作过程工作过程如图1—145所示。
①发动机启动及怠速运转，见图1—145(a)当启动机开关扭至“ON'’位
置时，VSV接通，大气压的空气作用在执行器上。这使推杆A按顺时针方向转动推杆B。由于收敛阀固定在推杆B上，它就从完全关闭位置开启少许。开 启角为20‘(与全关闭位置所形成的角)，使进入汽缸的空气量刚好等于启动发动机所需要的空气量。发动机怠速运转时，收敛阀保持20‘的开启角，保持适量空气进入汽缸 ②巡行或加速，见图1—145(b)踩下加速踏板可牵动其拉索，并使推杆 C按顺时针方向转动。这使推杆D(和收敛阀相连)逆时针方向转动，进一步 打开收敛阀。根据加速踏板踩下的程度，收敛阀的张开角度可由20‘到完全张开位置。
③减速 发动机减速时收敛阀由完全关闭位置回到20‘的张开角，以限制
进入汽缸的空气量，这样就减少了减速中的吸气噪声。
④当发动机停机时，见图l—145(c)启动机开关扭至“OFF'’位置时，VSV关闭，并使负压作用在执行器上。推杆A拉回，而推杆B(和收敛阀相连)则逆时针方向转动。这就使收敛阀完全关闭，切断了所有进入汽缸的空气供应，从而确保发动机完全停机。
注意推杆C与推杆D接触，阻碍推杆D 将收敛阀完全关闭。所以，在停机前，驾驶员必须松开节流阀按钮和加速 踏板。1．7．7 中冷器
YC6112ZLQ柴油机装有中冷器。增压器压气机出来的空气不是直接进入
柴油机的进气管，而是用管子将增压空气引至安装在柴油机冷却液散热器前面 的空—空冷却式中冷器。在中冷器里，压缩空气经过冷却，使其密度进一步提 高，有利于提高柴油机的充气效率，中冷器的布置见图1—146。
增压空气在中冷器扁管中通过，扁管外表面有起散热作用的板翅。
课堂小结（10′）
1．进气口收敛机 的作用，组成
四 课后作业布置（15′）
1．中冷器的作用，组成 一 复习提问（10＇）
1进气口收敛机 的作用，组成
二 教学过程（60＇）
1．8柴油机电子控制系统 1．8．1 概述
(1)电子控制技术广泛应用于汽油发动机上，各电子控制系统可以实现柴油机的循环供油、喷油正时、可调气阀正时、总体控制、故障自诊断和故障保护、自适应油门校正、停缸控制、充分转换和顺序增压控制、燃油温度补偿、多缸油量偏差、补偿调节、电热塞电流控制、进气量控制、进气涡流强度控制以及加速性、增压压力、空燃比、转矩和排放控制等功能。
柴油机电子控制技术的发展和应用，改善柴油机的动力性、经济性，降低排放和噪声，仍是柴油机研制和生产部门的主要目标。
柴油机电子控制系统则是将上述影响柴油机的动力性、经济性和排放有关 的因素通过相应的传感器向电控单元输入信号，经分析处理、计算后向执行器发出控制指令，由电动式执行器，如步进电机、电磁线圈等直接驱动控制套筒移动，实现对柴油机的电子控制。
(2)控制内容及功能 柴油机电控系统的控制内容及功能主要包括喷油量 控制、喷油正时控制、怠速控制、各缸喷油量不均匀修正、燃油停供控制、增压控制、进气控制、排气再循环控制、启动预热控制和故障自诊断及故障保护功能等。
①喷油量控制 喷油量的控制是柴油机电子控制系统的一项主要控制内 容。该系统由发动机转速信号和加速踏板位置传感器信号计算出基本喷油量，并由进气温度、进气压力、冷却液温度等修正信号对喷油量进行修正，通过电磁溢流阀的快速响应，对喷油量进行十分精确的控制。有些系统还具有燃油特性修正、低温启动后的修正、急减速时的修正等功能，以适应不同工况及工作条件的变化需要。
②喷油正时控制 喷油正时是由发动机转速和加速踏板位置决定，由冷 却液温度、进气温度、进气压力等修正信号进行修正，并通过着火正时传感器检测实际燃烧开始时刻，实现对喷油正时的闭环控制，从而排除了因燃油十六烷值和大气条件的变化引起的喷油正时的差异，实现对喷油正时的最佳控制。
③怠速控制 柴油机怠速运转时，由于发电机、空调压缩机、动力转向 液压油泵等装置工作状态的变化将引起柴油机负荷的变化，从而导致发动机转速的变化，柴油机控制系统将通过反馈控制系统控制喷油量，把怠速控制在所设定的目标转速值上。
④各缸喷油量不均匀的修正(怠速颤振控制)在多缸柴油机工作时，即使喷油量控制指令值一定，但由于各缸喷油泵的性能差异将导致各缸的喷油量的差异，从而引起发动机转速的波动，即所谓怠速颤振。柴油机电控系统通过各缸在做功冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异，利用电磁溢流阀的快速响应性，及时修正各缸的喷油量，以降低发动机转速的波动，即按各缸间转速无波动偏差来控制各缸的喷油量。
⑤排气再循环(EGR)系统通过控制参与再循环的排气量以减少排气 中的NO。排放量，与汽油机电控系统相同。
⑥进气节流控制 在怠速时，系统通过控制节气门的开度，控制进气量，以降低怠速时的振动和噪声。停车时，系统关闭节气门，中断进气，以减轻发动机的振动。⑦增压控制 通过柴油机电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。
⑧进气涡流强度控制 系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速 及负荷下更好地组织进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性，降低 排放。
⑨启动预热控制 在不同的启动条件下，系统通过控制启动预热塞的通 电时间，以改善柴油机的低温启动性能和稳定低温怠速运转。
⑩故障自诊断功能及故障保护功能 此项功能与汽油机电控系统的故障 自诊断及失效保护功能基本相同。
(3)控制方式 这里主要介绍柴油机电子控制系统的喷油提前角的控制
方式。
柴油机电子控制系统的控制方式可分为三大类：开环控制、闭环控制和开
环—闭环综合(复合式)控制，如图1—147所示。三种控制方式对柱塞式喷油泵和分配泵均适用。
①开环控制 开环控制系统的结构特点是用电子控制装置取代喷油提前
角调节装置。此种控制方式会因为零件的磨损、喷孔的堵塞等原因，导致即使相同型号的不同发动机或同一台发动机在不同的使用阶段喷油提前角存在差异。
②闭环控制 闭环控制是通过测定实际喷油提前角和调节流人正时活塞的压力在发动机工况及工作条件变化时对喷油提前角进行调整。一般采用喷油传感器或着火正时传感器反馈实际喷油正时。．
③开环—闭环综合(复合式)控制 此种控制方式是把闭环控制系统与凸 轮滚环位置的定位控制结合起来，可克服传统闭环系统响应速度慢的缺点。当 调整点与实际喷油正时出现误差时，控制系统就会知道活塞移动的距离，补偿 误差。通常在相邻两次喷油间就能达到调整点。
(4)对柴油机电子控制系统的要求 对柴油机电控系统的要求如下。①提高柴油机的经济性和降低排放柴油机电控系统应能在不同的工况及工作条件下精确地控制喷油提前角，并始终保持在最佳值，以降低燃油消耗和减少排放污染。
②提高发动机工作的可靠性
系统还必须具备诊断和支撑功能。一方面便于诊断与排除故障，同时又保 证当发动机在某些非关键部位或环节出现故障时，发动机能在准正常状态下运转，即前面汽油机电控系统所提到的失效保护功能和备用功能。
③对柴油机运行工况进行实时高精度控制
④较强的适应性，通过改变电控单元中EPROM的软件程序，就能实现改型匹配。提高了电动调速器的匹配适应能力。1．8．2 柴油机电子控制系统的组成及工作原理
(1)柴油机电子控制系统的组成柴油机电子控制系统仍然是由信号输入装置(传感器)、电子控制单元(ECU)和执行器三部分组成。
①信号输入装置与输入信号
a．加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器用以检测加速踏板的位置，即发动机的负荷信号，此信号输入ECU后，与转速信号共同决定柴油机的喷 油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主控制信号。
b．转速传感器、曲轴位置传感器。用以检测发动机转速或曲轴位置，与 加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主控制信号。
c．泵角传感器。检测喷油泵轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷
油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。
d．着火正时传感器。检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。e．冷却液温度传感器。检测发动机冷却液温度，修正喷油量及喷油正时。f．进气温度传感器。检测进气温度，以修正喷油量及喷油正时。g．进气压力传感器。检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。h．溢流环位置传感器。检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢
流环的位置。用于ECD-I控制系统。
i．正时活塞位置传感器。检测电子控制定时器正时活塞的位置，将喷油
正时提前量信号输入ECU。用于ECD-I控制系统。
j．控制杆位置传感器。检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位
置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。
k．控制套筒位置传感器。检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒、的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。
1．E／G开关。发动机点火开关，向ECU输入发动机工作状态信号。m．A／C开关。空调开关，向ECU输入空调工作状态信号，是怠速控制
信号之一。
n．动力转向油压开关。检测动力转向管路油压的变化，所获信号是怠速
控制信号之一。
空挡启动开关。向ECU输入自动变速器是否处于空挡位置的信号，是怠速控制信号之一。②电子控制单元 柴油机电子控制单元的功用和组成与汽油机电子控制
单元基本相同。
③执行器由执行电器和机械执行机构两部分组成。柴油机执行器中所使用的执行电器主要有电磁铁、螺旋管、直流电机、步进电机和力矩电机等。执行机构的形式则根据被控制对象和在发动机上的布置而定。
柴油机控制系统的执行器主要有电动调速器、溢流控制电磁铁、电子控制
正时控制阀、电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀和电子液力控制喷油器等。
(2)柴油机电子控制系统的工作原理
对数字信号的处理方法有两种：一是根据预定控制规律的控制算法对输入信号进行直接运算和处理，然后输出控制指令；二是对输入的数字信号进行特征抽取，即对输入信号的处理并非为了得到直接控制决策，而是从大量输入信号中抽取那些有用的信息，然后根据所抽取的特征值来决定控制决策。经运算处理后微机通过I／O接口输出控制指令信号，经输出回路放大后控制各有关执行器动作，使发动机相应参数或状态向目标逼近，接近程度也可由相应传感器来检测，并将检测结果反馈给电子控制单元ECU，实现闭环控制，使柴油机按最佳状态运行。1．8．3 典型柴油机电子控制系统
(1)电子控制式喷油泵 调速器和喷油提前角调节器(时间控制器)由电子控制系统控制。影响喷油量及喷油提前角的有关因素通过传感器将信号输入电子控制单元，经分析处理后输出控制指令，通过电动调速器和时间控制器来控制燃油喷射量和喷油提 前角。
电子控制式喷油泵也分柱塞式和分配式两种型式。①电子控制分配式喷油泵 图1』48表示了电子控制分配式喷油泵的组成。
a． 喷油量喷油提前角喷油量的控制是由ECU控制电动调速器中的控 羽套筒的位置来实现增减喷油量的。电动调速器的结构见图1—149，由 专子式电磁执行器和油量控制机构组成。转子式电磁执行器的工作原理 月图1—150所示，b．喷油提前角喷油提前角
课堂小结（10′）柴油机电子控制系统的工作原理
四 课后作业布置（15′）
1喷油量的控制
一 复习提问（10＇）
1电子控制式喷油泵也分柱塞式和分配式两种型式组成
二 教学过程（60＇）
五十铃汽车的I-ＴＥＣ系统，五十铃汽车的I-ＴＥＣ系统(全电子控制式)柴油机的控制项目如图1-154所示。图1—155则表示系统构造．系统的最大特征是具有自动巡行控制。系统具有燃料愠度传感器，但没有喷油正时器位置传感器，不对喷油时刻施加反债控制，加速踏板位置传感器与加速踏板直接连接，如图1—156所示，中间不需连接线。这是一种可变电阻式信号发生器，推杆与加速踏板联动，铁心与推杆做成一体．根据加速踏板的位移，当铁心在线圈中移动时，线圈的阻抗产生变化。结果脉冲信号的输出频率也发生变化，利用这一结果，检测加速踏板的位置．
为了减少发动机在暖机后怠速期间的扭矩变动、降低噪声以及防止停机时 在切断进气后产生表面点火，必须控制进气节流。五十斡式与丰田式不同，采用有别于电子电路的真空促动器，控制进气节流。
③电子控制柱塞式喷油泵 组成见图1—157．电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器、转速—凸 轮轴位置传感器(N－TDC传感器)、启动开关、空调开关等输入电子控制单元ECU(臣中细线)，而检测实际动作值的反馈信号也通过时间传感器(装于时间控制器上)和控制杆位置传感器(装于电动调速器内)反馈给电子控制单元ECU(图中虚线)。ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和电磁阀(图中粗线)，使调速器和时间控制器动作，从而精确控制喷油量(由电动调速器控制)和喷抽提前角<由时间控制器通过电磁阀控制)。
a喷油量的控制．由ECU控制电动调速6D进行动作来实现增减喷抽量的，电动调速器的结构如图l—158所示，由电动助推器、连杆机构、控制杆等部分组成。控制杆位置传感器装于壳体内，由ECU输入的控制指令信号控制电动助椎器的上下移动，通过连杆机构将助推器的上下移动变为控制杆的水平移动，从而实现喷油景的增减控制。
b．喷油提前角的控制。由ECU控制电磁阀，电磁 阀控制由发动机机油泵进入时间控制器的油压，从而使时间控制器动作而改变喷油泵凸轮轴与油泵驱动轴(曲轴)的相对位置来实现．时间控制界装于喷油泵驱动轴(曲轴)与喷油泵凸轮轴之间．
图1—159是电磁阀的结构。电磁阀为双组式，共有三个通道：从而控制时闯控制界内的话客的位置来实现喷油提前的调节·，图l—160是时间控制器的结构．时间控制器主要由缸筒、活塞、大小凸 轮、法兰和圆盘等组成．受电磁阀泥人的油压大小控制，活塞位置发生改变，通过活塞上的销带动凸轮偏转，从而使法兰(泵轴)相对于圆盘(发动机曲 轴)偏转一定角度，实现喷油提前角的调节。
(2，丰田公司2L-THE型柴油机电子控制系统ECD 有ECD>I型和ECD-Ⅱ型两种。ECD-I型上还保留了一部分机械控制式喷油泵的机械控制机构，只是喷油量及喷油提前角采用电子控制方式，ECl>11型在喷油量的控制方式上有了根本的改变，它是通过ECU控制电磁溢流阀，定时开关溢流通路实现对喷油量的控制，即通过控制停止喷油的时间长短来控制喷抽量．同时在喷油提前角控制中采用了着火正时传感器，用以检侧燃烧室内开始燃烧时刻，对点火提前角的控制更为精确．
①ECl>I型柴油机电子控制系统液组成如图1—161所示．其输入信号由转速传感器、加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、发动机开关(E／G开关)、空调开关(A／c开关)、空挡启动开关等辖人ECU。而检测实际动作值的反馈信号由滥流环位置传感器，正时活塞位置传感器反馈给ECU。控制喷油量的执行器是滥流控制电磁铁，控制喷油提前角的执行器是正时控制阀．此外，还有进气节流控制、排气再循环控制的真空控制阀(VSV阀)，均受ECU控制。
a． 喷油量控制，在ECl)I型控制系统中，喷油量的控制是由溢流控
制电磁铁使控制杆移动，控制溢流环(控制套筒)的位置来实现的。滥流
控制电磁铁的构造如图L—162所示。它由定子哉圈、弹簧、动铁心、滥疯
环位置传感罪等部分组成。
ａ喷油量的控制，ｂ喷油提前角控制。并根据冷却液租度、进气温度、进气压力对喷油提前角进行修正，同时还根据着火正时传感器检潞到的实际燃烧开始时间，喷油提前角，以减小燃油十六烷值和大气条件的变化对喷抽提前角的影响。c怠速控制．
d．各缸喷油量不均匀的修正。e进气节流控制． e．启动预热控制．
下面主要介绍ECD-Ⅱ型控制，喷油量控制和喷油提前角(喷油正
时)的控制。分配式喷油泵燃油通过柱塞在高压室加压，由高压袖管送至喷油器喷人燃烧室，在ECD-Ⅱ型系统中，采用电磁溢流阀直接控制溢流的通路．既简单控制性能又好，响应速度快，能精确地控制燃油喷射量。
实现对喷油量的精确控制，电磁溢流阀应满足下述几点要求。l滥流通路的开闭面积必须大，以尽可能减小高压燃油溢出的流动阻力，使停止喷油更干脆。
b在电磁阀关闭时，高压室内必须保持高压燃油．
c响应速度快，以保任发动机商建运转时精确控制喷油量。” d．电磁隅线圈控制电压为12V或12V以下，功率消耗尽可能小。，其工作过程如图I—167所示。当柱塞右移时，见图 1—167(a)，停止喷油时，见L167(b)，一旦辅助电磁阀打开将主阀右侧油压泄掉，见图1—167(c)，ECD—Ⅱ系统喷油量的控制方式如图L168所示。泵角脉冲发生器的结构如图l—]69所示，ECD—Ⅱ系统对于喷油提前角的控制方式如图1—170所示
(e)喷油泵—喷油器器样式电控系统 图1-171为一种高速电磁阀控制的喷油泵—喷油器的结构．该系统通过高速电磁阀的开闭，控制高压燃油的回油通路的开闭时刻，从而控制喷油开始及停止的时刻来实现对喷抽提前角及喷油量的控制．高速电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速传赂界、加速踏板位置传感器，冷却液温度传感器、进气温度及压力传搐ee的输入信号，经分析处理，计算出相应的最佳控制参数值，控制高速电磁阀电磁线圈电流导遇与关断的时刻及通断时间的长短，从而实现对喷抽提前角丑喷油量的实时控制．
图L172为英国Lueas公司开发的重型卡车用的电子控制系统EUI喷油泵—喷油器的构造．
图1—173为Caterpillar公司开发的电控喷油系统。该系统的最大特点是喷油泵的柱塞采用液压驱动，这种方式可使喷油压力等控制不受发动机转速及负荷的影响．
电子液力控制喷油料的结构如图1—74所示，它由液力控制伺服阀及针阀
等组成．针阀的开启和关闭是由控制伺服阀通过伺服油路控制的。{()蓄压式电子控制喷油系统系统的组成如图l—175所示，通过控制压力调节阀进行控制，并保证在柴抽机启动和息速时也能保证足够高的稳定油压。
(4)电子控制预行程可控式喷油泵
柱塞式喷油泵的高压抽管的压力与喷油泵转速和静态供油速率成正比，保证低速时有高的喷油压力，① 预行程可控式喷抽泵的工作原理
如图l—176所示，普通柱塞式喷油泵的进出油孔设置在柱塞套筒上，当柱塞关闭进出油孔时，开始泵油的预行程是不能改变的，供油速率也是一定的。
如果将预行程改为可调节式的，供油速率则可自由调节，这样就可以在发动机低速运转时增大预行程，提高柱塞速度，从而增大供油速率，使高压油管内的压力升高；在发动机高速运转时．用常规的预行程保持原有的供油速率，以控制高压管内压力，防止其过分升高。预行程可控式喷油泵随着预行程的增减，喷油开始的时刻也发生变化，高速时提前喷油，可得到相当于普通喷油提前角调节器的功能。预行程可控式喷油泵实际上可实现对供油速率和喷油提前角(供油提前角)的控制． ’
②预行程可控式喷油泵的构造 预行程可控式喷油泵与普通柱塞式喷油泵内部结构的比较如图-177所示．
预行程可控式喷油泵结构特点主要有两点；一是在柱塞套筒的下方设置有一个控制套筒，通过调节杆的上下移动来控制预行程量的变化；二是进油口设置在柱塞上，其燃油的喷射过程与昔通型喷袖泵不同．其工作过程如图1—178所示。
a进油过程。如图l—178(a)所示。
b开始压油．如图l—178(b)所示，当柱塞被凸轮顶起，开始上升至柱
塞上的进抽孔被控制套筒关闭止，所对应的凸轮升程即为预行程，此后压力室内的压力开始上升并开始压油． ’
c喷油 过程。如图1—17B(c)所示，柱塞上有凹槽与柱塞中心的进油孔
相通，从柱塞上行至进油孔被控制套筒关闭时起，到柱塞上的凹槽与控制套筒上的出油孔连通时为止，此间柱塞上的进油孔和凹槽均被关闭。随着柱塞的上升，压力室的燃油被压送到喷油器(即喷油过程)，柱塞的这段行程即为有效泵油行程。在柱塞总行程(由凸轮升程所决定)一定时，预行程越大，有效行程越小，泵油量越小，喷油量越少；反之，预行程越小，有效泵油行程大．泵油越大，喷油量也越多。
d．停止喷油．如图-178(d)所示，从以上工作过程可看出，泵油量的大小决定于柱塞的有效泵油行程，而有效泵油行程又决定于开始泵油的时刻和停止泵油的时刻．开始泵油时 刻决定于预行程的大小。而停止泵油时刻决定于柱塞上的螺旋凹槽与控制 套筒上的出拙口的相对位置，即由调遣器控制油量控制齿条转动柱塞来实 现．在柱塞与控制套筒圆周位置一定时，只要使控制套筒沿柱塞上下移 动，即可改变预行程，从而改变开始泵油时刻，改变泵油量，同时也改变 了喷油提前角。预行程小，泵油时刻提前，泵油量大；预行程大，泵油腔滑调开始时刻晚，泵油量小。
③预行程控制机构 预行程控制机构如图1—179所示。控制套筒在导向杆的引导下可上下移动，而控制套筒的上下移动是由预行程执行机构(螺旋电磁线圈)通过u形接头转动定时杆，并由其上的销钉拨动控制套筒上下移动来改变预行程的。
ECU根据发动机的转速、负荷、冷却液温度、进气温度、进气压力(增压压力)等有关信号，计算出最佳控制参数值，控制螺旋电磁线圈执 行机构动作，控制预行程，井根据预行程位置传感器的反馈信号进行修正．
④预行程可控式喷油泵电子控制系统 预行程可控式喷油泵电子控制
系统的组成如图1—180所示。
该系统对预行程控制制是根据发动机转速、负荷、冷却液温度等信号由ECU计算出最佳控制参数值控制螺旋电磷线圈来进行反馈控制。提高发动机过渡运转时的喷油提前角控制精度，改善低温启动性能。
课堂小结（10′）预行程可控式喷油泵的构造
四 课后作业布置（15′）预行程可控式喷抽泵的工作原理 一 复习提问（10＇）
1丰田公司2L-THE型柴油机电子控制系统
二 教学过程（60＇）
第2章 柴油发动机故障诊断与排除分析 2．1 概 述
柴油机在运行一般时间之后，难免会出现这样或那样的故障，如不及时处理，将会影响柴油机的正常工作，甚至造成严重事故．
在处理柴袖机故障时，传统的方法首先要“看”，就是要仔细观察整机的完整及损坏情况，二要“听”，听一听(可用长旋具助听)柴油机运转的声音，判断异响及其所在位置，必要时也可听取用户对故障情况的陈述；再就是
“摸”，利用触摸直感了解整机或部件的运转情况；还可以“闻”，通过故障可能发出的异常味道来确定可能发生的故障和故障发生的部位，特别是电气系统损坏时往往伴有烧焦的异味。
对柴油机电子控制系统的诊断与故障排除要借助诊断仪器，按电控系统诊断方法进行故障诊断，基本诊断方法与汽油机电控系统诊断方法相同。
进行故障排除分析时，若采用不合乎逻辑的程序，就会使问题复杂化，或作出草串的结论及不必要的维修．有效的故障排除分析需按下列步骤进行。
(1)对故障进行模拟尝试 第一个步骤就是要仔细评估故障，排除先入之
第三篇：发动机教案
《 汽车结构 》
《 汽车概论 》
教案
邹荣林
适用：2013级汽修班（1）（2）班
玉屏侗族自治县中等职业学校
汽车运用与维修专业
教案课时：1-2
课题：学习前的要求
课型：理论 教学目标：
1、安全教育。
2、操作基本要求。教学重点：
安全概念。
教学方式：
讲授。
教学过程：
一、纪律要求：
1、理论课要求：遵守课堂纪律，不玩手机，不打瞌睡，不说闲话，不吵闹，上课认真听，课后找资料复习。每个任务结束后，必须完成作业。
2、实训课要求：严格按照分组规定，服从老师安排，分组轮流操作练习，别人操作时，不操作的人按队形站好认真观看。不能动的设备坚决不动，不打闹，绝对不能用工具打闹。
二、安全要求：
1、人身安全：按规程操作，注意保护好自己和他人免受伤害。
2、设备安全：按规程操作，不野蛮操作，注意设备的安全。
三、正确操作规程：
1、对工具、设备的管理。
2、对工具的正确认识和使用，掌握使用工具的正确姿势。
3、螺栓拆松和拧紧的正确顺序。
四、5S：
整理
整顿
清洁
清扫
素养
教案课时：3-4
课题：学习要求、发动机概述
课型：理论
教学目标：
3、让学生对本模块的学习内容有一个清晰的概念。
4、对发动机的工作原理进行复习，使学生能从思想上进入到发动机内容的学习。教学重点：
发动机工作原理。
教学难点：
发动机工作原理。
教学方式：
讲授。
一、发动机的组成
曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（汽油发动机）、起动系统。
二、汽车发动机类型
1、汽油机——燃用汽油的发动机。
2、柴油机——燃用柴油的发动机。
3、液化气发动机——燃用液化气的发动机。
三、发动机缸体结构类型： 直列式、V式、对置式。
四、四冲程发动机工作原理
1、进气冲程——在曲轴的带动下，活塞从上止点向下止点运动，进气门打开，排气门关闭，新鲜的气体进入汽缸。
2、压缩冲程——在曲轴的带动下，活塞从下止点向上止点运动，进排气门都关闭，气体被压缩。活塞将要到达上止点，火花塞放出电火花，混合器体燃烧。
3、作功冲程——巨大的爆发压力推动活塞往下运动，通过曲轴把动力输出。
4、排气冲程——在曲轴带动下，活塞向上止点运动，排气门打开，废气排出汽缸。教案课时：5-6 课题：发动机配气机构的检测与修理（学习准备、汽缸盖的拆卸）
课型：理论 教学目的：
通过课堂上的讲授，使学生熟悉配气机构的结构，清晰对汽缸盖进行拆卸的要点。教学重点：
汽缸盖的拆卸要点。
教学难点：
配气机构的结构分析。
教学方式：
讲授。
发动机配气机构的检测与修理（学习准备、汽缸盖的拆卸）
一、配气机构的作用——根据发动机的工作情况让新鲜的气体进入汽缸，并让燃烧后的废气排出汽缸。
二、配气机构的结构类型——目前发动机采用的都是顶置式配气机构（气门在汽缸的上方）。配气机构的零件都安装汽缸盖上。
根据凸轮轴的安装位置，分别有上置凸轮轴式、中置凸轮轴式与下置凸轮轴式。
三、汽缸盖的拆卸
1、拆卸汽缸盖罩。
2、拆卸凸轮轴——对于剪式齿轮机构，要用维修螺钉固定进气凸轮轴齿轮上的副齿轮，以取消剪形弹簧的张力作用以便于拆卸凸轮轴。
3、拆卸汽缸盖螺栓——按照正确的顺序进行（从外到内）。
4、取出汽缸盖。
5、用专用工具拆卸气门组零件。
四、汽缸盖的耗损分析
1、汽缸盖底平面的磨损与变形——进行平面度的检测（利用刀形尺与塞规进行六个方向的检测）。
2、汽缸盖的裂纹。
3、汽缸盖导管孔的磨损。
4、气门座的烧蚀与磨损。
本课内容小结：
1）配气机构的作用。2）配气机构的结构类型。3）汽缸盖的拆卸过程。汽缸盖的耗损分析。
练习：
4）任务三：评价与反馈
教案课时：7-8 课题：发动机配气机构的检测与修理（配气机构零件的检测）
课型：理论 教学目的：
通过堂上的讲授，使学生学会对气门、气门弹簧、凸轮轴磨损、凸轮轴弯曲、凸轮轴轴向间隙进行检测的方法。教学重点：
各零件的检测方法。
教学难点：
各零件的检测方法。教学方式：
讲授。
发动机配气机构的检测与修理（配气机构零件的检测）
一、凸轮轴磨损与弯曲、轴向间隙的检测
1、凸轮轴磨损的检测——对凸轮轴轴颈进行圆度与圆柱度的检测，对凸轮进行凸轮高度的检测，以确定凸轮轴的磨损，各数据超与技术要求，凸轮轴需要更换。
2、凸轮轴弯曲的检测——用支架百分表对凸轮轴进行径向圆跳动的检测。
3、凸轮轴轴向间隙的检测——用支架百分表作用在凸轮轴前端进行检测。轴向间隙用于满足凸轮轴膨胀的需要，此间隙过小容易造成凸轮轴的弯曲变形，间隙过大，容易造成凸轮轴在工作当中发生轴向串动而造成零件的磨损。
二、挺杆磨损的检测——挺杆高度与直径的检测，挺杆高度的减少会改变气门间隙的大小，从而使发动机的配气相位发生变化。
三、气门弹簧的检测——进行弹簧自由长度的检测（确定弹簧张力的改变），弹簧垂直度的检查（确定弹簧的变形），弹簧的变形是无法保证气门的正确工作。
四、气门耗损的检测与气门密封的检测
1、气门长度的检测——用游标卡尺进行检测，气门长度减少使配气相位发生变化。
2、气门杆部直径的检测——用游标卡尺或外径千分尺，杆部磨损无法保证气门正确与气门座的密合，同时也会造成机油的泄漏，造成烧机油。
3、气门头部工作锥面的检测——用压印法或划线发与气门座配合进行密封的检测。
4、气门杆部变形的检测——用滑动试验法进行检测。本课内容小结：
1）凸轮轴磨损与弯曲、轴向间隙的检测。2）挺杆磨损的检测。3）气门弹簧的检测。
4）气门耗损的检测与气门密封的检测。
教案课时：9-10 课题：发动机配气机构的检测与修理（气门间隙的调整）
课型：理论 教学目的：
通过堂上的讲授，使学生学会对上置凸轮轴式与下置凸轮轴式配气机构气门间隙的调整方法。教学重点：
气门间隙的分步调整法与两次调整法。
教学难点：
气门间隙的两步调整法。
教学方式：
讲授。
发动机配气机构的检测与修理
（气门间隙的调整）
一、为什么要留有气门间隙——满足气门膨胀的需要。
1、若间隙过大——气门组零件在工作中会产生噪音，而且使气门打开的时刻推后，发动机的配气相位发生变化，2、若间隙过小——气门因温度的作用而发生变形。
二、如何检查气门间隙——在气门完全关闭时，用塞规作用在气门杆端与凸轮之间。（进气门间隙少与排气门间隙）。
1、逐缸检查——该缸处于压缩冲程结束时。进排气门的间隙都可进行检查。
2、分两步检查——在第一缸处于压缩冲程结束时可检查一半的气门间隙，其余气门间隙在末缸处于压缩冲程结束时可检查。
三、如何调整上置凸轮轴式的气门间隙——改变挺杆上方调整垫片的厚度，气门间隙便得到调整。
四、如何调整下置凸轮轴式的气门间隙——松开锁紧螺母，旋动调整螺钉，通过塞规确定气门间隙是否符合，从新把锁紧螺母上紧。本课内容小结：
1）为什么要留有气门间隙。2）如何检查气门间隙。
3）如何调整上置凸轮轴式的气门间隙。4）如何调整下置凸轮轴式的气门间隙。
教案课时：11-12 课题：发动机配气机构的拆装与检测
教学目的：
通过对发动机实体的操作
1）学生学会了配气机构零件的拆装方法。2）学生学会了配气机构零件耗损的检测方法。3）学生学会了对气门间隙的检查与调整的方法。教学重点：
配气机构的检测与气门间隙的调整。
教学难点：
配气机构的检测与气门间隙的调整。
教学方式：
边讲授边实操。
发动机配齐机构零件的检测实操课实操教学安排：
课型：实操
1、实操前的安全动员。
2、进行分组（分成八个小组）。实操教具：
每小组一台丰田5A发动机，仪量具（外径千分尺、游标卡尺、支架百分表）一套、工具一套。实操教学过程：
一、重新强调传动带、正时带的拆卸程序，要点、注意问题。
二、各小组进行拆卸操作。1.进行传动带与正时带的拆卸。
2.有各小组长安排同学分别进行对缸盖的拆卸。
三、检测凸轮轴的轴向间隙。
四、拆卸拆卸气门组件。
五、配气机构零件耗损的检测。1.凸轮轴磨损与变形的检测。
2.气门长度尺寸、杆部直径变形、头部磨损、与气门座的密封检测。3.气门弹簧的检测。4.挺杆的磨损检测。
六、安装配气机构零件。
七、气门间隙的检测。
八、对正时安装正时带和传动带。
九、由各小组长和老师进行检查安装质量。
十、各小组进行评价与反馈。本课内容小结：
1）传动带、正时带的拆卸。2）汽缸盖的拆卸。3）配气机构零件的拆卸。4）配气机构零件的检测。5）配气机构的安装。6）正时带的安装与对正时。教案课时：13-14 课题：发动机汽缸体的检测与修理
课型：理论 教学目的：
1、让学生知道汽缸体发生耗损的原因。
2、让学生学懂如何对汽缸进行检测的方法。
3、让学生学懂对汽缸修复的方法。教学重点：
缸体耗损分析，汽缸磨损的检测。
教学难点：
汽缸磨损的检测。
教学方式：
讲授。
发动机汽缸体的检测与修理
一、汽缸体发生耗损的原因及修复的方法
1、耗损原因——各种不正常的振动作用、发动机长时间的高温作用会导致缸体出现变形或裂纹。缸体发生变形会导致曲轴主轴承座轴线发生改变无法保证曲轴的正常工作。出现裂纹：会造成漏油或漏水。
2、修复方法——缸体发生变形只能更换缸体。缸体出现裂纹：如果裂纹出现在并不重要的位置可以进行修复（焊补或粘补）。
二、汽缸磨损的原因、检测方法及修复的方法
1、汽缸磨损的原因——汽缸上部：由于高温而且润滑差再加上气体流动冲刷的作用而造成汽缸上部磨损大。汽缸中部的磨损：由于活塞运动的换向，活塞在汽缸中部位置时，汽缸所受到的侧向力较大，因此造成汽缸中部的磨损。汽缸下部的磨损：汽缸下部由于受到润滑油飞溅的作用，如果润滑油较脏，机械的颗粒就会附在汽缸的下壁，在活塞运动时就形成了磨料磨损，所以造成汽缸下部的磨损。
2、汽缸磨损的检测——分别从汽缸上、中、下三个截面进行检测，在每个截面的轴线与推力方向检测直径，最后计算出圆度与圆柱度及最大的磨损量。汽缸的圆度与圆住度及最大的磨损量都不能超于技术要求。
3、修复方法——根据圆度与圆柱度及最大的磨损量确定出对汽缸的修理等级。对汽缸可进行镗削修复或更换缸套。如果所有汽缸的圆度与圆柱度及最大的磨损量无超于技术要求可通过更换活塞环开修复。
4、汽缸通过修复或更换了缸套必须根据缸套尺寸重新选配活塞与活塞环。本课内容小结：
1）汽缸体发生耗损的原因及修复的方法。2）汽缸磨损的原因、检测方法及修复的方法。
教案课时：15-16 课题：汽缸磨损的检测
课型：实操 教学目的：
通过实操让学生真正学会对汽缸的检测。
教学重点：
汽缸的检测。
教学难点：
汽缸的检测。
教学方式：
实操。
汽缸磨损的检测实操课
实操教学安排：
实操前的安全动员。进行分组（分成八个小组）。实操教具：
每小组分配5A发动机一台，量具一套（包括有：量缸表一套、外径千分尺一套、游标卡尺一套）。实操教学过程：
1.讲述量缸表的结构、使用方法。2.对汽缸进行检测的程序。
3.学生动手操作并记录所检测出的各项数据。4.检查学生检测的动作是否符合要求。5.各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：
1.学习量缸表的使用方法及使用量缸表检测汽缸。2.对汽缸上中下三个截面进行检测。
教案课时：17-18 课题：汽缸盖、汽缸体平面的检测
课型：实操 教学目的：
通过实操让学生真正学会对汽缸盖与汽缸体平面变形的检测。
教学重点：
平面变形检测的要领。
教学难点：
平面变形检测的要领。
教学方式：
实操。
汽缸盖与汽缸体平面变形的检测实操课
实操教学安排：
1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：
每小组分配给四个发动机缸体，量具一套（包括有：刀形尺、塞规）。
实操教学过程：
1.讲述刀形尺的使用方法与注意问题。2.讲述塞规的使用方法与注意问题。3.如何对缸盖与缸体平面进行检测。4.学生动手操作（边操作边记录数据）。5.各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：
1.刀形尺、塞规的使用方法。2.对平面进行检测的要领与注意问题。
教案课时：19-20
课题：发动机传动带的检查与更换
课型：理论 教学目的：
1、通过堂上的讲授、分析使学生都清楚传动带安装在发动机什么位置，他的作用以及传动带的结构类型。
2、通过对传动带工作特点的分析，引导学生能判断传动带在工作中会产生哪些故障（损伤）。教学重点：
传动带的作用、类型及传动带产生故障的原因。教学难点：
传动带在工作中产生故障的原因。
教学方式：
讲授。
发动机传动带的检查与更换
理论讲授内容
一、传动带的作用
曲轴通过传动带带动各部件（液压助力泵、发电机、空调压缩机、水泵、空气压缩机等等）进行工作以保证发动机的正常工作。
二、传动带的结构类型
传动带由橡胶层与帘布层所构成，有V形传动带与多楔形传动带。
三、传动带在工作中所发生的故障
1、传动带调节过紧或过松。
过紧——容易造成传动带疲劳，使使用寿命缩短，同时也会造成所连接的部件负荷加大而变形。
过松——无法正常传递动力，部件不能正常工作。
2、安装不正确
由于安装不正确，所带动的部件也无法正常工作，同时产生噪音，传动带磨损加剧。
3、机械刮伤
大多是因为安装不正确引起。
4、被污染
被空气的粉尘、油污所污染。加剧老化，失去弹性，发生打滑，产生噪音，无法正常传递动力。
5、脱皮、起毛、裂纹
传动带质量有问题或长时间与高温接触，长时间超载荷工作。
四、传动带的拆卸与安装
1、传动带的拆卸——重复使用的传动带画上转向记号、按要求步骤进行操作。
2、传动带、张紧轮与拉紧弹簧的检查。
3、传动带的安装——安装的方法、传动带张紧度的调节。教案课时：21-24
课题：发动机传动带的拆卸与安装（丰田发动机）
课型：实操 教学目的：
通过学习学生能真正学会在实车上如何拆卸、检查与安装传动带。
教学重点：
传动带的正确拆卸与安装，传动带损伤的检查。
教学难点：
如何正确调节传动带的张紧度。
教学方式：
在学生实操中进行指导。
实操过程：
一、安全动员——全班进行。
二、小组长集中——分配实操设备、量具、工具。指导教师扼要讲述实操要点及过程。
三、各小组就位进行实操。
四、由老师对各小组的实操质量进行检查。
五、进行评价与反馈。实操内容：
1）熟悉传动带的安装要点。
2）传动带拆卸前的准备工作——画上转向记号。
3）拆卸传动带，对传动带、张紧轮、拉紧弹簧进行目视与检测。4）安装传动带并调节张紧度。5）检查安装质量。
发动机传动带的拆卸与安装实操课教学过程
实操前准备：
1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成4个小组）。实操教具：
每小组丰田5A发动机一台，工具一套。
实操教学过程：
1、整体观察传动带的安装位置、传动带所带动的各部件的安装位置。
2、准备拆卸工具、在传动带上画上转向记号、进行拆卸。
3、安装传动带——由小组长安排分批进行轮换。
4、传动带张紧度的调节。
5、老师对各小组的实操质量进行检查。
6、工具、设备的摆放与收拾。
7、各小组进行评价与反馈。
教案课时：25-28 课题：发动机正时带的拆卸与安装（丰田发动机）
课型：实操 教学目的：
让学生进行实车操作，真正学会在汽车上如何拆卸与安装正时带。
教学重点：
正时带的拆卸与安装，正时带损伤的检查。
教学难点：
如何正确拆卸与安装。
教学方式：
边实操边讲授。
实操过程：
2、安全动员——在全班进行。
3、小组长集中——分配实操设备、工具。实操要点及过程。
4、各小组就位进行实操。
5、由老师对各小组的实操质量进行检查。
6、进行评价与反馈。实操内容：
1、熟悉正时带的安装要点。
2、对正时带进行拆卸。
3、对正时带进行目视检测。
4、对张紧机构进行检查。
5、安装正时带并调节张紧度。
6、检查安装质量。
发动机正时带的拆卸与安装实操课
实操教学安排：
1、实操前的安全动员。
2、进行分组（分成4个小组）。实操教具：
每小组丰田发动机一台，游标卡尺一套、工具一套。
实操教学过程：
1、整体观察正时带的安装位置、正时记号具体在什么位置。
2、进行拆卸。
3、对正时带、张紧轮、张紧弹簧进行检查——每个同学记录检查过程及检查中发现的问题。
4、安装正时带——由小组长安排分批进行轮换。
5、正时带安装前正时记号的检查。
6、正时带及张紧装置的安装。
7、转动曲轴进行正时带张紧度的调节。
8、老师对各小组的实操质量进行检查。
9、各小组进行评价与反馈。
教案课时：29-30 课题：活塞连杆组的检测与修理
课型：理论 教学目的：
1.让学生对活塞连杆组零件的结构更清晰。2.让学生清晰活塞连杆组各零件发生耗损的原因。3.让学生学懂活塞连杆组各零件的检测方法与修复的方法。
教学重点：
活塞、活塞环、连杆的检测与修复。
教学难点：
活塞、活塞环、连杆的修复方法。
教学方式：
讲授。
活塞连杆组的检测与修理
一、连杆的结构分析，发生耗损的原因、检测与修复的方法
1、连杆的结构分析——连杆由三部分组成（小头、杆身：杆身上面有供安装的标记、大头）。
2、发生耗损的原因——配合间隙不正确、润滑不正常、长时间高温的作用容易造成连杆各工作面的不正常磨损。连杆受到过载或不正常的冲击作用会导致连杆的变形。
3、连杆的检测——主要进行连杆扭曲与弯曲的检测（利用连杆检测仪进行检测）。
4、修复——发生弯曲不严重可进行校正（压校），发生扭曲一般更换。如果确实要进行校正，应先校扭曲再校弯曲。
二、活塞发生耗损的原因及检测与修复的方法
1、活塞的耗损——高温的作用以及润滑不良容易造成活塞的磨损。（群部尺寸及活塞销座孔尺寸的改变）
2、检测——利用外径千分尺检测活塞群部的直径，用内径卡检测销座孔直径。
3、修复——活塞发生耗损只能更换。
三、活塞环的检测方法
1、活塞环端口间隙的检测——活塞环置于汽缸中并保持垂直位置，此时开口处的间隙为端口间隙。
2、活塞环的侧隙检测——活塞环置于环槽中，环高与环槽的高度差为活塞环的侧隙。
本课内容小结：
2.连杆的结构分析，发生耗损的原因、检测与修复的方法。3.活塞发生耗损的原因及检测与修复的方法。4.活塞环的检测方法。
教案课时：31-32 课题：曲轴磨损、弯曲的检测
课型：实操 教学目的：
通过实操让学生学懂如何检测曲轴。
教学重点：
曲轴磨损、弯曲的检测要领。
教学难点：
曲轴磨损如何检测。
教学方式：
实操。
曲轴轴颈磨损、曲轴弯曲的检测实操课
实操教学安排：
1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：
每小组分配给一根曲轴，量具一套（包括有：外颈千分尺两套、支架百分表一套）。
实操教学过程：
1.讲述如何用外径千分尺对曲轴轴颈进行检测。
2.学生使用外颈千分尺对曲轴轴颈进行检测同时记录各数据。3.讲述如何用支架百分表对曲轴的弯曲进行检测。4.学生动手操作并记录弯曲的读数。5.各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：
1.如何用外径千分尺检测曲轴轴颈的磨损。2.用支架百分表对曲轴弯曲进行检测。
教案课时：33-34 课题：活塞连杆组件的拆卸与检测
课型：实操 教学目的：
通过实操让学生真正学会活塞与缸壁之间间隙的检测，活塞环端隙、环槽间隙的检测。
教学重点：
活塞与缸壁之间间隙的检测，活塞环端隙、环槽间隙的检测。
教学难点：
活塞环端隙、环槽间隙的检测。
教学方式：
实操。
汽缸盖与汽缸体平面变形的检测实操课
实操教学安排：
1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：
每小组分配给5A发动机一台，工具、量具各一套。
实操教学过程：
1.讲述活塞连杆组件的拆卸要领。2.学生进行操作。
3.讲述活塞环端口间隙、环槽间隙的检测要领。4.学生动手操作（边操作边记录数据）。5.各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：
1.活塞连杆组件的拆卸。2.活塞与缸壁之间间隙的检测。3.活塞环端隙、环槽间隙的检测。
教案课时：35-36 课题：发动机冷却系统的检测与修理
课型：理论 教学目的：
通过堂上的授课，让学生能学会对冷却系统进行故障分析。学生能对冷却系统主要部件进行检测与修理。教学重点：
冷却系统主要部件的检测与修理。
教学难点：
冷却系统主要部件的检测与修理。
教学方式：
讲授。
发动机冷却系统的检测与修理
一、冷却系统的组成、各主要部件的作用
1、冷却系统的组成——散热器、风扇、水泵、水套、节温器、水温传感器、水温表。
2、各部件的作用——散热器：存放冷却液、风扇：改变发动机的冷却强度、水泵：使发动机冷却液循环流动、水套：发动机存放冷却液的空间、节温器：控制冷却液的流动路线，从而改变冷却强度、水温传感器：把水温信息传给水温表、水温表；反映冷却液的具体温度。
二、冷却液的检查与更换——根据各种类型发动机的要求更换冷却液，如还没达到更换里程但冷却液已变质也应该更换。
三、风扇、节温器、散热器、水泵的检测与修理方法
1、风扇——一旦发生变形，运转时必定产生噪音、振动，所以要更换。
2、节温器——在工作中该打开时不打开，该关闭时不关闭必须要进行检测，经检测故障证实必须要更换，否则无法保证发动机正常的工作温度。
3、散热器——散热器应定期进行清洗，散热器出现裂纹可进行焊补。
4、水泵——水泵工作时有噪音可能是轴承损坏，水泵壳体的排泄口如有水蒸气冒出证明水泵内的机械密封装置已经失效，要对水泵进行更换。
本课内容小结：
2、冷却系统的组成、各主要部件的作用。
3、冷却液的检查与更换。
4、风扇、节温器、散热器、水泵的检测与修理方法。
教案课时：37-38 课题：冷却系统的的拆装与检测
课型：观摩、实操 教学目的：
1、让学生对冷却系统冷却液的循环路线有一个较清晰概念。
2、通过实操让学生对水泵、节温器的结构更清晰。
3、让学生学会如何检测水泵、节温器。教学重点：
如何检测水泵。
教学难点：
在发动机中冷却液大小循环的路线。
教学方式：
实操。
冷却系统的观摩、水泵、风扇、风扇离合器的拆装与的检测实操课
实操教学安排：
1、实操前的安全动员。
2、进行分组（分成八个小组）。
实操教具： 每小组分配5A发动机一台、工具一套。
实操教学过程：
1、由组长组织：要求每个同学都步熟悉发动机冷却液大小循环过程。
要求们个同学都能说出水泵与节温器在冷却系统中的作用。
2、学生进行操作。
3、各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：
1、冷却系统的观摩。
2、在发动机中找出冷却液的大小循环路线。
3、水泵、节温器的拆装检测。
4、各小组进行评价与反馈。
教案课时：39-40 课题：发动机润滑系统的检测与修理
课型：理论 教学目的：
1.通过授课，让学生对润滑系统的作用、润滑油的流动过程更清晰。2.通过授课让学生能分析润滑系统故障发生的原因。3.通过授课学生学会对润滑系统主要另部件进行检测。教学重点：
机油泵的检测。
教学难点：
润滑系统的故障分析。教学方式：
讲授。
发动机润滑系统的检测与修理
一、润滑系统的组成、作用，润滑油的流动路线
1、润滑系统的组成——油底壳、机油泵、机油集滤器、机油滤清器、溢流阀、机油传感器、机油散热器、机油压力表、主油道、分油道。
2、主要部件的作用——油底壳：供机油的存放与散热。集滤器：过滤机油，保护机油泵。机油泵：吸油与压油并保证润滑油的循环流动。机油滤清器：过滤机油杂质。溢流阀：控制发动机主油道油压。机油传感器：把主油道油压信号传给油压表。机油散热器：降低机油温度。机油压力表：反映机油压力。
3、润滑油流动路线——
二、润滑系统的故障分析
1、油压过低——机油量不足、机油泵磨损、机油滤清器堵塞、机油溢流阀失效、发动机零件严重磨损，配合间隙过大。
2、油压过高——机油量过多、主油道堵塞、发动机工作温度过高、溢流阀失效、零件的配合间隙过小。
三、机油泵的检测方法及修复的方法
1、机油泵的检测——传动齿轮磨损的检测。
2、修复——磨损超于技术要求必须更换。本课内容小结：
2、润滑系统的组成、作用，润滑油的流动路线。
3、润滑系统的故障分析。
4、机油泵的检测方法及修复的方法。
教案课时：41-42 课题：发动机润滑系统的拆装、机油泵的拆卸与检测
课型：实操 教学目的：
通过实操让学生对发动机整个润滑系统、齿轮式与转子式机油泵的结构有个更清晰的了解，并学懂如何检测机油泵。
教学重点：
润滑油的流动过程、机油泵的结构。
教学难点：
润滑油在发动机中的流动过程。
教学方式：
实操。
机油泵的检测实操课
实操教学安排：
1、认识齿轮式与转子式机油泵的结构区别。
2、进行分组（分成4个小组）实操。
实操教具：
每小组分配给5A发动机一台、转子式机油泵，工具一套。
实操教学过程：
1、由各组长进行组织：要求每个同学都能在发动机中准确的找出润滑油流动经过的各个位置。
2、讲述齿轮式机油泵与转子式机油泵结构上的区别。
3、讲述如何对机油泵进行检测。
4、学生动手操作。
5、各小组进行评价与反馈。
本课内容小结：1、2、3、4、拆卸发动机润滑系统。熟悉润滑油的流动路线。
对齿轮式与转子式机油泵进行拆卸，清楚其结构与原理。对机油泵进行检测的。
发动机机械模块总复习
1、发动机传动带与正时带的区别、拆装程序与检查方法？
2、发动机四个冲程活塞的运动方向与进排气门的开闭状况？
3、齿轮式机油泵与转子式机油泵的结构区别？
4、连杆的检测项目？
5、气门什么情况下有间隙、间隙在什么位置、气门间隙的逐缸调整法与两次调整法？
6、冷却系统冷却液的大小循环过程？
7、曲轴磨损检测的项目？圆度与圆柱度如何求？
8、活塞环扩张器的作用？
9、外径千分尺、游标卡尺的作用？
10、如何检测凸轮轴的弯曲、轴向间隙、油膜间隙、凸轮与轴颈的磨损？
11、用什么方法检测发动机缸体与缸盖的泄漏？
12、汽缸与汽缸套的区别？
13、量缸表（内径百分表）的组成与作用、如何使用？
14、节温器的作用与工作原理？
15、如何检测活塞的油膜间隙、活塞环的端口间隙与环槽（侧隙）间隙？
16、如何检测机油的量与质量？如何检测机油压力？
17、如何检测汽缸压力（汽缸压力检测的步骤）？
18、如何冲洗散热器？
19、如何进行气门密封的检测？ 20、发动机润滑油的流动路线。
21、如何进行汽缸磨损的检测？如何求汽缸的圆度与圆柱度？
22、如何使用气门弹簧压缩器正确拆卸气门组件？
23、用什么量具检测曲轴的弯曲？用什么量具检测曲轴轴颈的磨损？
24、如何检测缸体与缸盖的密封面（平面变形的检测）？
25、凸轮轴的组成。
26、有哪些因素会造成汽缸的磨损？
27、如何对节温器进行检测？
28、如何检测曲轴与凸轮轴轴颈的油膜间隙？
29、如何检测冷却液的量与质量？ 30、水泵的作用与泵水原理。
31、支架百分表的作用。
32、刀形尺的作用？厚薄规（塞规）的作用？
33、缸盖、缸体、油底壳分别在发动机什么位置？
34、气门的检测有哪些项目？
35、气门弹簧的检测有哪些项目？
36、什么叫发动机的配气相位？
37、如何测量活塞的直径（检测活塞的什么位置）？
38、发动机总成更换前先做什么工作？
39、曲轴的结构（组成、各部位的连接关系）。
第四篇：发动机原理—教案
【发动机原理】教案
教材: 《汽车发动机原理》
张志沛 主编
大连海运学院出版社
长安大学
汽车学院机电与动力研究所
目 录
绪 论----------------------------
第一章 发动机工作循环及性能指标--------------------------
§1-1 发动机理想循环概述---------------------------
5§1-2 发动机实际循环热量
这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止
点，做功效果变差，热效率下降。二 传热、流动损失
（一）传热损失
理论上: 压缩、膨胀过程为绝热过程。
实际上: 大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。
传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此，许多研
究者致力于开发绝热发动机。
（二）流动损失
理论上: 闭口系统，没有气体流动损失。
实际上: 进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。三 换气损失
理论上: 忽略进、排气过程。
实际上: 进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有流动阻力。
换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失
之中。四 时间损失
理论上: 定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。
实际上: 燃烧需要时间。五 补燃损失
理论上: 加热瞬间停止，膨胀过程无加热。
实际上: 虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃
料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。六 泄漏损失
理论上: 闭口系统，无泄漏。
实际上: 活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造
成损失。
§1-3 热平衡
总热量: QT = GT hu 分别转化为 一 有效功的热量 QE
Qe36.103Ne [ kJ/h ]（1 kw/h = 36.103 kJ）
只有这部分热量做了功，是有用的，所以希望越大越好。一般
柴油机: 30～40% ； 汽油机: 20～30%。
Qe令 qeQT二 传递给冷却介质的热量 QS
QSGScS(t2t1)其中Gs－发动机冷却介质的每小时流量 [ kg/h ] cs－冷却介质比热 [ kJ/kg·℃ ] t1，t2 －冷却介质的进、出口温度 [℃]
三 废气带走的热量QR
QSqsQT
QR(GrGk)(cprt2cpt1)其中Gr－燃料量 [ kg/h ] Gk－空气量 [ kg/h ] cpr－废气比热 [ kJ/kg·℃ ] cp－空气比热 [ kJ/kg·℃ ] t1，t2 －进、排气温度 [℃]
四 燃料不完全燃烧的热损失QB QRqrQE
QBQT(1r)其中r－燃料效率
五 其它热量损失QL
QB qbQTQLQT(QEQSQRQB)
发动机热平衡方程式: qe
§1-4 指示指标
qlqt(qeqsqrqb)
qsqrqbql1
p-V图 p-φ图
发动机性能指标: 指示指标，有效指标
指示指标: 以工质在汽缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。有效指标: 以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。
示功图: 发动机缸内压力p随汽缸容积V（p-V图）或曲轴转角（p-图）变化的图示。
一 指示功和平均指示压力
（一）指示功Wi
一个循环工质对活塞所做的有用功。
应该：非增压：FiF1F2 增压：FiF1F2 因为: F2不容易测量, 实际将F2归到机械损失中考虑。所以: FiF1
WiFiab 其中 a,b － 横、纵座标比例尺
指示功大，说明 ○汽缸工作容积大 ○热功转换有效程度大。为突出后
者，比较不同大小发动机的热功转换有效程度，引入平均有效压力的概念。
（二）平均指示压力pi
单位汽缸工作容积所做的指示功。
Wi pi（假想参数）
Vh 其中Vh－每缸工作容积。
pi,柴 pi,汽686～981 [ kpa ] 784～1180 [ kpa ]
二 指示功率Ni
单位时间所做的指示功。
若: 缸数i，每缸工作容积Vh [ m ]，冲程数 ，平均指示压力 pi[ pa ]，转速 n [ r/min ]。则
3n2piVhin NiWii [ w ] 6030piVhin 103 [ kw ]
30 若: 每缸工作容积Vh [ L ]，平均指示压力 pi[ bar ]。则
piVhin Ni [ kw ]
300
三 指示比油耗和指示热效率
（一）指示比油耗gi
单位指示功率的耗油量。
GT gi103 [ g/kw·h ]
Ni GT－每小时耗油量 [ kg/h ]
（二）指示热效率i
Wi i
Qi Qi－做Wi指示功所消耗的热量。
36.106 i
gihu hu－燃料的低热值。
i,柴0.43～0.50 gi,柴=170～200 [ g/kw·h ] i,汽0.25～0.40 gi,汽=230～340 [ g/kw·h ]
§1-5 有效指标
一 有效功率和机械损失功率
（一）有效功率Ne
单位时间所做的有效功。
peVhin Ne103 [ kw ]
30 其中 pe－平均有效压力。
（二）机械损失功率Nm
发动机内部损耗的功率。
机械损失包括: 发动机内部摩擦损失；驱动附件损耗，如: 机油泵、燃油泵、扫气泵、冷却水泵、风扇、配气机构；和泵气损失等。
pmVhin Nm103 [ kw ]
30 NeNiNm
其中 pm－平均机械损失压力。
二 有效扭矩Me
功率输出轴输出的扭矩。
2n NeMe [ w ]
602n Me [ kw ]
36010Men [ kw ] 9550
三平均有效压力pe
单位汽缸工作容积所做的有效功。
peVhin 由于 Ne103 [ kw ]
30piVhin Ni103 [ kw ]
30peNe 所以
pepipm piNi
Me pe314 [ kpa ].Vhi peMe
pe,柴588～883 [ kpa ] pe,汽588～981 [ kpa ]
四 升功率和比重量
（一）升功率Nl
单位汽缸工作容积所发出的功率。
Ne Nl
iVhpen 103 [ kw/l ] 30
（二）比重量Ge
发动机净重量G与所发出有效功率Ne的比值。
G Ge [ kg/kw ]
Ne Nl，Ge 发动机强化程度高。
Nl,车柴11～26 [ kw/l ] Ge,车柴4～9 [ kg/kw ] Nl,拖柴9～15 [ kw/l ] Ge,拖柴5.5～16 [ kg/kw ] Nl,汽22～55 [kw/l ] Ge,汽1.35～4 [ kg/kw ] 可见，汽油机的强化程度要比柴油机的高。
五 有效比油耗和有效热效率
（一）有效比油耗ge
单位有效功率的耗油量。
GT ge103 [ g/kw·h ]
Ne GT－每小时耗油量 [ kg/h ]
（二）有效热效率e
We e
Qe Qe－做We有效功所消耗的热量。
3.6106 e
gehu e,柴 e,汽0.30～0.40 ge,柴=218～285 [ g/kw·h ] 0.20～0.30 ge,汽=285～380 [ g/kw·h ] 由此可见，柴油机的热效率比汽油机的高，经济性比汽油机好。
§1-6 机械损失 一 机械效率m
对于不同类型的发动机，绝对损失大的，其相对损失却不一定也大。必须有
一个衡量标准，故引进机械效率的概念。
有效功率与指示功率的比值。
NepeNmpm m 11NipiNipi NeNim 性能好，所以应尽量提高m。
m,柴0.7～0.85 m,汽0.7～0.9
二 机械损失的测定
（一）倒拖法－只能在电力测功机上试验
在压缩比不很高的汽油机上得到广泛应用。
发动机与电力测功机相连。起动发动机，冷却水温度、机油温度达正常值。然后使发动机在给定工况下稳定运转。切断发动机的供油（Ni0,pi0）。
将电力测功机转换为电动机使用，在给定转速下倒拖发动机，并维持冷却水温度和机油温度不变。由于此时NmNe，因此从电力测功机上所测得的倒拖功率Ne即为发动机在该工况下的机械损失功率Nm。
（二）灭缸法－仅适用于多缸机
当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出整个发动机的有效功率Ne。之后，在柴油机油门拉杆或齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下，停止向某一汽缸供油或点火。调整测功机，使发动机恢复到原来的转速，重新测定有效功率Ne,1（其余五个汽缸的有效功率），Ne,1必然小于Ne（一缸熄火），两者之差即为灭掉缸的指示功率Ni,1NeNe,1。因为Ni,1NiNi,x1(NeNm)(Ne,1Nm,1)NeNe,1。逐次灭缸，则整台发动机的指示功率为Nii1 如果各缸负荷均匀，则仅测一个缸，即灭火一次即可，Ni 其它还有示功图法，油耗线法等。
三 影响机械效率的因素
(NeNe,i)x，其中x为总缸数。
xx(NeNe,1)。这样，整个发动机的机械损失功率为NmNiNe，机械效率为mNe/Ni。(一)转速
其中cm－活塞平均运行速度。
pm与cm几乎呈直线关系。m与n似呈二次方关系。n □ 惯性力 活塞对缸壁的侧压力 轴承负荷
□ 各摩擦副相对速度 摩擦损失
□ 泵气损失，驱动附件损耗
pm m
若要提高转速来强化发动机，则m将成为主要障碍之一。
（二）负荷
发动机的负荷 □ 柴油机: 油门拉杆或齿条位置
□ 汽油机: 节气门开度
转速n一定，负荷 时，发动机燃烧剧烈程度，平均指示压力pi；而由于转速不变，pm平均机械损失压力pm基本保持不变。则m1，机械效率下降。
pi 当发动机怠速运转时，有效功率Ne0，指示功率Ni全部用来克服机械损失功率Nm。即NiNm，因此，m0。
由于车用柴油机普遍在高转速、较低负荷下工作，机械效率下降严重。因此，机械效率对于车用柴油机尤为重要。
（三）润滑油品质和冷却水温度
润滑油粘度影响润滑效果
润滑油温度影响润滑油粘度
冷却水温度影响润滑油温度
即冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。润滑油粘度（牌号）；冷却水温度 润滑油温度 润滑油粘度
润滑效果 摩擦 Nm,pm m 润滑油粘度（牌号）；冷却水温度 润滑油温度 润滑油粘度
油膜破裂趋势 摩擦 Nm,pm m 润滑油中杂质 摩擦 Nm,pm m
要求: 定期保养、清洗机油滤清器，5000～10000公里换机油。
§1-7 燃烧热化学 一 燃料的完全燃烧
（一）理论空气量L0 目的: 1 kg燃料完全燃烧所需要的空气量L0
汽油: gC2 已知条件: 1 kg燃料中所含gC kg 碳，gH kg 氢气，gO kg氧气
0855.[ kg/kg ]，gH0145.[ kg/kg ]，gO0 [ kg/kg ] 柴油: gC087 [ kg/kg ].[ kg/kg ]，gH0126.[ kgkg ]，gO0004.3 化学反应方程式
CO2CO2 H2O2H2O 需要总的O2量
CO2CO2 H21O22H2O 1 kmol 1 kmol 1 kmol 1 kmol kmol 1 kmol
21111 1 kg kmol kmol 1 kg kmol kmol 121242
gHgHgCgC gC kg kmol kmol gH kg kmol
4212125 燃料中所含的O2量
gO gO [ kg ] = [ kmol ]
326 所需空气中的O2量 = 总的O2量－燃料中所含的O2量 所需空气量（目的）（1）kmol 空气中氧气成分约占21%，所以
kmol 1gCgHgO()[ kmol/kg ] L00.2112432（2）kg 空气的折合分子量为28.95，即 1 kmol 空气 = 28.95 kg 空气，所以
28.95gCgHgO()[ kg/kg ] L00.21124323（3）m 1 kmol 空气 = 22.4 m 空气，所以
22.4gCgHgO()[m3/kg ] L00.2112432
（二）过量空气系数和空燃比 1 过量空气系数
L
L0燃烧1kg燃料实际供给的空气量
完全燃烧1kg燃料理论上所需要的空气量 表示混合气的浓稀程度。 大 混合气稀； 小 混合气浓
一般，柴油机: > 1；汽油机: 1。2 空燃比 A/F A/FL0
空气量
燃料量 表示混合气的浓稀程度。A/F 大 混合气稀；A/F 小 混合气浓
（三）分子变更系数 1 理论分子变更系数 0
M2 0
M1燃烧后工质的摩尔数
燃烧前工质的摩尔数 0 容积变化大 膨胀做功好 t（1）完全燃烧: gHgO432 01L0（2）不完全燃烧:
gHgO0.21(1)L0432 01L02 实际分子变更系数
M2Mr0r M1Mr1r 其中Mr－1 kg 燃料燃烧后残余废气的摩尔数。rMr/L0－残余废气系数。
二 燃料的不完全燃烧第五章 发动机噪声及排放污染
噪声: 汽车的主要噪声源 — 发动机。
汽油机的主要噪声源 — 风扇噪声和配气机构噪声。
柴油机的主要噪声源 — 燃烧噪声。
柴油机的噪声比汽油机的大。
排放: 汽油机的CO、NOx和HC排放比柴油机的多，柴油机的炭粒排放比汽油机的多。
§5-1 发动机噪声污染及防治
GB规定: 城市噪声声压级白天 — Lp 42 [ dB ]，夜间 — Lp 37 [ dB ]。一 噪声的评价指标
（一）噪声的物理参数 1 声压 p 声波通过介质时，波峰处的压力升高量 [ pa ]。2 声压级 Lp — 无因次参数
p Lp20lg [ dB ]
p0其中p0 — 1000 [ Hz ]时的基准声压，即听阀声压，p052105 [ pa ]。
人耳能听到的听阀声压210 [ pa ]，产生疼痛的痛阀声压 = 20 [ pa ]。相差100万倍左右。3 声强 I 单位时间、单位面积上通过的声能 [ W/m ]。4 声强级 LI — 无因次参数
2I LI10lg [ dB ]
I0其中I0 — 1000 [ Hz ]时的基准声强，L01012 [ W/m2 ]。声功率 W 声源在单位时间内所辐射的总能量 [ W ]。WsInds
其中S — 包围声源的封闭面面积；In — 声强在微元面积ds法线方向的分量。
（1）在自由场中，声波球面辐射，则 I球W4r2W [ W/m ]
2（2）在开阔地面上，声波半球面辐射，则 I半球2r2 [ W/m ] 声功率级 Lw — 无因次参数
W Lw10lg [ dB ]
W01012 [ W ]。
声压级 Lp，声强级 LI和声功率级 Lw的范围均为 0～120 [ dB ]。其中W0 — 基准声功率，W07 频率与频带
人耳能听到的声音频率范围为20～20,000 [ Hz ]。
将其分为若干个频率段 — 频带或频程。
常用倍频程和1/3频程。
倍频程的中心频率 — 31.5，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000，16000„
中心频率f中，上限频率f上和下限频率f下的关系为
1f中； f上2f下。
f上2f中； f下2 频谱图 — 横坐标: 频率（频带），纵坐标: 声压级 Lp，声强级 LI或声功率级 Lw。
（二）主观评价 — 响度级
即使声压级相同，而频率不同，人耳所感受到的声音响度就会不同，主观评价参数 — 响度级 [ 方 ]（[ phon ]）。
以1000 [ Hz ] 的纯音为基准声音，当某噪声的响度与某声压级的纯音响度相同时，则该纯音的声压级 [ dB ] 即为该噪声的响度级 [ phon ]。
如图的ISO等响曲线由大量试验得出 100 Hz以下的噪声，虽然声压级 [ dB ] 较高，但响度级 [ phon ]却低，人耳不敏感。
低频、低声压级 [ dB ] 的噪声，人耳听不到。同一声压级 [ dB ]下，人耳对频率为3000～4000 Hz的噪声（波谷）最为敏感，其响度级 [ phon ] 最高。声压级高于100 [ dB ] 时，等响曲线平缓，响度级 [ phon ] 仅与声压级 [ dB ] 有关，而与频率 [ Hz ] 几乎无关。说明对于高 [ dB ] 的噪声，人耳已分辨不
出高、低频了。
二 发动机噪声分析
（一）车辆噪声源 与发动机转速n有关的噪声源
进、排气噪声；旋转件噪声 — 风扇，空气压缩机，发电机和空调等。2 与车速有关的噪声源
传动噪声 — 变速器，传动轴等；空气动力噪声 — 轮胎噪声，车体噪声等。
（二）发动机噪声源 — 主要噪声源 1 直接传向大气的噪声源
进、排气噪声和风扇噪声等 — 属于空气动力噪声。2 发动机表面辐射噪声源
由发动机零部件的机械振动引起。p（1）燃烧噪声 — ，pmax，还与发动机零部件的强度、刚度有关。
（2）机械噪声 — 发动机零部件之间的间隙撞击和零部件弹性变形，导致零部
件振动引起。
三 发动机噪声的防治
（一）降低燃烧噪声
p1 采用油膜蒸发型混合气形成方式 — M过程 ，pmax。
p2 尽量使喷油先缓后急 — 推迟喷油开始时刻 ，pmax。
3 使用十六烷值高的燃料 i。
（二）加强结构强度
加固主轴承，多加和加固加强筋。
（三）采用隔声罩壳
材料: 钢板、玻璃纤维和其它消声材料。
部位: 曲轴箱侧壁和排气总管。
（四）采用排气消声器
排气消声器 — 声滤波器，随频率变化。阻性消声器 — 主要用于小轿车
声学性能主要取决于声吸收构造和材料的流动阻力。降低噪声的频带较广。2 抗性消声器 — 主要用于载货汽车
声学性能主要取决于消声器的几何形状，造成排气声能阻抗失配。阻抗失配使部分声能在消声器内来回反射震阻碍向外辐射。3 阻抗复合式消声器 — 用于各种汽车
以抗性消声器为基础，同时采用吸声材料，可使排气噪声大幅度降低。
（五）低噪声发动机设计
在满足基本性能的前提下，按降声原理设计结构参数。
§5-2 发动机排放污染及防治 一 发动机的污染源
（一）排气污染 — 占发动机总污染量的65～85% 1 一氧化碳 CO 2 氮氧化合物 NOx 碳氢化合物 HC 4 燃料液滴和炭粒 5 各类铅、硫化合物
（二）曲轴箱通风污染 — 占发动机总污染量的20%左右
主要是碳氢化合物 HC。
（三）汽油箱通风污染 — 占发动机总污染量的5%左右
主要是碳氢化合物 HC。
（四）化油器浮子室及油泵接头处的泄漏污染 — 占发动机总污染量的 5～10% 主要是碳氢化合物 HC。
（五）含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染
本课程只讨论第一项 — 发动机的排气污染。
二 发动机排放污染物的形成、危害和防治
（一）一氧化碳 CO 1 形成
C + O CO [ + O ] CO2 [ 中间产物 ] 产生的原因是缺氧。
汽油机上 — < 1 的浓混合气；
柴油机上 — > 1，但局部过浓的混合气。2 危害
煤气中毒 — 人体血液中的血红素对CO的亲和力比对O2的高，引起含CO的血红素所占比例增高，造成人体缺氧窒息。3 防治
（1）稀薄燃烧与高能点火
使混合气的 ，而又能够正常燃烧。（2）缩小燃烧室的激冷区
激冷区 — 燃烧室中由两个以上冷表面构成的狭窄空间，如挤气间隙。
激冷效应 — 靠近激冷区的可燃混合气，热损失过多而不能着火。
缩小燃烧室的激冷区 燃烧易于完全 CO。
（二）氮氧化合物 NOx 1 形成
（1）燃烧温度高（2）高温持续时间长
（3）火焰前锋面中氧气的浓度高
产生的原因是高温。2 危害
（1）与肺中的水蒸汽粘合而形成稀硝酸，引起肺水肿和肺气流阻力明显上升。（2）与HC反应生成光化学过氧化物，是光化学烟雾的主要成分。3 防治
（1）降低压缩比 缸内温度 NOx。（2）减小点火提前角 缸内温度 NOx。（3）废气再循环，缸内喷水，采用乳化油， 或 缸内温度 NOx。（4）分层燃烧 降低混合气的均匀性 缸内温度 NOx。
（5）加强燃烧室内气流运动混合气混合、燃烧迅速高温持续时间NOx。
（三）碳氢化合物 HC 1 形成
（1）局部混合气过浓或过稀使氧化反应减慢，热损失相对增加，不能着火。（2）某微小单元的混合气面容比大，热损失大，不能着火。（3）激冷效应。2 危害
（1）3.4苯并芘 — 致癌物质。
（2）苯甲醛和丙烯醛 — 强烈刺激眼睛和呼吸器官。（3）光化学烟雾的主要成分。3 防治
（1）降低压缩比 膨胀冲程中燃烧室壁面温度和排气温度 HC。（2）改善燃烧室形状，降低面容比 散热损失 HC。（3）稀薄燃烧与高能点火 燃烧完全程度 HC。
（4）减小点火提前角 HC在膨胀和排气冲程中燃烧掉。（5）缩小燃烧室的激冷区 燃烧易于完全 HC。
（6）加强燃烧室内气流运动 混合气混合、燃烧完全 HC。
（7）曲轴箱强制通风
HC — 空气滤清器 进气管 缸内再燃烧。
（四）燃料液滴和炭粒 1 燃料液滴
柴油机冷起动或低负荷运行时冒蓝、白烟。蓝、白烟之间没有严格的成分差异，均为燃料液滴或水蒸汽，只是微粒的直径不同而对光线的反射不同而已。2 炭粒
柴油机高负荷运行时冒黑烟。
（1）形成
缺氧，致使燃烧中间产物C-C，H-C裂化，再聚合成炭粒。
柴油机缓燃期中形成最多。（2）危害
A 燃烧不完全 经济性，动力性。B 污染大气。
C 炭粒沉积在活塞、燃烧室和排气门等零件表面，使运动件摩擦损失增大，甚
至卡死。（3）防治
A 稀薄燃烧与高能点火 燃烧完全程度 炭粒。B 改善雾化质量 混合气混合、燃烧完全 炭粒。C 加强燃烧室内气流运动 混合气混合、燃烧完全 炭粒。D 改进发动机的结构和使用，加速混合气形成，提高燃烧速率。
E 采用乳化油 缸内温度 中间产物的热裂反应明显减少。F 加入消烟添加剂 — 钡盐，但有毒。G 后期处理
小颗粒的炭粒经过静电、过饱和水蒸汽、超声波而聚合成较大颗粒的炭粒，再通过除尘过滤器予以净化。
（一） 1－汽油机 假设燃料中的C 燃烧全部生成了CO和CO2。其中CO是中间产物，即不完
全燃烧产物。CO2是最终产物，即完全燃烧产物。
gC2 化学反应方程式
gCOgCO2 CO2CO
CO2 H23 需要总的O2量
CO2
1O2H2O 21O2CO CO2CO
2C2gCO2gCO2gCOgCO kmol kmol gCO kg kmol gCO kg
224121212gCgCO2gCO kmol kmol gCO kg
1224 H2 kmol 1O22H2O
kmol gH kmol 24 燃料中所含的O2量 gHgH kg 4gO gO [ kg ] = [ kmol ]
325 空气中的O2量 = 总的O2量－燃料中所含的O2量
gCO2gHgO1 0.21L0(gCgCO2)2412432gCgHgOgCgCO2 0.21L0()124322424gCgCO21gCgHgO 0.21L0[L0()]
24240.2112432所以 gCO24021.L0(1)
gCOgC240.21L0(1)gCgCOgCO 分析
（1）当LL0时， = 1，A/FL0
gCO2gC
gCO0,gCO2gC（2） gCO0,（3） 使gCgCO时
gCO0，C全部生成CO。此时的过量空气系数称为临界值。记为cr。
gC 所以 cr1
240.21L0（4） cr
此时理论上gCgCO，析出炭粒。
一般柴油机的cr0.6～0.72。
（二） > 1－柴油机
混合气混合不均匀，局部过浓或过稀，造成燃烧不完全。缸内情况十分复杂。
三 燃料和可燃混合气的热值
（一）燃料的热值
kg 燃料完全燃烧所产生的热量 [ kJ ]。
加入水的汽化潜热的热值－高热值
不加入水的汽化潜热的热值－低热值 hu
发动机缸内高温，水只能以气态存在，故应取不加入水的汽化潜热的热值，即低热值。
汽油: hu44100 [ kJ/kg ]；柴油: hu42500 [ kJ/kg ]
（二）可燃混合气的热值
hu Hu [ kJ/kmol ]
M1
§1-8 发动机混合气的着火和燃烧方式 P 一 混合气的着火
（一）柴油机－低温多级自燃 1 t1阶段－混合阶段
在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成 可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始 氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明 显的变化。混合阶段，为着火做准备。2 t2阶段－第一级反应
燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速 度很快时，火焰就会出现。经过t1时间后，反
应加剧，出现冷火焰，缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓， = 0.4～0.5。3 t3阶段－第二级反应
温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心，出现蓝火焰。混合气稀得多，略小于1。t1t2t3时间后－第三级反应
活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆炸，出现热火焰。混合气更稀， 1。
t1t2t3－着火延迟期
（二）汽油机－高温单级点燃 压缩的是燃料与空气的混合气体, 在此过程中, 已经进行了一些化学反应。火花点火, 局部温度高达20000℃以上, 该处燃料分子直接分裂成大量的自由原子与自由基, 迅速反应出现热火焰, 瞬间扩大到整个燃烧室内。所以, 汽油机着火过程：
压缩混合气 点火（经短暂着火延迟期） 热火焰
三 燃烧方式
（一）同时爆炸燃烧
取某一部分为系统, 着火前后整个系统各个部分的相完全均匀一致。即相只随 t（时间）座标变化, 而不随 x（位移）座标变化, 为单相系, 均匀系。
柴油机上, 由于混合气分配不是十分均匀, 总有某一部分混合气最先着火（一般在喷油嘴附近）, 取这一部分为系统, 则系统内实现的就是同时爆炸燃烧。
汽油机上, 由于火焰有传播速度（虽然很快, 但相对同时爆炸燃烧却很小）, 传播逐次进行, 故显然不是同时爆炸燃烧。但火花塞间隙处的少量混合气在电火花作用下, 可实现同时爆炸燃烧，从而形成火焰中心。
（二）逐渐爆炸燃烧 汽油机－火焰传播。两相系－混合气相（未燃区），燃烧产物相（已燃区）。
加热从火花塞开始，紧靠火花塞的那一部分混合气首先被加热, 使氧化或活性中心增多, 发生燃烧。燃烧又加热下一层„„, 一层一层传播。燃烧主要在火焰前锋面内进行。火焰前锋面前方的未燃区中是混合气，火焰前锋面后方的已燃区中为燃烧产物和一小部分在火焰前锋面中没有燃烧掉的燃料继续燃烧。
（三）扩散燃烧
柴油机的燃烧方式, 三相－燃料相, 空气相, 燃烧产物相。
柴油燃点比汽油低, 但在日常生活中汽油却比柴油易燃, 原因就在于汽油的挥发性好, 油与空气形成混合气较快, 物理准备过程已经就绪, 一点即燃。柴油机中燃烧的快慢却主要取决于物理准备过程进行的快慢。油滴遇热蒸发形成燃料蒸汽, 然后才能燃烧, 并非油滴与空气接触就可燃烧。为防止燃烧产物将油滴与空气隔开, 将组织空气相对于油滴的气流运动, 将燃烧产物抛在后面。
发动机的换气过程
燃烧是做功之本。
燃烧需要空气与燃料。重量比 容积比
燃料 1 1 液态
空气 15 1000 气态
燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。
§2-1 四冲程发动机的换气过程 一 配气定时
与工程热力学中介绍的不同, 进排 气门的开启、关闭也需要时间, 故
在下止点前排气－排气提前角40～80 在上止点后关闭－排气迟闭角10～35 在上止点前吸气－进气提前角 0～40 在下止点后关闭－进气迟闭角40～80 进气提前角+排气迟闭角－气门叠开角
二 换气过程
（一）排气过程 1 自由排气阶段 A 排开 p >>p’ p = p’ 靠缸内压力将气体挤出气缸，其中 p－缸内压力, p’－排气管内压力。2 强制排气阶段 B p = p’ p p’
靠活塞上行将废气挤出气缸。3 超临界排气 C 排开 p = 1.9 p’
在气阀最小截面处, 气体流速等于该地音速
akRT m/s。其流量与压差（pp’）。
（二）进气过程和气门叠开角
由于节流作用, 缸内产生负压；（p0p）使新鲜介质进入缸内。
气阀叠开角：非增压：20～60 CA。
太大（引起） 废气回流进气道。
太小 扫气作用不明显。
增压：110～140 CA。
进气管p, 扫气明显, 气阀叠开角可以增大很多。如6135 型高柴：非增压：40, 增压：124。扫气的作用： 清除废气, 增加气缸内的新鲜充量。2 降低排气温度。3 降低热负荷最严重处（如气阀、活塞等）的温度。
三 换气损失
理论循环换气功与实际循环换气功之差。
如图：换气损失功－X+（Y+W）, 其中（W+Y）
为排气损失功，X为进气损失功。
（一）排气损失功Y
W是因排气门提前开启而损失的膨胀功, 称为自由排气损失。Y是活塞作用在废气上的推出功, 称为强制排气损失功。
排气提前角 W，Y。
综合效果, 要求（Y+W）, 故（W+Y）有一个最佳值（W+Y）min。对应排气提前角亦有一个最佳值, n （W+Y）min。
（二）进气损失功X
进气损失功小于排气损失功，即X < Y
（三）泵气损失功（X+Y-D）
在实际示功图中, 把（W+d）归到指示功中考虑。而把泵气损失功（X+Y-d）归到机械损失中考虑。
§2-2 四冲程发动机的充气效率
一 充气效率
（一）定义
为比较不同大小、不同类型发动机的充气品质和换气过程的完善程度, 不受气缸工作容积Vh 的影响, 引入充气效率v的概念。
由于有进气阻力等因素的影响, 实际进入气缸中的新鲜充量必然小于理论上进气状态下充满工作容积的新鲜充量。二者之比称为充气效率v, 即
实际进入汽缸的新鲜充量 v
进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充量GmV1 v
G0m0Vh 其中：G,m,V1－实际充量的重量，质量和体积；
G0,m0,V1－理论充量的重量，质量和体积；
进气状态：非增压：空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气
状态。
增 压：增压器出口状态。
严格地说，充气效率应为
实际进入汽缸的新鲜充量 v
以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量更合理。这样，在后面将要讲到的大气修正中，不同的压力和温度下进气量的比值就等于其充气效率之比。否则，按照前头的定义式，大气温度越高，充气效率反而会越高，讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。
（二）实际测量 vV1'Vh'
'实际流量
理论流量3 其中：V1－实际测量 [ m/h ] ' VhVh[L]ni600.03Vhin[m3/h]
10002 充气效率是衡量换气过程进行得完善程度的重要指标。
柴油机 0.75～0.90 汽油机 0.70～0.85
二 充气效率的分析式
充入汽缸的新鲜充量 = 缸内气体的总质量－缸内残余废气质量
（一）进气门关闭时缸内气体的总质量
ma(VcVh')a
' 其中Vc－余隙容积；Vh－进气门关闭时缸内工作容积；
a－进气终了缸内气体密度。
（二）排气门关闭时缸内残余废气的质量
mrVrr
（三）充入汽缸的新鲜充量
vVh0
（四）充气效率的分析式 其中0－大气状态下气体密度。其中Vr－排气门关闭时缸内容积；r－排气门关闭时缸内残余废气密度。
(VcVh')aVrr
m(VcVh')aVrr vVh0m0
VcVh'VrarVcVc Vh0Vc
Vh'Vhe－有效压缩比；VrVc。
其中1－压缩比；1VcVc 一般e(08.)。若假设e，有.～09ar v
(1)0 带入理想气体状态方程式，得
1T0papr
v1p0TaTr 其中p0,T0－大气压力和温度；pa,Ta－进气终了时缸内的压力和温度；
pr,Tr－排气终了时残余废气的压力和温度。
pa,Ta v的分析式为定性分析v的影响因素提供了依据。
§2-3 影响充气效率的各种因素 一 进气终了压力pa
（一）进气阻力pa
pav；pr,Trv。
pa pa v
p0pa
pa对pa的影响最大。进气系统的沿程阻力和局部阻力均会使pa增大。
（二）转速
n pa pa v
（三）负荷
汽油机：负荷 节气们开度 （质调节） pa pa v
柴油机：负荷 循环供油量 （量调节）（与pa无关） 热负荷 Ta v（不大）
二 进气终了温度Ta
Ta
（一）转速
负荷一定：n Tavav
综合pa、Ta的影响，n v。
（二）负荷
转速一定：负荷 热负荷 Ta v
柴油机：进、排气管分置。
避免排气管对进气管加热，使Ta v
汽油机：进、排气管同置。
虽然Ta v，但燃油受热增发快，可以改善混合气形成。
三 排气终了压力pr
pr 残余废气量 v
pr 排气门处的阻力 n，所以 n pr v（影响较小）四 排气终了温度Tr
Tr v 五 压缩比
v
v公式仅为定性分析用的，是粗略的。还有许多因素未予考虑。如：压力升高比，绝热指数k，进气马赫数Ma，热传输和过量空气系数等。
§2-4 提高充气效率的措施
减小进气系统阻力。
沿程阻力，局部阻力（节流阻力）。
汽油机：空气滤清器 化油器 进气管 进气道 进气门
柴油机：空气滤清器 进气管 进气道 进气门
一 减小流动阻力
（一）进气门 1 进气门直径d进
进气门流通面积0.20～0.25 活塞顶面积 d进 pa v（影响大）
d排 pr v（影响小）
一般：d进 > d排 一般: 2 四气门
流通面积f1 40%左右。但结构复杂，造价较高。
f1 v Ne（可达30%），ge 3 气门升程h h，时面值 v 4 阀顶过渡圆角R R f1 v
R 流动阻力 v
R应适中。
（二）进气管 表面光洁度和流通面积
表面光洁度，流通面积 沿程阻力 v 2 转弯和节流阻力
转弯半径R，截面突变 v 3 截面形状
考虑汽油机的雾化，蒸发，则
管壁面积 沉积 蒸发 混合气分配不均匀
截面形状 圆形 矩形 D形
流动阻力 小 大 中
底部蒸发 小 中 大
柴油机不存在底部蒸发问题，故多采用流动阻力小的圆形进气管。
（三）进气道
转弯半径R，表面光洁度，各管口与垫片孔口对中 流动阻力 v
设计时还要考虑组织进气涡流。
（四）空气滤清器
通道面积，除尘效果 流动阻力 v
经常清洗，更换纸芯。
（五）化油器
喉口截面积 流动阻力 v，但雾化效果。
解决这对矛盾，采用双喉口。小喉口：雾化；大喉口：进气。
二 合理选择配气定时
（一）配气定时的综合评定 良好的充气效率以保证发动机的动力性能。2 合适的充气效率以适应发动机的扭矩特性。3 较小的换气损失以适应发动机的经济性能。必要的燃烧室扫气以保证高温零件的热负荷得以适当降低，达到可靠运行。5 合适的排气温度。
调整：1，2－进气迟闭角；3－排气提前角；4，5－气门叠开角
（二）进气迟闭角i n 气流惯性 缸内气体易倒流进气管 v n 一部分气体来不及进入汽缸 v 3 i 对应v,max的n 1 转速n一定时，总有一个进气迟闭角i使得充气效率v为最大。
所以，高速发动机转速大，要获得好的充气效率和动力性，进气迟闭角应大
一些。n i,最佳
（三）排气提前角o
V1 o v， 其中－后期膨胀比。
V4 考虑经济性，在排气损失最小的前提下，尽量减小排气提前角。
（四）气门叠开角i,o
i,o 缸内气体易倒流进气管；i,o pr，Ta v
增压发动机气门叠开角应大一些。
§2-5 进气管内的动态效应 一 现 象
195柴油机：进气管长度L = 300 mm L = 1140 mm 气体在进排气管中有压力波动现象，有效组织、利用压力波动，可以提高充
气效率。
进气门开闭时：pi pa v
排气门开闭时：po pr v
动态效应与进排气管的长度和直径有关。
二 波的动态机理 ''
闭口端：进：压缩波 反射: 压缩波 －同型波
进：膨胀波 反射: 膨胀波 －同型波
开口端：进：压缩波 反射: 膨胀波 －异型波
进：膨胀波 反射: 压缩波 －异型波
三 进气动态效应
（一）惯性效应
阶段：进气门开 进气门闭
膨胀波
压缩波（进气门闭）
（二）波动效应
阶段：进气门闭 下一循环进气门开
压缩波
膨胀波
膨胀波
压缩波（进气门开）
压力波动是周期性的。
a 压力波固有频率：f1 [ 1/s ] 其中a－进气管内声速。
4Lnn 发动机吸气频率：f2 [ 1/s ]
602120f130a 令：q f2nL 当q = 1，2，3„ 时，进气门开，则pa v。
当q = 1,2,3„ 时，进气门开，则pa v。
222
四 结 论 惯性效应（本循环），振幅大，衰减小。
波动效应（两循环），振幅小，衰减大。高速发动机，进气管短；低速发动机，进气管长。3 进气管直径 流动阻力 压力波强度
进气管直径 压力波振幅 压力波强度 4 多缸机上，进气管应分支，且等长。避免急转弯，则压力波振幅不会衰减太大。排气管需要膨胀波，则pr 扫气作用 v
§2-6 单位时间充气量与循环充气量
单位时间充气量 G [ kg/h ]，循环充气量 G [ kg ]，则
n GGi60 [ kg/h ] 2 n G，但n pa G
G 单位时间供油量g 与功率Ne有关。
G 循环供油量g 与扭矩Me有关。
图中虚线为不考虑进气损失的G和G曲线；
实际的G和G曲线如图中实线所示。
第三章 柴油机混合气形成和燃烧
§3-1 柴油机混合气形成 一 两种基本形式
（一）空间雾化
将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到充分混合。
特点: 1 对燃料喷雾要求高（采用多孔喷嘴） 燃烧易于完全，经济性好。2 对空气运动要求不高 后期燃料易被早期燃烧产物包围，高温裂解
排气冒烟。
p3 但初期空间分布燃料多，燃烧迅速 ，pmax 工作粗暴。
（二）油膜蒸发（M过程）
空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，后期蒸发、燃烧迅速（先缓后急）。
特点: 1 对燃料喷雾要求不高（采用单、双孔喷嘴），对空气运动要求高。
p2 放热先缓后急 ，pmax 工作柔和，噪声小，经济性较好。
3 但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和燃烧室结构参数
之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。
二 燃料的喷雾
（一）喷雾的作用
只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。
ml 油滴: 1 个，d = 9.7 mm，S = 245 mm
雾化: 2.9910个，d = 40 m，S = 15.10 mm
面积增大 5090 倍，燃烧反应机会大大增加。
（二）喷雾的形成 1 油束
燃油喷射 － 高压、高速。
一级雾化－汽缸中空气的动力作用将油束撕
裂成片、带、泡或大颗粒的油滴。
二级雾化－空气动力作用将片、带、泡或大
颗粒的油滴再粉碎成细小的油滴。
油束中央速度高，但浓度也高，油滴集中，颗粒大。边上油滴松散，颗粒小。但也有说法正 好相反，中央油滴速度高，颗粒小，边上颗粒大。2 着火条件
浓度、温度为着火的必要条件
中间油粒大, 浓度偏高。
外侧混合气形成快，物理准备快，但初期温度不 高，化学准备没有跟上。等温度适合于着火了，油粒 又过分发散，也不会着火。要控制好浓度与温度的进
2762程，使之正好配合，方可着火。
（三）喷雾特性 油束射程L
并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧室形状具体分析。
L 燃料喷到壁面上多 空间混合气太稀。
L 燃料集中 混合气分布不均匀，空气利用。2 喷雾锥角
反映油束的紧密程度。
孔式喷嘴 — 油束松散，粒细。
轴针式喷嘴 — 油束紧密，粒粗。3 雾化质量（雾化特性）
细微度 — 油滴平均直径
细：雾化好
均匀度 — 油滴最大直径-油滴平均直径 匀：雾化好
粒细均匀度好，粒粗均匀度差。
（四）喷油规律
单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角）的变化规律。
喷油规律影响放热规律，放热规律影响动力性、经济性和排放。1 喷油延迟角
喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。
’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。
喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲轴转角。2 喷油延迟角对性能的影响
’ 喷油持续时间长, 工作柔和，但油耗增大, 排放变差。
’ 喷油持续时间短, 油耗下降, 排放好，但工作粗暴。喷油延迟角的比较
a.’ 油耗, 排放好，但工作粗暴。b.先急后缓
工作粗暴。
’ 油耗 , 排放差。
c.先缓后急
工作柔和。
’ 油耗 , 排放好, 尽量采用，但很难做到。
（五）喷油嘴 1 孔式喷嘴
主要用于直喷式燃烧室中。
孔数: 1～5个， = 0.25～0.8 mm。
雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。2 轴针式喷嘴
主要用于分隔式燃烧室中。
= 1～3 mm，通道间隙 = 0.025～0.05 mm。
雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。三 气流运动对混合气形成的影响
（一）气流运动的作用
（二）气流运动
组织气流运动，加速混合气形成。1 进气涡流
使进气气流相对于汽缸中心产生一个力，形成涡流。（1）切向气道
特点: 气道母线与汽缸相切。
优点: 结构简单，气流阻力小 v
缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。（2）螺旋气道
特点: 进气道呈螺旋型。
优点: 能产生强烈的进气涡流。
缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高 2 挤气涡流
活塞上行: 将活塞顶隙的气体挤出流向燃烧室中，形成挤气涡流。
活塞下行: 燃烧室中的气体流向活塞顶隙处，形成反涡流。
挤气间隙 挤气涡流强度
挤气面积 挤气涡流强度
挤气涡流虽然不如进气涡流强，但它的形成正好处于压缩冲程终了，此时进气涡流已经衰减得很弱，所以挤气涡流就显得相当重要了。3 燃烧涡流
燃烧在燃烧室中产生压力差，形成燃烧涡流。
尤其是分隔式的涡流室型燃烧室，汽缸盖内的 副燃烧室中的燃料燃烧后，高压混合气流和火焰高 速喷向活塞顶部的主燃烧室中，由于主燃烧室的导 向作用，形成燃烧涡流，或称二次涡流。
（三）热混合作用 1 刚性涡流
涡流中心质点速度为零，越向边缘速度越大。2 势涡流
涡流中心质点速度最大，压力最小。越向边缘速度越小，压力越大，壁面处速度为零。
一般认为涡流为势涡流。热混合作用（主要在涡流室型燃烧室的涡流室中产生）
涡流中的质点受两个力作用，离心力使质点向外运动，压差力使质点向中心运动。
若 ’ — 质点密度， — 空气密度。
当 ’ = 时，— 质点作圆周运动。
当 ’ > 时，— 离心力为主，质点呈螺旋形向外运动。
当 ’ < 时，— 压差力为主，质点呈螺旋形向中心运动。
液体油、燃油蒸汽: ’ > 400 ，向外运动。
燃烧产物: ’ < 0.3 ，向中心运动。
燃烧产物将新鲜空气挤向外围与燃油混合，并使混合气与燃烧产物分开，火焰呈螺旋形向中心运动，这就是热混合作用。
§3-2 柴油机的燃烧过程
一 燃烧过程的特点和柴油机燃烧的主要研究方向
（一）燃烧过程的特点 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。2 压缩自燃。
（二）柴油机燃烧的主要研究方向 1 喷油雾化 2 喷油规律 3 气流运动 4 燃烧室结构
配合要好。
二 燃烧过程
p－ 示功图曲线下的面积表示有用功的大小。
（一）着火延迟期i 或称滞燃期 1－2（着火延迟角i）— 喷油嘴针阀打开向缸高压喷油。
此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度（可达 400～800 ℃），但 并不马上着火。
燃烧需要: 物理准备 — 雾化、吸热、蒸发、扩散、混合 化学准备 — 分解、氧化（焰前反应）2 — 缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。
一般: i = 0.0007～0.003 [s]；对应的曲轴转角称为着火延迟角i。分重要。
（二）速燃期 2－3 2 点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。持续喷油，即随喷随燃。3 — 最高压力点。p3pmax。
为表示2－3阶段压力升高的急骤程度，引入概念 尽管着火延迟期i很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃烧过程影响很大，因此十pp3p2 压力升高率: [ kpa/degCA ] 32p ，pmax 冲击载荷，工作粗暴，柴油机寿命
44 p ，pmax 做功不利，柴油机性能
（三）缓燃期 3－4 4 — 最高温度点。T4Tmax 1700～2000 ℃。放热量达70～80%。
喷油在这一阶段停止。
V，p，接近等压燃烧。废气量，氧气、燃油量 燃烧。
（四）补燃期 4－5 5 — 放热量达95～97%。
补燃期在膨胀过程中。
补燃期 t，ge，动力性，冷却水温度，排气温度，排放差。
所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，混合时间短，补燃要比汽油机严重。
三 影响着火延迟期i的因素
（一）压缩温度Tc和压力pc — 直接影响因素
pc，Tc i
lni i
（二）压缩比
pc，Tc i
（三）喷油提前角 — 影响最大的因素
虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟，使燃烧
pc，Tc i
pc，Tc i
高速时: mini 低速时: mini 所以，有一个使i为最小的。
10～15 [ degCA ] 5～10 [ degCA ] 一 般: = 5～10 [ degCA ]
（四）转速n n 漏气、散热损失 pc，Tc；
喷油压力 雾化；气流运动 蒸发
混合气形成好转 i。
但n 着火延迟角i
（五）十六烷值
十六烷值 柴油的自然性
缸内p，T大时，影响不大；
缸内p，T小时 i。
（六）增压
增压 pc，Tc i
四 着火延迟期i对柴油机性能的影响
i i期间喷入缸内的燃料量 着火前可燃混合气量
p ，pmax。
p i ，pmax 冲击载荷，工作粗暴，柴油机寿命。
i 混合气形成欠佳 柴油机性能
五 放热规律
燃烧放热率Q/随曲轴转角 变化的关系。
由喷油规律和实测示功图，经计算机计算而得。
（一）放热规律
阶段 — 在速燃期内，约占3 degCA。Q/。
阶段 — 放热量约80%，约占40 degCA。Q/。
阶段 — 在膨胀过程内，放热量约20%。
（二）燃烧过程三要素 1 放热开始时刻 2 放热规律 放热持续时间
（三）希望 — 先缓后急
工作柔和，经济性、动力性好，排放少，补燃少。上止点
§3-3 柴油机供油系统的工作特性及其对燃烧过程的影响 一 燃油喷射
（一）供油系统的组成
油箱 输油泵 滤油器 低压油管 喷油泵 高压油管 喷油器（喷油嘴）
（二）喷油过程
普遍采用柱塞式喷油泵。
柱塞上行，使喷油泵内压力升高，当压力升高 到一定值时，克服喷油泵上方出油阀弹簧预紧力和
高压油管内的残余油压，顶开出油阀，通过高压油 管向喷油器供油。
上行2点过了4点之后，打开回油口，使泵内 油压下降。当泵内油压小于出油阀弹簧预紧力和高 压油管内的残余油压力时，出油阀落座，喷油停止。
下行2点过了4点之后，回油停止，重新进油。
（三）喷油延迟时间
从喷油泵内燃油顶开出油阀进入高压油管至油压压开喷油嘴针阀的时间。
原因 — 高压油管中燃油压缩 + 节流作用
（四）几何供油规律
从几何关系求出的油泵凸轮每转一度（或每秒）喷油泵供入高压油管的燃油量 [ ml/degPA或ml/s ]随曲轴转角 （或时间 t）的变化关系。dgpdtdgpfpwp [ ml/s ] fpwp [ ml/degPA ]
d2其中fp — 柱塞面积 [ mm ]；
wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
二 喷油泵速度特性及其校正
（一）节流作用 理论上（不存在节流）
上行—当3点与5点重合时，才开始供油。
当2点与4点重合时，既开始回油，停止供油。实际上（存在节流）
上行—当3点不到5点时，由于通道小，节流，已经开始供油。
关闭进油口时 — 供油提前。
当2点过了4点以后，通道小，节流，才开始回油，停止供油。
开启回油口时 — 供油持续。
所以，实际供油比理论供油时间长，供油量大。
（二）喷油泵速度特性
每循环供油量随转速n的变化关系。n 节流作用 循环供油时间
循环供油量 g
（三）车用的适应性
车用 — 希望n g Me
（例如: 低速大负荷工况）
喷油泵速度特性 — n g Me
因此，喷油泵速度特性不适合于车用，必须进行校正。
（四）校正 1 出油阀校正
可变减压容积和可变减压作用。n 节流作用 g Me
可使循环供油量曲线变得较平坦，但若要适合于车用，还需进行调速器 校正。调速器校正
n g Me
在第六章发动机特性中介绍。
三 不正常喷射现象
（一）二次喷射
高压油管内压力波引起。
喷射时间 雾化不良，燃烧不完全，补燃严重，排污，炭烟，零件过热。
（二）断续喷射
进入喷油嘴燃油量不稳定，压力波动引起。
喷油时间正常，但针阀运动次数，喷油嘴易磨损。
（三）隔次喷射
低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。
怠速运转不稳定。
§3-4 柴油机的燃烧室 一 燃烧室的分类
（一）直喷式 开式 — 中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机
不组织进气涡流，空间雾化型混合气蒸发方式。
2 半开式 — 中、小型，中、高速车用柴油机（1） 型
（2）球型
（3）复合式（U型）
（二）分隔式 涡流室型 — 小型高速车用柴油机 预燃室型 — 小、中、大型，中、高速车用柴油机
二 直喷半开式燃烧室
（一） 型 应用: 黄河JN151，6135Q柴油机；日野ED100，6128柴油机等。2 混合气形成方式: 空间雾化。3 主要结构参数
dk0.4～0.6（1）D 其中dk — 燃烧室喉口直径；D — 汽缸直径。
dk ，油束射程 燃油喷在燃烧室局部空间，空气利用率。
Ddk ，油束射程，气流运动 燃油喷在燃烧室壁面上，雾化差。
DVk（2）0.75～0.85 Vc 其中Vk — 燃烧室容积；Vc — 活塞位于上止点时的压缩容积。
Vk 空气利用率，散热面积 燃烧好。
VcVk 所以，希望尽可能大。
Vc4 主要特点
（1）长型多孔（3～5 个）喷嘴，孔径 d = 0.25～0.4 [ mm ]。
针阀开启压力 19.6 [ Mpa ]，喷雾夹角 140～160。（2）i 工作粗暴。
（3） > 1.3， 大 空气利用率
空气停留时间 NOx（4）结构简单，散热面积，冷起动性好，经济性好。
（二）的改进型 1 四角型
日本五十铃公司研制。
主要特点:
第五篇：发动机类型教案
曲柄连杆机构
教
案
南阳工业学校机电系
教师：王世红
2012年11月9日
曲柄连杆机构教案
授课时间： 月 日 授课班级：12级学生； 教学目标：
1、能够识别发动机曲柄连杆机构的每个零部件名称；
2、能够识别发动机曲柄连杆机构每个零部件所属的机构或系统；
3、能够根据发动机曲柄连杆机构的零部件名称在发动机上指出其安装位置；
4、能够快速的从不同系统的备件中找出所需的发动机曲柄连杆机构零件。
教学重点：识别发动机曲柄连杆机构的每个零部件名称；
教学难点：发动机曲柄连杆机构的零部件名称在发动机上指出其安装位置 教学方法：多媒体展示法、实物教学法 课前准备：
1、根据课堂需要，学生自觉分组，并选出小组长。
2、每组学员共用一个模型或发动机台架。
3、认真听讲，在听课过程中观察本小组发动机台架所属类型。
4、配合小组组长完成老师布置的任务，并按要求将任务内容填入项目单
5、工具、设备：机工具、发动机拆装台架、工作台、油材料、材料、资料：派工单、PDI检查表、车辆使用手册、安全操作规程、车间管理制度等
工作要求：
1、穿工作服；
2、严格按照流程操作；
3、服从老师安排，未经允许不得擅自操作各种设备；
4、保证场地、工具、设备整洁，做到“三不落地”；
5、安全第一！
时间安排：
1、导入课题提出学习目标(共2—3分钟)案例教学
2、结合资源库和部分实物，启发式讲解课件展示讲解系统结构,学生根据重难点进行认知（曲轴飞轮组30分钟）
3、讨论，巩固（认识组成零件)（8分钟）
4、教师答疑(2分钟)第一节课结束
5、提问引题(2分钟)
6、结合部分实物、资源库让学生对活塞连杆组认知(25分钟)
7、检查目标(10分钟)说出活塞环的功用，列举组成部分的部分零件，看谁说得更多，更准确。小组互评。
8、小结(4分钟)针对学习中发现的问题提出下节课要注意到的问题。
9、作业结束语(4分钟)表扬为主。
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