任务描述请以下列任务为指导，完成相关知识的学习和实施练习：①对汽车进行总体认识，识别4个基本组成部分的主要部件。汽油发动机由两大机构与五大系统等组成。任务实施实施要求任务目标与要求①小组成员分工协作，利用汽车维修手册及实训车辆，依据任务工作单制订工作计划，并通过小组自评或互评检查工作计划。③对汽车总体构造进行认识，并能识别各机构及系统的结构以及它们之间的相互位置关系，确定主要部件的位置。......
2023-08-19
汽车发动机工作原理与结构认识|第3版汽车结构拆装
【摘要】：能力标准学完本任务，你应获得以下能力：①能正确理解发动机基本术语及四冲程汽油机基本工作原理。②能正确认识发动机总体结构。发动机基本工作原理四冲程汽油机每一个工作循环包括4个活塞行程，即进气行程、压缩行程、做功行程及排气行程，如图3.2所示。图3.2四冲程汽油机工作原理1）进气行程活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。
能力标准
学完本任务，你应获得以下能力：
②能正确认识发动机总体结构。
③能对发动机外围附件实施拆装。
任务描述
请以下列任务为指导，完成相关知识的学习和实施练习：
①查找和记录发动机型号，并分析解释其主要技术参数。
②实施发动机附件拆装练习。
相关知识
发动机工作原理
（1）发动机基本术语
如图3.1所示，汽车发动机的基本术语如下：
①上止点（TDC）。活塞在汽缸内作往复直线运动时，活塞离曲轴旋转中心最远的位置为上止点。
②下止点（BDC）。活塞在汽缸内作往复直线运动时，活塞离曲轴旋转中心最近的位置为下止点。
③曲轴半径R。曲轴上连杆轴颈的轴线到曲轴主轴颈之间的距离称为曲轴半径。
④活塞行程S。上下止点之间的距离称为活塞行程，简称行程（又称“冲程”，mm），曲轴每转半圈，相当于一个冲程，S＝2R。
⑤燃烧室容积Vc。活塞在上止点时，活塞顶与汽缸盖之间的容积称为燃烧容积，也称压缩容积。
图3.1 发动机基本术语
⑥汽缸工作容积Vh。活塞从上止点到下止点所让出的空间容积（L），即
式中 D——汽缸直径，mm；
S——活塞行程，mm。
⑦排量（Vl）。发动机所有汽缸工作容积之和，也称发动机工作容积（L），即
Vl＝Vh×i
式中 i——汽缸数。
⑧汽缸总容积Va。活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容积，即
Va＝Vh＋Vc
⑨压缩比ε。汽缸总容积Va与燃烧室容积Vc的比值，即
压缩比越大，压缩终了时的气体压力和温度越高，混合气越易燃烧，燃烧产生的压力越高。若汽油机压缩比太大，则易产生爆燃。汽油机压缩比一般为7～10，柴油机压缩比一般为14～22。
（2）发动机基本工作原理
四冲程汽油机每一个工作循环包括4个活塞行程，即进气行程、压缩行程、做功行程及排气行程，如图3.2所示。
图3.2 四冲程汽油机工作原理
1）进气行程
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，直到活塞到达下止点时，进气行程结束。由于进气系统存在阻力，进气终点汽缸内气体压力小于大气压力，为0.080～0.090 MPa。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门及燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400 K。
2）压缩行程
压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力可达0.6～1.2 MPa，温度达600～750 K。
3）做功行程
当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，此时进排气门均处于关闭状态，混合气燃烧释放出大量的热能，汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力可达5～9 MPa，温度达2 200～2 800 K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达下止点时，其压力降至0.3～0.5 MPa，温度降至1 200～1 500 K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。
4）排气行程
排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点时，缸内压力稍高于大气压力，为0.105～0.115 MPa，排气终点温度为900～1 100 K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气称残余废气。
至此，汽油机完成一个工作循环，接着又开始下一个新的工作循环。
发动机总体结构
（1）发动机总体结构
由于发动机的工作原理相似，基本结构也就大同小异。汽油发动机通常是由两大机构与5大系统组成；柴油发动机通常是由两大机构与4大系统组成（无点火系），各机构及系统如下：
1）曲柄连杆机构
曲柄连杆机构将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
2）配气机构
配气机构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汽缸，并使废气从汽缸内排出，实现换气过程。它主要由气门和气门传动组组成。
3）燃料供给系统
汽油机燃料供给系统的功用：根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入汽缸，并将燃烧后的废气从汽缸内排出到大气中去。目前，普遍采用的电喷汽油机燃料供给系统主要由燃油供给系统、进气系统和电子控制系统组成。
柴油机燃料供给系统的功用：将柴油和空气分别供入汽缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。一般由燃油箱、喷油泵、喷油器、进（排）气管、滤清器等组成。
4）润滑系统
润滑系统的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。润滑系统通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器及一些阀门等组成。
5）冷却系统
冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱及节温器等组成。
6）点火系统
在汽油机中，汽缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的汽缸盖上装有火花塞，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，称为点火系统。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈、分电器及火花塞等组成。
7）启动系统
启动系统的作用是带动飞轮旋转，以获得必要的动能和启动转速，使静止的发动机启动。
（2）发动机常见类型
将燃料燃烧的热能转换为机械能的发动机称为热力发动机，其中热力发动机又分为外燃机和内燃机。内燃机的特点是燃料在机器内部燃烧，产生的热能直接转变为机械能，内燃机具有热效率高，体积小、质量小，便于移动，启动性能好等优点，广泛应用于各类车辆上。
内燃机分类方法很多，按照不同的分类方法可以将内燃机分成不同的类型。
1）按所用燃料分类
按照所使用燃料的不同，可分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机。使用汽油为燃料的内燃机，称为汽油机；使用柴油为燃料的内燃机，称为柴油机。气体燃料则主要包括天然气、液化石油气等燃料。
2）按行程数分类
根据行程数可分为四行程和二行程发动机。曲轴转两圈（720°），活塞在汽缸内上下往复运动4个行程，完成一个工作循环称为四行程发动机；而曲轴转一圈（360°），活塞在汽缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环则称为二行程发动机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。
3）按冷却方式分类
按照冷却方式的不同，可分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在汽缸体和汽缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于汽缸体与汽缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。
4）按照汽缸数目分类
按照汽缸数目的不同，可分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个汽缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上汽缸的发动机称为多缸发动机。例如，双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。
5）按照汽缸排列方式分类
按照汽缸排列方式的不同，可分为单列式和双列式。单列式发动机的各个汽缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也将汽缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机将汽缸排成两列，两列之间的夹角＜180°（一般为90°）为“V”形或“W”形发动机，若两列之间的夹角等于180°称为对置式发动机。
6）按照进气方式分类
按照进气方式不同，可分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）式发动机。
任务实施
实施要求
☞任务目标与要求
①小组成员分工协作，利用汽车维修手册及实训资料，依据任务工作单制订工作计划，并通过小组自评或互评检查工作计划。
②认识发动机整体结构，识别各机构及系统的组成，确定主要部件安装位置。
③完成发动机外围附件的拆装。
☞注意事项
在任务实施过程中，严格遵守相关实验实训制度和规范的要求，注意职场健康与安全需求，做好废料的处理，并保持工作场所的整洁。
实施步骤
☞准备工作
①小组接受工作任务，准备实训车辆、发动机（丰田5A系带翻转架型）或发动机解剖教具、拆装工具、维修手册等配套器材，清理场地，做好实施准备工作。
②组长带领组内成员阅读任务工作单，查阅相关手册或指导书，合理分工，制订任务计划，并检查计划有效性。
☞实施步骤
①依照任务工作单的引导，观察认识所用发动机解剖模型的主要机构及系统组成，查找各主要部件的安装位置，并填写任务工作单。
②合理选择工具，并正确使用各类工具完成丰田5A带翻转架型发动机外围主要附件的拆装。拆装过程中，请参考维修手册，严格按照相关技术标准和要求完成拆装任务。
③清洁工具，整理工位，废弃物分类放置。工具清洁后放回原位。现场恢复到作业前整洁。
图3.3所示为丰田5A发动机总成组件。
拆装步骤如下：
①拆发电机皮带张紧螺栓，并拆下发电机皮带。
②拆发电机固定螺栓，取下发电机，并拆下发电机支架。
③取下水泵皮带盘。
④取下曲轴皮带轮。
图3.3 丰田5A发动机总成组件
⑤拆下节气门阀体，分别拆下进气管和排气管。
⑥拆下通风阀分总成及气门室盖分总成，如图3.4所示。
⑦拆下2号正时链条或皮带罩。
⑧拆下曲轴齿轮和皮带轮罩分总成。
⑨将1号汽缸设定在上止点即压缩位置，如图3.5所示。其具体方法是通过转动曲轴，将皮带轮槽口对准1号正时皮带罩上的正时标记“0”。然后检查曲轴正时皮带轮上的“K”标记与轴承盖的正时标记对准，否则转动曲轴1周。
图3.4 拆卸汽缸盖罩
图3.5 查找1缸上止点
⑩拧松凸轮轴皮带轮螺栓，并利用专用工具拆下皮带轮，如图3.6所示。
图3.6 拆凸轮轴皮带轮
[11]拆下正时链条和皮带罩分总成。
[12]拆下正时皮带导轮和惰轮张紧弹簧。
[13]拆下正时皮带。如果重复使用正时皮带，在皮带上画一个方向箭头（按发动机旋转的方向），并如图3.7所示在皮带轮和皮带上作出定位标记。
图3.7 正时皮带定位标记
[14]拆下1号正时皮带惰轮分总成。
[15]拆下横置发动机安装支架。
[16]拆下曲轴正时皮带轮。按如图3.8所示垫上抹布，防止损坏。
图3.8 拆曲轴正时齿轮
[17]分别取下1号和2号发动机吊钩。
[18]取下机油尺导管。
[19]分别取下进水管、排水管及水泵总成。
[20]按相反顺序装回各部件。
☞评估总结
①回答指导教师提问，并接受指导教师相关考核。
②对本次任务完成过程及效果进行自我评价和小组互评，填写任务工作单。
③清洁工作场所，清点归还相关工具设备，完成本次任务。
任务工作单
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