汽车维修经典教材

2023年11月26日发(作者：大众辉腾800万图片)



第 01 讲
题目：第一章 汽车总论

第01讲 汽车总论
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·汽车类型

·汽车总体构造

能力点：

·具备识别汽车类型的能力

·具备认识汽车总体构造的能力
本讲主要内容：

·汽车类型

·汽车总体构造

·国内外汽车工业发展

·国产汽车产品型号编制规则

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简介国内外汽车工业发展、国产汽车产品型号编制规则

·重点讲解汽车类型、汽车总体构造
教学重点： ·汽车类型 ·汽车总体构造
教学难点： ·汽车总体构造
教学方法及手段：导入、简要介绍、对比示例、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


下一讲

不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简介国内外汽车工业发展、国产汽车产品型号编制规则

·重点讲解汽车类型、汽车总体构造
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
课程总体介绍：

课程性质：
·汽车类专业的主干课程，学好其它专业课的基础
课程主要内容：
·通过对活塞式内燃机为动力的汽车各总成、部件的典型结构实例分析，系统地阐述现代汽车的构造和工作原理。

·汽车构造分两学期、两门课讲授：

《汽车构造（一）》 总论和汽车发动机

《汽车构造（二）》 汽车底盘和车身结构
主要教学目标及方法
1．通过对汽车（特别是轿车）的实例进行分析，较为深入掌握汽车结构的一般规律，应做到举一反三、触类旁通。

2．讨论整车及各组成系统或部件时，应特别注意阐述整体功能要求，及各组成部件之间在结构和功能上的有机联系。

3．介绍各种不同结构形式时，先介绍比较常见的、具有代表性的典型实例，为满足主要功能要求而采取的一般结构措施；再介绍在某些特定条件和要求下的结构形式和功能特点。

4．优先选用国产轿车的结构图做典型实例，其次选用中高档配置车型，最后才考虑选用中、重型货车的结构图。
由汽车工业发展史导入国内外汽车工业概况
汽 车 总 论
简要介绍：
一、 国内外汽车工业发展
·要求学生了解汽车发展史
（一）汽车发展史话

·1769～1918：告别马车和蒸汽车，汽车时代开始

·1769年：2缸蒸汽机动力车

，排量62升，最高车速4km/h.

·1886年：从德国人卡尔.本茨制造的以汽油为动力的三轮车开始，人类真正进入汽车时代。同时，戴姆勒展示了自己的第一辆4轮车。

·1919～1945：汽车史的黄金时代，汽车进入工业化大生产阶段

·1946～1969：经历了战后恢复期，汽车成为工业国家的主导产业，加速了汽车的平民化

·1970～1989年：石油危机，废气污染，导致小型车的大发展

·1990～至今：安全、环保成为主题，汽车更多应用电子技术，信息时代的人类仍离不开汽车
·要求学生了解国内外汽车工业概况
（二）汽车工业概况

1．全球汽车工业状况

·汽车诞生在欧洲。

·20世纪初至70年代，美国汽车工业一直遥遥领先。

·1980～1993年，日本汽车工业后来追上，跃居世界第一。

·目前，全球汽车年产量超过5000万辆，其中日、美两国的产量约占50%，欧洲各国总计占30%。

·汽车产量最多的国家（1997年）依次是：美国、日本、德国、法国、韩国、加拿大、西班牙、巴西、英国、意大利、中国、墨西哥、俄罗斯等。

2．全球汽车保有量及普及率

·目前，全世界汽车保有量已超过6亿辆。

·汽车普及率最高的是美国，平均1.3人拥有一辆；

·西欧、北欧、日本等发达国家，平均2～3人拥有一辆；

·东欧、俄罗斯、韩国等国家，平均约10人拥有一辆。

3．近代汽车工业发展模式

（1）美、日、欧洲等发达国家发展汽车工业的特点是：

·资本集中垄断，利用高科技优势进行自主开发，采取大批量和规模经济的生产方式。例如美国的通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司垄断了美国90%以上的汽车生产；西方八大集团（通用、福特、丰田、大众/奥迪、日产、菲亚特、标志/雪铁龙、雷诺）的轿车产量，占世界轿车产量将近70%。

（2）一些新兴工业国家（韩国、西班牙）或发展中国家（巴西、中国、墨西哥）发展汽车工业的特点是：

·优惠政策吸引外资，引进先进的技术和装备，进口全拆散（CKD）或半拆散（SKD）零件装车，逐步提高零件的国产化率，在逐步增强自主开发能力之后，再打入国际市场参与竞争。

4．中国汽车工业发展状况

·建国初期25年（1953～1978）：“缺重少轻，轿车基本空白”，文革使汽车工业连续８年（1970～1977）停滞不前，1978年汽车产量为14.9万辆。

·改革开放后15年（1978～1993）：汽车工业进入大发展阶段，1985年提出要把汽车工业作为支柱产业的方针，1987年确定了发展轿车工业来振兴我国汽车工业的战略，确定了轿车一汽、二汽、上海三大基地及天津、北京、广州三小基地。1993年汽车产量为129.7万辆跃居世界第12位。

·新的发展时期（1994年以后

）：1994年颁布《汽车工业产业政策》，作为指导我国汽车工业发展的纲领，汽车工业的目标：2010年汽车产量达600万辆，成为国民经济的支柱产业；从与国外联合开发逐步走向成熟的自主开发；制定政策鼓励个人购买汽车，为轿车的普及做好准备。届时，我国将步入世界汽车工业强国的行列。
·要求学生了解全球著名汽车公司及名牌
（三）著名汽车公司、名牌

1．通用汽车公司

·美国最大也是世界最大的汽车制造商，1908年9月威廉.杜兰特创建，主要品牌有凯迪拉克、别克、雪佛兰、旁蒂克等。

2．福特汽车公司

·美国第二大汽车公司，世界十大汽车公司中名列前茅。主要品牌有福特、美洲狮、林肯、雷鸟等。

3．戴姆勒—克莱斯勒汽车公司

·克莱斯勒美国第三大汽车公司，1998年4月合并为戴姆勒—克莱斯勒汽车公司，主要品牌有道奇、顺风、克莱斯勒、鹰.吉普等。

4．丰田汽车公司

·日本最大的汽车公司，仅次于通用汽车公司，和福特汽车公司争雄的世界有名的世界十大汽车公司之一。主要品牌花冠、凌志、皇冠等。

5．日产汽车公司

·日本第二大汽车公司（又称尼桑），世界十大汽车公司之一。主要品牌有蓝鸟、公爵、王子。

6．大众汽车公司

·德国最大也是欧洲最大的汽车公司，是世界十大汽车公司之一。主要品牌有甲壳虫、高尔夫、帕萨特、捷达、奥迪等。

7．梅赛德斯—奔驰汽车公司

·世界十大汽车公司之一，梅赛德斯是戴姆勒公司早期著名的名牌轿车。

8．宝马汽车公司

·世界著名的名牌轿车公司，1994年收购英国罗孚汽车公司，“座奔驰，开宝马”。

9．标志—雪铁龙汽车公司

·法国第一大汽车公司，是世界十大汽车公司之一。

10．雷诺汽车公司

·法国第二大汽车公司，是世界十大汽车公司之一，已成为法国汽车业的领袖。

11．菲亚特汽车公司

·意大利最大的汽车公司，是世界十大汽车公司之一。
重点介绍：
二、 汽车类型

·汽车是由自身动力装置驱动，通常是指具有4个或4个以上车轮的非轨道无架线的车辆。
·要求学生了解特种运输汽车
（一）按用途分

1．运输汽车

·根据GB3730.1—88的规定，运输汽车可分为轿车、客车和货车等，并按照汽车的主要特征参数分级：轿车按照发动机工作容积、客车按照车辆总长度、货车按照汽车的总质量。见表0-1。

2．特种运输汽车

·特种用途汽车：商业售货车、医疗救护车、公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工程作业车、农牧副渔作业车、石油地质作业车、机场作业车等，

·竞赛汽车：F1方程式赛、拉力赛

·娱乐汽车：旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽

车等

对比示例：

·要求学生掌握国内运输汽车分级方法
表0-1 运输汽车分级

（1）轿车：载送2～9个乘员，主要供私人用的汽车
分级
发动机工作容积/L
示 例
微型

普通级

中级

中高级

高级
≤1.0

>1.0～≤1.６

>1.６～≤２.５

>1.５～≤４.０

>４.０
奥拓、夏利TJ7100、福莱尔

捷达王、富康988、羚羊7130

桑塔纳2000、奥迪100、红旗CA7220

丰田皇冠、奔驰300、别克新世纪

卡迪拉克、林肯、奔驰S600、奥迪A6
（2）客车：载送9个以上乘员，供公共服务用汽车
分级
车辆总长度/m
示 例
微型

轻型

中型

大型

特大型
≤3.5

>3.5～≤7

>7～≤10

>10～≤12

铰接式客车与双层客车
松花江HF6350、天津大发

解放CA6440、金杯RZH114L

四平SPK6900、金华BK6820LPG

黄海DD6112H、上海SK6115KHP2

上海SK6142铰接式客车、金陵JLY6121双层客车
（3）货车：载送货物的运输汽车
分级
汽车总质量/t
示 例
微型

轻型

中型

重型
≤1.8

>1.8～≤６

>６～≤14

>1４
福田微卡、小卡、轻卡

北京BJ1041、跃进NJ1060、江铃JX1030DS

解放1091、1092、东风1090E

黄河1171、斯太尔重型汽车

·要求学生了解汽车按动力装置类型分类情况
（二）按动力装置类型分类

1．活塞式内燃机汽车

·通常分为汽油车、柴油车，代用燃料：合成液体石油、液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG），醇类等。

2．电动汽车

·以电动机为驱动机械，以蓄电池为能源的车辆。

3．复合车

·有发动机和蓄能器两套动力源，克服了电动车续驶里程短和车速低的缺点以及内燃机汽车油耗大和排放污染严重的缺点。

4．燃气轮机汽车

·1964年燃气轮机汽车以648.71km/h创造当时陆上车辆（靠车轮驱动）速度最高世界记录（不依靠喷气驱动）。

5．喷气式汽车

·依靠航空发动机或火箭发动机以及特殊燃料，并以喷气反作用力驱动的轮式汽车，1997年以1227.73（超过声速）创造陆上车辆速度最高世界记录。
·要求学生了解汽车按行使道路条件分类情况
（三）按行使道路条件分类

1．公路用车

·适用于公路和城市道路上行驶的汽车

2．非公路用车

·只能在矿山、机场、工地、专用道路等非公路地区使用；另一类是能在无路地面上行驶的高通过性的越野汽车，越野汽车可以是轿车、客车、货车或其他用途的汽车，按总质量分级为轻型（≤5t）、中型（>5～≤13t）、重型（>13t）
·要求学生掌握轮式汽车驱动型式表示方法

（四）按行驶机构的特征分类

1．轮式汽车

·分为非全轮驱动和全轮驱动两种类型。汽车驱动型式一般用符号“n×m”（车轮总数×驱动轮数）表示：

·4×2—非全轮驱动，如普通轿车及大多数汽车

·4×4—全轮驱动轻型

越野汽车，如BJ2020型

·6×6—中型越野汽车，如EQ2080型

2．其它型式的车辆

·如履带式、雪橇式、气垫式、步行机械式车辆等
简要介绍：

·要求学生掌握国产汽车型号表示方法
三、 国产汽车产品型号编制规则

·按照国标9417-88，国产汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。该型号由拼音字母和阿拉伯数字组成，包括首部、中部、尾部。

·首部——企业代号，如CA代表一汽，EQ代表二汽，SH代表上海等。

·中部——由4位数字组成，分为首位、中间两位和末位数字三部分。其含义

·尾部——专用汽车分类或变型车与基本型的区别，如X表示厢式汽车、G表示罐式汽车等。

·示例：

·CA1092表示一汽货车，总质量9t，末位2表示在原车型CA1091上改进型。

·CA7226L表示一汽轿车，发动机排量2.2升，6表示安装5缸发动机的车型，L表示加长型。
重点介绍：
四、 汽车总体构造
·要求学生掌握汽车总体构造的四大组成部分



图1-1：汽车总体构造
（一）汽车总体构造的组成部分（如图1-1）



·汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成。

1．发动机

·使供入其中的燃料燃烧而发出动力。广泛应用往复活塞式内燃机，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油机）、起动系等部分组成。

2．底盘

·接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶。包括：

·传动系：将发动机的动力传给驱动车轮，包括离合器、变速器、传动轴、主减速器及差速器、半轴、驱动桥等部件。

·行驶系：使汽车各总成及部件安装在适当的位置，对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。包括车架、车身、悬架、车轮等部件

·转向系：使汽车按驾驶员选定的方向行驶，由转向操纵装置、转向器、转向传动装置组成，有的汽车还带有动力转向装置。

·制动系：使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。包括供能装置、控制装置、传动装置和制动器。

3．车身

·是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所，由本体、内外装饰和车身附件等组成。

4．电器设备

·由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电器及现代汽车电子技术等组成。·要求学生掌握汽车总体布置形式





























图1-2：汽车的总体布置形式



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
（二）汽车的总体布置形式（如图1-2）

·按发动机相对于各总成的位置，汽车有下列几种布置形式：

1．发动机前置后轮驱动（FR）

·传统布置形式，大多数

货车、部分轿车和客车采用。

2．发动机前置前轮驱动（FF）

·大多数轿车盛行。

3．发动机后置后轮驱动（RR）

·大、中型客车盛行，少数轿车也采用。

4．发动机中置后轮驱动（MR）

·方程式赛车和大多数跑车采用，少数大、中型客车也采用。

5．全轮驱动（nWD）

·越野汽车特有的布置形式，通常发动机前置，在变速器之后的分动器将动力分别输送给全部驱动轮。



汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 02 讲
题目：第二章 发动机工作原理与总体构造

第02讲 发动机基本术语和类型
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·发动机的基本术语

·发动机的总体构造

·发动机的分类

能力点：

·熟练掌握发动机基本术语和总体构造

·理解发动机分类
本讲主要内容：

·发动机基本术语

·发动机分类

·发动机总体构造

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简介发动机分类

·重点讲解发动机基本术语、发动机总体构造
教学重点： ·发动机的基本术语

·发动机总体构造
教学难点： ·发动机的基本术语

·发动机总体构造
教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（6课时）
·重点讲解发动机基本术语和类型

·重点讲解发动机简单工作原理。发动机详细工作原理在《汽车发动机原理》课程中重点讲授

·简介发动机性能指标。发动机主要性能指标的概念在《汽车发动机原理》课程中重点要求
·汽车维修与营销专业（6课时）

·汽车制造与维修专业（6课时）

·汽车电子技术专业 （6课时）

本讲教学内容：
重点介绍：

·要求学生理解掌握发动机基本术语







图2-1：发动机基本术语
一、发动机的基本术语（如图2-1）



1．上止点 （Top Dead Center）

·活塞离曲轴旋转中心最远的位置

2．下止点（Bottom Dead Center）

·活塞离曲轴旋转中心最近的位置

3．活塞行程 S

·上下止点之间的距离

4．曲柄半径R

·曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离

5．气缸工作容积VS（单位 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×10-3

6．燃烧室容积（余隙容积）VC

·活塞位于上止点时， 活塞顶部上方的容积

7．气缸最大容积Va

·活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积Va= VS + VC

8．内燃机排量 VL

·所有气缸的工作容积之和VL =i·VS

9．压缩比ε

·气缸最大容积Vt与燃烧室容积VC之比

·ε =1+ VS / VC

·ε 越大，循环热效率越高

·汽油机ε =7～9

·柴油机ε =18～22
简要介绍：

·要求学生理解柴油机与汽油机的区别

·要求学生理解四冲程与二冲程的区别

















图2-2：汽油机和柴油机的比较
二、内燃机的分类

·根据划分标准的不同，可将内燃机分为好多种类

1．根据所用燃料的不同（如图2-2）

·柴油机：以柴油为燃料，进气过程中进入汽缸的是纯空气，压缩终了时喷入柴油，柴油与空气在汽缸内混合由于空气经压缩后所达到的温度能引起柴油的自燃，这种内燃机也称为压燃式内燃机

·汽油机：以汽油为燃料，空气与汽油在气缸外混合，形成可燃混合气后进入气缸，经压缩后依靠火花塞产生电火花引起燃烧

·煤气机：汽油机进行适当的改进



2．按冲程数

·二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车

·四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用

3．按气缸数

·单缸：只有一个气缸

·多缸：由多个气缸组成

4．按气缸排列方式

·直列立式

·直列卧式

·V型

5．按冷却方式

·风冷：以空气为冷却介质，没有专门的冷却系统 如：坦克

·水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统

6．按进气方式

·增压：在进气过程中，可燃混合气或空气是通过装在进气管道上的增压器提高压力，然后进入气缸内

·非增压：也叫自然吸气发动机，靠活塞的抽吸作用

7．按着火方式

·点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机所采用

·压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用

8．按用途

·固定式：工程机械采用

·移动式
重点分析：

·要求学生理解掌握发动机的总体构造
三、发动机的总体构造
图2-3：发动机曲柄连杆机构
1．机体与气缸盖

·机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱

·缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件

2．曲柄连杆机构（如图2-3）

·组成：活塞、连杆、曲轴三部分

·作用：将活塞的往复直线运动—曲轴的旋转运动对外输出动力

图2-4：电控汽油喷射系统的供给系统
3．供给系统

·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成

·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除

·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）

、空气滤清器、进气管、排气管、消声器等

·示例：电控汽油喷射系统的供给系统（如图2-4）

图2-5：发动机配气机构
4．配气机构（如图2-5）

·功用：定时开启和关闭进排气门

·主要部件：气门组、传动组

图2-6：汽油机点火系统
5．点火系统（如图2-6）

·汽油机和煤气机所采用，点燃混合气

·主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器

图2-7：发动机冷却系统
6．冷却系（如图2-7）

·功用：防止发动机过热，及时散发热量

·分类：风冷、水冷

·主要部件：水泵、风扇、水箱、节温器

图2-8：发动机润滑系统
7．润滑系（如图2-8）

·功用：润滑、冷却、清洁、密封、防腐

·润滑方式：

·飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑

·压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾

·主要部件：集滤器、机油泵、滤清器、各种阀体等















图2-9：发动机起动系统





归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
8．起动系（如图2-9）

·功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转

·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 03 讲
题目：第二章 发动机工作原理与总体构造

第03讲：发动机简单工作原理
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·四冲程发动机工作原理

·二冲程发动机工作原理

·发动机的示功图

能力点：

·熟练掌握发动机（四冲程和二冲程，汽油机和柴油机）工作原理

·熟练掌握各冲程的工作特点
本讲主要内容：

·四冲程发动机工作原理：

·汽油机的工作原理

·柴油机的工作原理

·二冲程发动机工作原理

·发动机的示功图

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解四冲程发动机工作原理、汽油机和柴油机的工作原理及其示功图

·简介二冲程发动机工作原理
教学重点： ·四冲程发动机工作原理

·发动机的示功图
教学难点： ·柴油机的工作原理
教学方法及手段：重点介绍、重点分析、简要介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
重点介绍：

·要求学生理解掌握四冲程发动

机工作循环
一、四冲程发动机工作原理

1．四冲程发动机的简单工作原理

·四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。

2．四冲程内燃机工作循环

·第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0?转到180?（活塞位于上止点为0?CA），进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

·第二冲程：下止点—上止点，180?～360?，气体被压缩，进排气门均关闭

·第三冲程：上止点—下止点，360?～540?，气体膨胀，进排气门均关闭；

·第四冲程：下止点—上止点，540?～720?，废气被排出，排气门打开。
重点分析：

·要求学生理解掌握四冲程汽油机各个冲程的工作特点















图2-10：四冲程汽油机示功图进气行程
二、汽油机的工作原理

1．进气行程（如图2-10示功图ra段曲线）

·由进气门开启到进气门关闭

·进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）

·进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸。）

·进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.07~0.09MPa<大气压；气缸温度T=370~400K。

图2-11：四冲程汽油机示功图压缩行程
2．压缩行程（如图2-11示功图ac段曲线）

·由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。

·进排气门都关闭。

·活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：p=0.8~11.4MPa；T=600~700K。

图2-12：四冲程汽油机示功图作功行程
3．作功行程（燃烧及膨胀行程）（如图2-12示功图czb段曲线）

·在压缩上止点前10~15 ?CA，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。

·高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：p=3~5MPa；T=2200~2700K。

右图2-13：四冲程汽油机示功图排气行程
4．排气行程（如图2-13示功图br段曲线）

·从排气门开启到排气门关闭的时刻

·排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。

·排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。

·在活塞到达下止点之前30~80 ?CA，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）

·气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角

·要求学生理解绘制四冲程汽油机示功图



图2-14：四

冲程汽油机示功图

·ra段：进气行程

·ac段：压缩行程

·czb段：作功行程

·br段：排气行程
5．汽油机示功图（如图2-14）

重点分析：

·要求学生理解掌握四冲程柴油机各个冲程的工作特点
三、柴油机的工作原理



1．进气行程

·在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085~0.095Mpa。

2．压缩行程

·因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3~5 Mpa，温度可高达750~1000K。

3．作功行程

·在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。

·在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达6~9 Mpa，最高温度可达1800~2200K。做功结束时压力约为0.2~0.5 Mpa，温度约为1000~1200K。

4．排气行程

·排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105~0.12Mpa，温度为700~900K。
·要求学生理解绘制四冲程柴油机示功图



图2-15：四冲程汽油机示功图

·ra段：进气行程

·ac段：压缩行程

·czb段：作功行程

·br段：排气行程
5．柴油机示功图（如图2-15）

简要介绍：

·要求学生理解二冲程发动机的特点及工作过程

















图2-16：二冲程发动机唤起机构
四、二冲程发动机工作原理



1．特点

·二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。

2．换气机构（如图2-16）

·没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现

3．工作过程

·以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例：

·上行冲程：活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。

·下行冲程：活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。

·要求学生了解二冲程发动机示功图



图2-17：二冲程

汽油机示功图

·a：排气孔关闭

·ac：压缩过程

·czb：作功过程

·b：排气孔打开

·bf：先期排气阶段

·f：扫气孔开启

·fdh：扫气过程

·h：扫气孔关闭

·ha：额外排气阶段
4．二冲程发动机示功图（如图2-17）

·要求学生理解二冲程与四冲程发动机工作原理上的区别











归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
5．二冲程与四冲程发动机的比较

（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。

（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的1/3左右。另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。

（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。

（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：

·优点：功率大、运转平稳、配气机构简单

·缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 04 讲
题目：第二章 发动机工作原理与总体构造

第04讲 发动机性能指标
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·动力性指标和经济性指标

·速度特性和负荷

·内燃机产品名称

能力点：

·熟练掌握发动机各性能指标

·了解发动机速度特性和负荷

·了解内燃机产品名称和型号编制规定
本讲主要内容：

·发动机速度特性和负荷

·发动机动力性指标和经济性指标

·内燃机产品名称和型号编制规定

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解动力性指标和经济性指标、速度特性和负荷

·简介内燃机产品名称
教学重点： ·主要性能指标

·速度特性和负荷
教学难点： ·速度特性和负荷
教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
重点介绍：
一、主要性能指标

·发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准
·要求学生理解掌握发动机动力性指标的概念
1．动力性指标

·概念

：指内燃机对外作功能力的指标

（1）有效转矩Te

·曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：N·m

（2）有效功率Pe

·发动机曲轴的输出功率

·Pe = Te（2πn / 60）× 10-3 （KW）

式中： Te — 有效扭矩，单位为N·m

n — 曲轴转速，单位为r/min

·标定功率：并不是该内燃机所能发出的最大功率，而是内燃机出厂时根据使用目的而调整的。由于使用目的的不同，同一种内燃机的标定功率可以不同：

·十五分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率

·一小时功率：内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率

·十二小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率

·持续功率：内燃机允许长期连续工作的最大有效功率

（3）曲轴转速

·指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。

·在标定功率时的转速为标定转速
·要求学生理解掌握发动机经济性指标的概念
2． 经济性指标

·概念：是指内燃机的生产成本、运转中的消耗以及修理费用等各项指标。通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能

（1）有效燃油消耗率be

·发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量

·be =（B / Pe）× 10-3 （g/KW·h）

式中：B — 每小时的燃油消耗量，kg/h

Pe—有效功率，kW
·要求学生了解发动机环保性指标

·要求学生了解发动机强化指标
3．环保性能指标

（1）有害排放物

·对汽油机，主要是废气中的CO和HC的量

·对柴油机，主要是废气中的NOx和颗粒的排放量

（2）发动机的噪声

·是汽车噪声的主要来源，约占城市噪声的75%

4．强化指标

（1）平均有效压力

·是作用在活塞顶上的一个假想的、不变的压力，在这个压力推动下，活塞由上止点移动到下止点所做的功。

（2）活塞平均速度

·在标定转速下，曲轴每转一转的两个形成活塞速度的平均值

（3）升功率

·每升发动机工作容积所发出的有效功率
重点介绍：
二、发动机的特性

·发动机特性的概念：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系称为内燃机特性。若这种关系以曲线的形式表示，称为内燃机特性曲线。
·要求学生理解掌握发动机速度特性



图2-18：奥迪100 1.8L轿车发动机外特性
1．速度特性

·概念：指发动机的主要性能指标有效转矩Te 、有效功率Pe、燃油消耗率be随其转速变化而变化的关系。包括发动机外特性和发动机部分特性

（1）发动机外特性（如图2-18）

·指节气门全开时的速度特性。发动机的外特性表示了发动机所具有最高动力性能



（2）发动机部分特性

·指在节气门不全开的任意位置所得到的速度特性
·要求学生理解掌握发动机负荷



图2

-19：发动机负荷

·工况a：负荷为0

·工况b：负荷（20/45）×100%

·工况c：负荷（32/45）×100%

·工况d：负荷（45/45）×100%（发动机全负荷）

·Ⅰ—外特性

·Ⅱ—部分特性

·Ⅲ—部分特性
2．发动机负荷（如图2-19）

·概念：发动机在某一转速发出的有效功率与相同转速下所发出的最大有效功率的比值，以百分数表示



·负荷与功率是两个不同的概念（负荷：发动机在某一转速下实际发出的功率与可能的最大功率之比

简要介绍：



·要求学生了解内燃机产品名称和型号编制国标规定有关内容

·要求学生理解掌握内燃机常用型号含义



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
三、内燃机产品名称和型号编制规定



1．国标规定内容

·GB725-91对内燃机的名称和型号编制方法颁布了国家标准：

·内燃机名称按其所采用的主要燃料命名，例如：柴油机、汽油机、煤气机

·内燃机型号应反映内燃机的主要结构特征及性能，包括以下内容：

·首部：产品特征代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需经行业标准化归口单位核准、备案。

·中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。

·后部：结构特征和用途特征符号，分别按上表规定。

·尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。



2．示例

（1）柴油机

·12V135ZG：12缸、V型、四冲程、缸135径mm、水冷增压、工程机械用

·6E430SDzZCz：6缸、二冲程、缸径430mm、水冷、可倒转、船用主机、右机基本型

（2）汽油机

·1E65F：单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型

·4100Q：四缸、四冲程、缸径100mm、水冷、汽车用
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 05 讲
题目：第三章 曲柄连杆机构

第05讲 曲柄连杆机构组成及功用
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·曲柄连杆机构的功用

·曲柄连杆机构的组成

·曲柄连杆机构的受力分析

能力点：

·熟悉曲柄连杆机构的各个组成部件

·了解曲柄连杆机构的工作特点

·能够分析各组成部件的受力状况
本讲基本内容：

·曲柄连杆机构的功用

·曲柄连杆机构的组成

·曲柄连杆机构的受力分析

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解曲柄连杆机构的功用、曲柄连杆机构的组成

·启发分析曲柄连杆机构的受力情况
教学重点： ·曲柄连杆机构的功

用

·曲柄连杆机构的组成
教学难点： ·曲柄连杆机构的受力分析
教学方法及手段：导入、启发分析、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（8课时）
·简介曲柄连杆机构组成及功用

·重点讲解机体组

·重点讲解活塞连杆组

·重点讲解曲轴飞轮组
·汽车维修与营销专业（8课时）

·汽车制造与维修专业（8课时）

·汽车电子技术专业 （8课时）

本讲教学内容：
由总体构造导入：



启发分析：

·启发学生结合四冲程发动机工作原理理解曲柄连杆机构的功用
一、 曲柄连杆机构的功用



·把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，从而向工作机械输出机械能

·在做功冲程将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力

·在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动，为做功冲程做准备
重点介绍：



图3-1：曲柄连杆机构及机体组成
二、 曲柄连杆机构的组成



·曲柄连杆机构及机体由下列三部分组成（如图3-1）

·要求学生理解掌握曲柄连杆机构的三大组成部分及其主要零部件
1．机体组

·主要包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件

·机体是内燃机的骨架，除了作为气缸套以及曲柄连杆机构运动件的支撑外还可安装气缸盖、配气机构和驱动机构的机件以及各辅助系统的一些附件，并以其支座安装在车辆上，同时机体内部还设有冷却水道和润滑油道。因此结构复杂

2．活塞连杆组

·主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件

3．曲轴飞轮组

·主要包括曲轴、飞轮等
启发分析：

·要求学生正确理解气缸内的气体压力
三、 曲柄连杆机构的受力分析



1．气缸内的气体压力

（1）气体作用力情况

·在工作循环中，气体压力是不断变化的，其瞬时最高压力，对汽油机和柴油机分别可达3~5MPa 和5~10 MPa ，这意味着作用在曲柄连杆机构上的瞬时冲击力可达数万牛顿。

（2）受力分析（如图3-2、图3-3）

·气体压力使气缸盖承受向上推力，活塞顶承受向下压力，活塞侧面和气缸壁间有侧压力，活塞销、连杆杆身、曲柄销处及曲轴主轴颈处均承受压力，曲轴还承受弯曲力矩和扭转力矩。
图3-2：作功行程时气缸内气体作用力分析

·Fp—燃气压力

·Fp1—连杆分力

·Fp2—侧压力

·FR—压紧力

·FS—曲轴旋转力

图

销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解气缸体、气缸套、气缸盖的结构形式及特点

·简要介绍机体组的组成与功用，气缸盖罩、气缸衬垫、油底壳
教学重点： ·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点
教学难点： ·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点
教学方法及手段：导入、简介、重点介绍、对比介绍、重点分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由曲柄连杆机构导入机体组：
·机体组主要包括气缸体、气缸盖、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件
重点讲解：
一、气缸体
简要介绍：

·要求学生了解气缸体的工作条件和常用材料
1．气缸体的工作条件和材料

（1）功用

·气缸体提供构成活塞运动的空间—气缸，以及为气缸进行冷却的空间（水套和散热片），曲轴箱提供连杆摆动和曲轴转动的空间，并为曲轴提供支撑

（2）工作条件

·要有足够的刚度

·热负荷高的部位要进行适当的冷却

·与各运动部件构成摩擦副的部位，要有很好的耐磨和减磨性能

（3）材料

·铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的合金元素，如：镍、铬等

·铝合金：质量轻，导热性好
重点对比介绍：

· 要求学生理解掌握气缸体的三种结构型式及特点
2．气缸体的结构型式（如图3-6）

（1）一般式

·概念：曲轴中心线和曲轴箱上下结合面一致

·特点：便于机械加工但刚度较差

·应用：多用于中小型发动机。如夏利、富康发动机，BJ492Q

（2）龙门式

·概念：上下曲轴箱结合面下沉到曲轴中心线下面

·特点：刚度强度较好但工艺性较差

·应用：中型及重型车用发动机。如捷达/高尔夫发动机，CA6102

（3）隧道式

·概念：主轴承座、盖为一体

·特点：结构刚度大但最重

·应用：机械负荷大柴油机。如6135Q滚动主轴承

图3-6：气缸体的结构型式 ·一般式 ·龙门式 ·隧道式
重点对比介绍：

· 要求学生理解掌握气缸的三种排列方式及特点
3．气缸的排列方式（发动机形式）（如图3-7）

（1）气缸直列式

·结构简单、加工容易、长度较大、高度较大，一般多用于6缸以下发动机

（2）气缸V型式

·缩短长度、缩短高度、刚度增加、重量减轻，形状复杂、宽度加大、加工困难，一般多用于8缸以上发动机

（3）气缸对置式

·高度较小、布置方便，对风冷发动机有利
图3-7

：气缸的排列方式


·气缸直列式 ·气缸V型式 ·气缸对置式
重点对比介绍：

· 要求学生比较理解湿式缸套和干式缸套的结构特点及区别
4．气缸套（如图3-8）

（1）无气缸套

·气缸套与气缸体为一体，广泛应用于强化程度不高的轿车用汽油机中。

·合金铸铁缸体

（2）湿式缸套

·缸体铸造方便 容易拆卸更换 冷却效果较好 刚度较差，易漏气和漏水。

·用合金铸铁制造的湿式缸套壁厚一遍5~9mm，利用缸套的上、下定位环A、B实现其径向定位，轴向定位靠缸套上方凸缘与气缸体顶部的支撑面C实现。

·普通铸铁或铝合金缸体

（3）干式缸套

·气缸套不与冷却液接触，通常压入气缸套座孔内。可分为普通干式缸套和可卸干式缸套。

·普通铸铁或铝合金缸体

1）普通干式缸套

·与缸体紧配合、刚度较好、制造工艺复杂、拆卸困难

2）可卸干式缸套

·与缸体不是紧配合、可拆卸更换、上端有凸缘

（4）干式缸套和湿式缸套的比较

·湿式缸套：和冷却水直接接触、与缸体配合较松、壁厚 5～9mm

·干式缸套：不直接和冷却水接触、与缸体紧配合、壁厚 1～3mm
图3-8：气缸套的结构方式 ·无气缸套 ·湿式缸套 ·普通干式缸套 ·可卸干式缸套
简单对比介绍：

· 要求学生了解湿水冷与风冷式气缸体
5．水冷与风冷式气缸体

（1）水冷式气缸体

·利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量

（2）风冷式气缸体

·缸体与曲轴箱分开铸造，缸体和缸盖铸有散热片。如有风扇可加强散热
重点讲解：
二、 气缸盖
简要介绍：

· 要求学生了解气缸盖的工作条件和常用材料
1．工作条件和材料

（1）气缸盖的功用

·气缸盖密封燃烧室，和其他各部分共同形成燃烧空间，其上安装配气机构的大部分零件和喷油器或火花塞，内设冷却水路和润滑油道，进、排气道。

（2）气缸盖的工作条件与要求

·气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时，还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为保证良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此，气缸盖要有足够的强度和刚度。为使温度分布均匀，冷却要良好。

（3）气缸盖的材料

·导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好。

·一般采用铝合金、灰铸铁、合金铸铁等。
重点对比介绍：

· 要求学生比较理解气缸盖的结构型式及特点
2．气缸盖的结构型式

·气缸盖是结构复杂的箱形零件，其构造受许多结构因素的影响，如每缸气门数、凸轮轴的位置、冷却方式以及进排气道及燃烧室形状。水冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式三

种。

·整体式：能覆盖全部气缸，缩短气缸中心距，适合于缸径小于105mm，缸数小于6的发动机。可缩短发动机总长度，刚性较差

·分块式：两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖

·单体式：每个气缸都采用一个气缸盖，一般缸径大于140mm或风冷发动机采用。
重点对比介绍：

· 要求学生比较理解汽油机三种燃烧室的结构型式及特点
3．燃烧室

（1）汽油机燃烧室（如图3-9）

1）楔形燃烧室

·结构紧凑，面容比小，爆燃的可能性小，火花塞处扫气方便，点火性能好，气门布置在斜面上，可增大进气面积，能形成一定的挤流，利于火焰的传播和燃料的燃烧，但工作粗暴。

2）盆形燃烧室

·结构简单，但面容比较大，HC排放较大，能形成一定的挤气面积，有利于火焰传播和燃料燃烧，工作柔和，缸盖的工艺性好。

3）半球形燃烧室

·结构紧凑，气门位于球面上，可增大进气面积，火花塞位于气门中间，火焰传播距离短，没有挤气面积，所以气缸内的气流运动较弱，容易实现多气门机构的布置。
图3-9：汽油机燃烧室


·楔形燃烧室 ·盆形燃烧室 ·半球形燃烧室
重点对比介绍：

· 要求学生比较理解柴油机四种燃烧室的结构型式及特点
（2）柴油机燃烧室

1）直喷式燃烧室（如图3-10）

·又称统一式燃烧室

·燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内

①ω型燃烧室

·结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以空间雾化为主。

②球形燃烧室

·燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流。
图3-10：柴油机直喷式燃烧室


·ω型燃烧室 ·球形燃烧室
重点对比介绍：

· 要求学生比较理解柴油机四种燃烧室的结构型式及特点
2）分隔式燃烧室（如图3-11）

·分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。

①涡流燃烧室

·主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧

②预燃燃烧室

·空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二次紊流混合完全燃烧。
图3-11：柴油机分隔式燃烧室


·涡流燃烧室 ·预燃燃烧室
简要介绍：



· 要求学生了解气缸盖罩与气缸衬垫的结构及材料
三、 气缸盖罩与气缸衬垫



1．气缸盖罩

·位置 气缸盖上部

·功用 起封闭

及防尘作用

·材料 一般为薄钢板冲压而成

·缸盖螺栓：用于固定缸盖，要求用规定力矩按规定顺序分2~3次拧紧

2．气缸衬垫

（1）功用

·保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏。

（2）要求

·要有足够的强度；要耐压、耐热、耐腐蚀；要有弹性，补偿机体顶面和缸盖底面的粗糙度和不平度。

（3）种类

·按所用材料不同，可分为金属－石棉衬垫、金属－复合材料衬垫、全金属衬垫。

·金属－石棉衬垫：以石棉为基体，外包铜皮或钢皮；有的以钢丝或带孔钢板为骨架，外附石棉而成，气缸孔，油孔，水孔周围用金属包边。

·金属－复合材料衬垫：钢板的两面粘附耐热、耐压和耐腐蚀的新型材料。

·全金属衬垫：用优质的铝板或不锈钢叠片制成
简要介绍：



· 要求学生了解油底壳结构与材料



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
四、油底壳



1．作用

·用来封闭机体的下部和储存润滑油。

2．材料

·薄钢板冲压而成（有的采用铝合金制成，如GM公司3.1L V6 汽油机）

3．结构

·一般用薄钢片冲压而成，或者用铝合金铸造而成，为了加强散热，通常铸有散热片，曲轴箱中部和后部通常做的深一些，内部有隔板，防治大量泡沫的产生，下部有放油螺塞。
汽车工程系教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 07 讲
题目：第三章 曲柄连杆机构

第07讲 活塞连杆组
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·活塞的结构型式及特点

·活塞环的结构型式及特点

·活塞销的结构型式及特点

·连杆组各零件的结构及特点

能力点：

·掌握活塞连杆组的部件组成

·熟悉活塞、活塞环、活塞销、连杆的功用、材料、结构及特点
本讲主要内容：

活塞组

连杆组

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解活塞、活塞环、连杆的结构及特点

·简要介绍活塞销、连杆螺栓的结构及特点
教学重点： ·活塞、连杆的结构及特点
教学难点： ·活塞、连杆的结构及特点
教学方法及手段：重点讲解、简介、重点介绍、对比分析、启发分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由曲柄连杆机构导入活塞连杆组：
·活塞

连杆组包括活塞组和连杆组等。

·活塞组主要包括活塞、活塞环、活塞销
重点讲解：
一、 活塞
简要介绍：

·要求学生了解活塞的功用和工作条件
1．活塞的功用和工作条件

（1）活塞的功用

·承受燃气压力并将此力传递给连杆、与气缸盖共同组成燃烧室

（2）工作条件

·高温、高压、高速往复直线运动

·高温：与活塞顶部相接触的燃气温度最高达2273~2773K，活塞顶部的最高温度可达473~673 K。材料的强度和硬度由于温度升高而降低，温度不均匀易产生热应力［裂纹］。

·高压：作功冲程中受到燃气的带冲击性的高压力的作用。柴油机瞬时最高压力6~9MPa，汽油机3~5 MPa。导致活塞侧压力增大，加速活塞表面磨损，引起活塞变形。

·高速：在作往复运动时，活塞还承受本身所产生的往复惯性力侧压力。活塞由于受到上述周期性变化的燃气压力和惯性力的作用，各个部分就产生交变的拉伸，压缩和弯曲应力，使活塞容易变形。
简要介绍：

·要求学生了解活塞的材料及要求
2．活塞的材料及要求

（1）材料及要求

·要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中大量磨损。

·材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。

（2）成型方法

·铸造：高温强度下降较小、成本低，易出现气孔、缩松等铸造缺陷。

·锻造：强度比铸造高、导热性较好，适用于强化发动机，制造成本高。

·液态模锻：兼顾锻造与铸造的特点，消除铸造缺陷且提高了毛坯质量。
重点介绍：

图3-12：活塞顶部、头部和裙部
3．活塞的结构型式

·根据所起作用的不同，可将活塞分为顶部、头部和裙部（如图3-12）

·要求学生比较理解汽油机与柴油机活塞顶部的结构型式及特点
（1）活塞顶部

·活塞顶部指活塞的顶面，它承受气体压力，并组成燃烧室。
图3-13：汽油机活塞顶部
1）汽油机活塞顶部（如图3-13）



·多采用平顶、有些采用凹顶，二冲程汽油机多用凸顶。

·平顶：吸热面积小、制造工艺简单。

·凹顶：改善混合气形成和燃烧、调节压缩比。
图3-14：柴油机活塞顶部
2）柴油机活塞顶部（如图3-14）



·多采用各种各样的凹坑

·凹坑：形状、位置和大小必须与柴油机混合气形成或与燃烧室要求相适应。
·要求学生了解活塞头部的结构



图3-15：活塞头部
（2）活塞头部（如图3-15）



·活塞环槽以上部位：承受气体的压力，与活塞环一起实现气缸内气体的密封，将热量通

过活塞环传给气缸壁。

·环槽：用来安装气环和油环，一般气环槽有2~3个，油环槽为一个。

·隔热槽：活塞顶面和燃气接触，使活塞头部温度过高，导致气环损坏，造成漏气，因此有的发动机的活塞在第一到环的上方开一条隔热槽，改变热流方向，降低第一道环的温度。

·护圈：保护环槽，防止高温下损坏，一般为热负荷较高的发动机采用。护圈的材料一般为耐热且膨胀系数与铝合金接近的高锰奥氏体铸铁。
启发分析：

·要求学生理解掌握活塞裙部的变形及形状
（3）活塞裙部

· 活塞环槽以下部位。在活塞运动的时候起导向作用并承受侧压力。
图3-16：活塞裙部变形
1）活塞裙部变形（如图3-16）

·燃气使裙部弯曲变形，

·侧压力使销座轴线方向增大，使活塞工作时变成轴线沿活塞销轴线方向的椭圆形

·热变形使销座轴线方向增大

图3-17：活塞裙部形状
2）活塞裙部形状（如图3-17）

·冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形

重点讲解：
二、 活塞环
简要介绍：

·要求学生了解活塞环的功用和工作条件及材料
1．活塞环功用、工作条件及材料

（1）活塞环功用

·气环功用：起到封气、导热，即防止高温、高压的燃气窜入曲轴箱，污染机油，同时将活塞顶所吸收的大部分热量传给缸壁的作用。

·油环功用：刮除缸壁上多余的燃油，形成均匀的油膜，防止窜油，减小磨损。此外，起辅助封气作用

（2）活塞环工作条件

·高温 高压 高速及润滑条件极差

·磨损严重， 发动机零件中工作寿命最短

（3）活塞环材料

·一般活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造

·第一道活塞环甚至所有的环，其外表面进行多孔镀铬来减缓磨损

·其他的环多采用镀锡、磷化或硫化处理来提高磨合性
重点介绍：
2．气环结构与工作
·要求学生理解气环密封原理



3-18：气环密封原理
（1）气环密封原理（如图3-18）

·气环自由状态非圆，随活塞装入气缸后，靠气弹力紧贴在气缸壁上（F1），形成第一密封面。

·同时，气环在燃气作用下被压向环槽下端面（F3），形成第二密封面。

·另外，绕到环背后的燃气使气环更贴紧缸壁（F2），加强了第一密封面的密封效果

·几道气环切口错开布置，这样形成迷宫式封气系统，这样，窜入曲轴箱内的燃气量已很少了

·要求学生了解气环三种切口形状及特点



图3-19：气环切口形状

·直角型

·阶梯形

·斜切口
（2）气环切口形状（如图3-19）

·直角型：工艺性好，密封性差

·阶梯形：密封性好，工艺性差

·斜切口：密封性和工艺性介于上述二者之间

·要求学生理解掌握气环六

种断面形状及特点



对比分析：

图3-20：气环断面形状
（3）气环断面形状（如图3-20）



1）矩形环

·工艺性和导热效果较好

·但产生泵油作用

2）扭曲环

·正扭曲环：扭曲成碟子形。包括内圆上边缘切槽及外圆下边缘切槽的气环

·反扭曲环：扭曲成盖子形。内圆下边缘切槽的气环

·进气、压缩和排气行程：环扭曲，消除泵油现象，减轻磨损

·作功行程：燃气压力作用使环不再扭曲，与矩形环相同

3）锥面环

·环的外圆面为锥面，理论上为线接触

·活塞下行时：能刮油；

·活塞上行时：锥面油楔作用浮起，减少磨损，不泵油

·若扭曲环的外圆面为锥面则为扭曲锥面环，（正反扭曲锥面环）

（4）梯形环

·断面为梯形，抗粘结性好，避免环被粘结而折断

·侧向力换向活塞左右摆动时，梯形环的侧隙发生变化，将环槽中胶质挤出

·作功行程中，燃气径向压力加强了环的密封

·缺点：上下面精磨工艺复杂

（5）桶面环

·外圆面为外凸圆弧形

·桶面环上下运动时 均能形成楔形油膜，将环浮起，减轻环与气缸壁磨损

·其密封性、磨合性、对气缸表面的适应性都比较好

·缺点：凸圆弧表面加工困难
重点介绍：
3．油环结构与工作
·要求学生理解油环刮油原理



图3-21：油环刮油原理
（1）油环刮油原理（如图3-21）

·在油环径向方向开有贯穿的油孔或油槽，在活塞的油环槽内和环岸上开有许多排小孔和斜孔

·当活塞下行时，刮下的油通过油环径向槽内的小孔或狭缝和环岸上的斜孔流入机体内

·当活塞上行时，活塞环都贴在环槽下侧面，使气环与油环间的机油通过活塞环槽上的排油孔流入机体内

·要求学生理解油环结构及特点
（2）油环类型与结构
图3-22：普通油环
1）普通油环（如图3-22）

·槽孔式油环：刮油靠油环自身弹力、外圆面加工环形集油槽、结构简单加工容易成本低

·槽孔撑簧式油环：槽孔式油环内圆面加装撑簧、增大接触压力提高刮油能力耐久性



·槽孔式油环 ·槽孔撑簧式油环
图3-23：钢带组合油环
2）钢带组合油环（如图3-23）

·接触压力大、刮油能力强、防机油上窜、上下刮片能单独动作、对气缸活塞变形适应能力强、优质钢成本高

简单讲解：
三、 活塞销
·要求学生了解活塞销的功用、工作条件、材料
1．活塞销功用、工作条件及材料

（1）活塞销功用

·连接活塞和连杆

·将活塞承受的力传给连杆

（2）活塞销工作条件

·承受冲击载荷，润滑条件差，所以刚度，强度要求较高，韧性好，耐磨；质量要小，销和销孔适当的配合并要有好的表面质量

（3）活塞销材料

·低碳钢或低碳合金钢，外

表面渗碳淬硬，再精磨和抛光。既提高表面硬度和耐磨性 又保证较高强度和冲击韧性连杆
·要求学生了解活塞销的结构



图3-24：活塞销的结构
2．活塞销的结构（内孔形状）（如图3-24）

·圆柱形

·两段截锥形

·组合形

重点讲解：



图3-25：连杆组的组成
四、 连杆组

·连杆组的组成（如图3-25）

简要介绍：

·要求学生了解活塞连杆组的功用和工作条件及材料
1．连杆组功用、工作条件及材料

（1）连杆组功用

·将活塞承受的力传给曲轴

·并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动

（2）连杆组工作条件

·连杆小头与活塞销连接，同活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动，因此连杆作复杂的平面运动

·连杆组主要受到压缩、拉伸和弯曲交变载荷。最大压缩载荷出现在做功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形

·要求： 刚度高，尤其是大头要有足够的刚度；疲劳强度要求，防止断裂；轻巧，减小惯性力

（3）连杆组材料

·连杆体、连杆盖：优质中碳钢和中碳合金钢，如45、42CrMo 40Cr 、40MnB

·连杆螺栓：优质合金钢，如40Cr、35CrMo
重点介绍：



图3-26：连杆的组成
2．连杆构造

·连杆由连杆大头、连杆小头、连杆杆身等组成（图3-26）

·有的柴油机杆身内还设有润滑油道

·要求学生理解掌握连杆小头构造及特点
（1）连杆小头（与活塞销连接方式）（如图3-27）

1）全浮式

·青铜衬套（连杆衬套）以一定的过盈压入小头内部，工作时，活塞销可以在小头内作一定角度的摆动，而且还可在活塞销座孔内摆动

·全浮式活塞销的连接方法，使活塞销磨损均匀，为防止活塞销两端刮伤气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销档圈（卡环）

2）半浮式

·活塞销只在活塞销孔内转动，在小头孔内不转

·用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内

·另一种方法：首先将小头加热到300℃左右，再将活塞销压入小头孔中，不用紧固螺栓，从而避免了因过度拧紧二使活塞销变形
图3-27：连杆小头的结构


·全浮式 ·半浮式
·要求学生了解连杆杆身构造及特点



图3-28：连杆杆身的结构
（2）连杆杆身（图3-28）

·杆身断面多为工字形，刚度大，质量轻，适于模锻

·要求学生理解掌握连杆大头剖分形式及特点



图3-29：连杆大头的剖分形式
（3）连杆大头

1）剖分形式（连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固）（图3-29）

①平切口

·结合面与连杆轴线垂直

·这种剖分形式刚度大，变形小，加工

简单，成本低，多应用于汽油机

②斜切口

·柴油机的曲柄销直径较大，所以连杆大头的尺寸相应较大，要使拆卸时能从气缸上断取出连杆体，必须采用斜切口

·结合面与连杆轴线成30°~60°夹角，而且要有一定形式的定位机构



·平切口 ·斜切口
·要求学生理解掌握连杆大头定位方式及特点



图3-30：斜切口连杆大头的定位形式
2）定位方式（防止连杆盖横向移动）（图3-30）

①平切口连杆

·利用连杆螺栓上一段精密加工圆柱面与精密加工螺栓孔进行定位

②斜切口连杆

·连杆螺栓承受较大剪切力，易产生疲劳破坏，应采用能承受横向力的定位方法

·止口定位：利用连杆盖与连杆体大端的止口进行定位，由止口承受横向剪切力。工艺简单，加工方便，但容易造成大头尺寸增大，定位不可靠。

·锯齿定位：在连杆体与连杆盖的结合面上拉处锯齿，依靠齿面实现横向定位

。优点是锯齿接触面大，贴合紧密，定位可靠，机构紧凑，因此应用广泛

·套筒定位：在连杆盖上的每个连杆螺栓孔中，同心的压入刚度大、抗剪切的定位套筒，套筒外圆与连杆体大端的定位孔为高精度配合。优点是多向定位，定位可靠；缺点是工艺要求高，若定位孔距不准，则会发生过定位而使大头失圆



·止口定位 ·锯齿定位 ·套筒定位
简要介绍：

·要求学生了解V型发动机连杆的三种结构形式及特点
3．V型发动机连杆（图3-31）

（1）并列连杆

·两个完全相同的连杆一前一后地并列装在同一个曲柄销上，因此左右两列活塞的运动规律完全相同，前后连杆可以通用

·但是增加了曲轴和发动机长度

（2）主副连杆

·副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。一列气缸装主连杆，一列气缸装副连杆

·这种结构主副连杆不能互换，且副连杆对主连杆作用以附加弯矩

·两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同

·但发动机的长度可缩短

（3）叉形连杆

·一列气缸的连杆大头为叉形，另一列气缸的连杆则插在叉形连杆大头的开裆中

·优点是两列气缸中活塞的运动规律相同

·但结构复杂，制造和维修困难，且刚度差图3-31：V型发动机连杆的三种结构形式



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容


·并列连杆 ·主副连杆 ·叉形连杆
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 08 讲
题目：第三章 曲柄连杆机构

第08讲 曲轴飞轮组
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·曲轴的结

构特点

·飞轮的结构特点

·曲轴轴承的结构特点

能力点：

·掌握曲轴的结构及特点

·掌握曲轴轴承的结构及特点

·了解曲轴油封及曲轴扭转减震器

·了解曲飞轮轴平衡机构
本讲主要内容：

·曲轴

·曲轴前后端密封

·曲轴扭转减震器

·飞轮

·曲轴轴承

·平衡机构

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解曲轴、曲轴轴承的结构及特点

·简要介绍飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、平衡机构的结构及特点
教学重点： ·掌握曲轴的结构及特点

·掌握曲轴轴承的结构及特点
教学难点： ·曲轴扭转减震器

·平衡机构的结构
教学方法及手段：导入、重点介绍、简要介绍、启发分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由曲柄连杆机构导入曲轴飞轮组：
·曲轴飞轮组包括曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、曲轴平衡机构等。
重点讲解：
一、曲轴
简要介绍：

·要求学生了解曲轴的功用和工作条件
1．曲轴功用和工作条件、材料及要求

（1）曲轴的功用

·将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动

·驱动配气机构和其它辅助装置

（2）工作条件

·曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。

·因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；

·轴径应有足够大的承压表面和耐磨性；

·曲轴的质量应尽量小；

·对各轴径的润滑应该充分
简要介绍：

·要求学生了解曲轴的材料及要求
2．曲轴材料及要求

·一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工。

·有的柴油机采用球墨铸铁曲轴，价格便宜，耐磨性好，轴颈不需硬化处理。

·为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理。
重点介绍：
3．曲轴构造

·曲轴由若干个单元曲拐组成。一个曲柄销（连杆轴颈）、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐

·装正时齿轮的一端称为自由端（前端），另一端用来装飞轮，称为输出端（后端）
·要求学生比较理解曲轴类型及特点
（1）曲轴分类

1）按主轴颈数分类

·全支撑曲轴：在相邻的两

个曲拐间都有主轴颈的曲轴。优点是抗弯能力强，但主轴颈多，加工表面多，曲轴长。

·非全支撑曲轴：主轴颈数少于全支撑的曲轴，其优缺点与全支撑曲轴相反。

2）按单元曲拐连接方式分类
图3-32：整体式曲轴
·整体式曲轴：各单元曲拐锻制或铸造成一个整体的曲轴。工作可靠，质量轻，结构简单。（如图3-32）

图3-33：组合式曲轴
·组合式曲轴：由单元曲拐组合装配而成的曲轴。单元曲拐便于制造，使用中损坏可以更换，不必将整根轴报废，但拆装不便。（如图3-33）

·要求学生重点掌握单元曲拐结构及特点



图3-34：单元曲拐结构
（2）单元曲拐结构

·主轴颈和曲柄销一般是实心，曲柄臂一般是椭圆形

·部分锻钢曲轴曲柄销空心，减小曲柄销质量及其产生的旋转惯性力（图3-34a）

·部分铸铁曲轴主轴颈和曲柄销铸成空心。空心的连杆轴颈，与主轴颈之间有油孔相连。或空心的连杆轴颈的润滑靠来自主轴颈的润滑油经压入曲轴的油管而实现（图3-34b）



（a） （b）
启发分析：

·要求学生理解分析曲拐布置与发动机工作顺序
3．曲拐布置与发动机工作顺序

各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲拐布置就取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点：

·应该使连接做功的两个气缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象

·各缸发火的间隔时间应该相同

·V型发动机左右两列气缸应交替发火
图3-35：直列四缸发动机工作循环
（1）直列四缸发动机工作循环（图3-35）

·发火间隔角为：720°/4＝180°

·工作顺序为：1－2－4－3或1－3－4－2

图3-36：直列六缸发动机工作循环
（2）直列六缸发动机工作循环（图3-36）

·发火间隔角为：720°/6＝120°

·工作顺序为：1－5－3－6－2－4或1－4－2－6－3－5

图3-37：直列六缸发动机工作循环
（3）V8发动机工作循环（图3-37）

·发火间隔角为：720°/8＝90°

·工作顺序为：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2或 L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1

简要讲解：

·要求学生了解曲轴油封种类、结构及原理
二、曲轴前后端油封
图3-38：曲轴前端的密封
1．曲轴前端的密封（图3-38）

·曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封

·发动机工作时，落在甩油盘上的机油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳

·即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住

图3-39：曲轴后端密封
2．曲轴后端密封（图3-39）

·由于近年来橡

胶油封的耐油、耐热和耐老化性能的提高，再现代汽车发动机上曲轴后端的密封愈来愈多的采用与曲轴前端一样的自紧式橡胶油封

·自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封环和拉紧弹簧构成

简要讲解：

·要求学生了解曲轴扭转减震器种类、结构及原理
三、曲轴扭转减震器



1．曲轴扭转减震器的功用

·概念：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动

·危害：当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成倍数时，就会发生共振。共振时扭转振幅加大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂

·功用：为了消减曲轴的扭转振动，现代发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减震器

2．橡胶扭转减震器（图3-40a）

·震器壳体与曲轴连接，减震器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上

·发动机工作时，减震器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量之后于减震器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减

3．硅油扭转减震器（图3-40b）

·由钢板冲压而成的减震器壳体与曲轴连接。侧盖与减震器壳体组成密封腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与密封腔之间留有一定的间隙，里面充满高粘度硅油

·当发动机动作时，减震器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀转动，于是在惯性质量与减震器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻
图3-40：曲轴扭转减震器


（a）橡胶扭转减震器 （b）硅油扭转减震器
简要讲解：

·要求学生了解曲轴飞轮结构
四、飞轮



1．飞轮功用

·能量存储器，保证发动机运转平稳

·摩擦式离合器的主动件

·轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈

·刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时

2．飞轮的结构（图3-41）

·盘形零件

·轮缘较宽厚以获得较大的转动惯量

·与曲轴一起进行动平衡，用定位销将飞轮紧固

·多用灰铸铁制造，也有球墨铸铁或铸钢
图3-41：曲轴飞轮

重点讲解：
五、曲轴轴承
·要求学生理解掌握曲轴主轴承和连杆轴承的结构及材料
1．主轴承和连杆轴承

（1）载荷及材料要求

·连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀

（2）结构和材料（图3-42）

·连杆轴承和主轴承均由上

下两片轴瓦对合而成。每一片轴瓦都是由钢背和减磨合金层或钢背、减磨合金层和软镀层构成

·轴瓦一般是等壁厚的，但也有变厚度轴瓦，多用于强化程度较高的发动机

·轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的扩张量。在装配时，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内

·在轴瓦的结合端冲压出定位唇，在轴承孔中加工有定位槽。以便装配时有正确的定位

·通过连杆小头喷油孔喷油冷却活塞的发动机，在主轴承和连杆轴承的上下轴瓦上均加工有环形油槽和油孔，以便不间断的向连杆小头喷孔供油
图3-42：曲轴轴承的结构和材料

·要求学生理解掌握曲轴止推轴承的结构及作用
2．曲轴止推轴承（如图3-43）

（1）功用

·保证曲轴轴向定位

（2） 翻边轴承

·轴瓦止推面与曲轴止推面之间隙:0.06~0.25mm

（3）半圆环止推片

·一般为四片，上下各两片，分别安装在机体和主轴承盖上的浅槽中，用定位舌或定位销定位，防止其转动

·装配时，需将有减磨合金层的止推面朝向曲轴的止推面，不能装反

（4）止推轴承环

·止推轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧
图3-43：曲轴止推轴承


（a） 翻边轴承 （b）半圆环止推片 （c）止推轴承环
启发分析：

·从曲轴受力启发学生理解分析平衡机构功用
六、平衡机构

1．平衡机构功用

·平衡往复惯性力及其力矩（现代轿车重视乘坐舒适性和噪声水平）

·比较曲柄臂平衡重：平衡旋转惯性力及其力矩

·平衡状况：与气缸数、气缸排列形式及曲拐布置形式等因素有关

2．往复惯性力

·Fj= FjⅠ+FjⅡ

·FjⅠ：一阶往复惯性力（与曲轴转角余弦成正比）

·FjⅡ：二阶往复惯性力与二倍曲轴转角余弦成正比

3．双轴平衡机构

·平衡二阶往复惯性力

（1）链传动双轴平衡机构（图3-44a）

（2）齿轮传动双轴平衡机构

4．单轴平衡机构（图3-44b）

·平衡一阶往复惯性力矩
图3-44：曲轴平衡机构



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容


（a）链传动双轴平衡机构 （b）单轴平衡机构
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 09 讲
题目：第四章 配气机构

第09讲 配气机构的传动及配气相位
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·充气效率的概念

·气门式配气机构的传动过程

·气门间隙及配气相位

能力点：

·正确理解配气机构的传动过程

·正确分析气门间隙及配

气相位
本讲主要内容：

·配气机构的功用与组成

·配气相位

·气门间隙

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解配气机构的组成与传动过程

·启发分析充气效率的概念、气门间隙及配气相位
教学重点： ·气门式配气机构的布置及传动

·气门间隙及配气相位
教学难点： ·充气效率和配气相位
教学方法及手段：导入、简介、启发分析、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（4课时）
·启发分析充气效率的概念

·对比讲解配气机构的功用与分类、组成

·重点讲解配气相位

·重点讲解气门间隙
·汽车维修与营销专业（4课时）

·汽车制造与维修专业（4课时）

·汽车电子技术专业 （4课时）

本讲教学内容：
由发动机总体结构导入配气机构
一、配气机构的功用与组成
简要介绍：

·要求学生了解配气机构的功用
1．配气机构的功用

·按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以从气缸及时排除
启发分析：

·要求学生理解充气效率的概念
2．充气效率

（1）充气效率

·ηv= M/Mo

·M：在进气行程中实际进入气缸内新气质量

·Mo：在进气系统进口状态下，充满气缸工作容积的新气质量

（2）对充气效率的分析

·ηv<1（一般为0.8~09）

（3）提高ηv方法

·减少进气和排气阻力

·进排气门的开启时刻和持续开启时间适当
对比介绍：

·要求学生比较理解配气机构的类型及特点
3．配气机构的类型（图4-1）

（1）气门布置形式

·气门顶置式（图4-1）

·气门侧置式

（2）凸轮轴布置位置

·凸轮轴上置式（图4-1）

·凸轮轴下置式

·凸轮轴中置式

（3）气门驱动形式

·直接驱动式（图4-1a）

·摇臂驱动式（图4-1b）

·摆臂驱动式（图4-1c）

（4）每缸气门数及其排列方式

1）两气门式

2）多气门式

·3气门式

·4气门式

·5气门式（图4-1d）
图4-1：配气机构

（a） （b）



（c） （d）
图4-2：凸轮轴齿形带传动方式
（5）凸轮轴传动方式

·齿形带传动式（图4-2）

·齿轮传动式

·链传动式

重点讲解：

·要求学生理解掌握配气机

构的组成与传动过程



图4-3：配气机构的组成
4．配气机构的组成与传动过程

（1）组成

·凸轮轴中置、气门顶置、摇臂驱动式配气机构组成（图4-3）

（2）传动过程

·结合组成介绍配气机构的工作过程

启发分析：

·要求学生理解掌握配气相位和配气相位图
二、配气相位

1．配气定时（配气相位）（图4-4a）

·配气定时：以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间

·进气提前角α：从进气门开到上止点曲轴所转过的角度

·进气迟后角β：从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度

·排气提前角γ：从排气门开启到下止点曲轴转过的角度

·排气迟后角δ：从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度

2．配气相位图（图4-4b）

·配气相位图：上、下止点曲拐位置时的曲轴转角环形图

·进气时：进气门提前α角打开，滞后β角关闭。进气时间为：α+180°+β

·排气时：排气门提前γ角开启，滞后δ角关闭， 排气时间为：γ+180°+δ

·气门重叠：活塞在排气上止点附近出现进、排气门同时开启的现象

·气门重叠角：重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气迟后角之和α+δ
图4-4：配气相位和配气相位图


（a）配气相位 （b）配气相位图
启发分析：

·要求学生理解掌握气门间隙概念及气门间隙的调整方法
三、气门间隙



1．气门间隙概念

·冷态时，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙

·气门间隙过小：漏气、气门烧坏

·气门间隙过大：传动零件之间、气门和气门座之间撞击严重，加速磨损

2．气门间隙的调整

·气门间隙调整螺钉（图4-5）

·气门间隙调整块（图4-6）

3．零气门间隙

·采用液压挺柱或气门间隙自动补偿器可以实现零气门间隙，不用调整气门间隙
图4-5：气门间隙调整螺钉

图4-6：气门间隙调整块



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 10 讲
题目：第四章 配气机构

第10讲 配气机构主要零部件
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·气门组主要零件的结构特点

·气门传动组主要零件的结构特点

·可变配气正时及气门升程机构



能力点：

·正确理解气门组主要零件结构及特点

·正确理解传动组主要零件结构及特点
本讲主要内容：

·配气机构的零件和组件

·可变配气正时及气门升程机构

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专

业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解配气机构的零件和组件

·启发分析可变配气正时及气门升程机构
教学重点： ·气门组结构及特点

·传动组结构及特点
教学难点： ·可变配气正时及气门升程机构
教学方法及手段：导入、重点分析、简介、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由配气机构组成导入
一、配气机构的零件和组件
重点讲解：
（一）气门组
简单介绍：

·要求学生了解气门组组成及要求
1．气门组组成及要求

（1）组成（图4-7）

·有的进气门还设有气门旋转机构

（2）要求

·气门头部与气门座贴合严密

·气门导管与气门杆导向良好

·气门弹簧两端与气门杆的中心垂直

·气门弹簧的弹力足够
图4-7：气门组组成

重点介绍：
2．气门
·要求学生了解气门工作条件及材料
（1）气门的工作条件及材料

1）气门的工作条件

·气门工作温度很高（进气门：300~400℃，排气门：600~800℃）

·承受气缸压力、弹簧力、传动组零件惯性力

·冷却和润滑条件差、易受腐蚀

2）气门的材料

·足够的强度刚度、耐热、耐磨能力

·进气门：合金钢（铬钢或镍铬钢）

·排气门：耐热合金钢（硅铬钢）。有的排气门头部用耐热合金钢；杆部用铬钢
·要求学生理解掌握气门构造及其特点



图4-8：气门构造
（2）气门构造（图4-8）

图4-9：气门顶面
1）气门顶面（图4-9）

·平顶：结构简单、制造方便、受热面积小、质量小；目前应用最多。进排气门均可用

·凹顶：头部与杆部有较大的过渡圆弧，可以减小进气阻力；头部弹性较大，能较好适应气门座圈的变形。适用于进气门，不宜用于排气门

·凸顶：头部刚度大，排气阻力小；但受热面积大，质量大，加工较复杂。适用于 排气门

图4-10：气门锥面
2）气门锥面（图4-10）

·气门锥角：气门锥面与气门顶面之间的夹角。一般为45°，少数进气门为30°。

·较小气门锥角：气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差

·较大气门锥角：可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力。有利于密封与传热及挤掉密封锥面上的积炭

3）气门传热

·气门密封锥面必须严密贴合：研磨气门与气门座圈

·气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻

4）特殊气门

·中空气门

杆气门：减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用某些高度强化发动机

·充钠排气门：冷却效果明显，应用某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8 ℃，沸点：880 ℃

（3）每缸气门数

1）两气门：进气门比排气门大，减小进气阻力，增大进气量

2）多气门：现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门

·3气门：2个进气门，1个排气门, 排气门比进气门大，进气量有明显增加，火花塞很难布置在中央,对燃烧不利

·4气门和5气门：其中尤以四气门发动机为数最多
重点介绍：

·要求学生理解掌握气门座圈功用及结构材料
3．气门座与气门座圈

（1）气门座的功用

·与气门配合对气缸起密封作用

·接受气门传来的热量进行散热

（2）气门座的工作条件及材料

·工作条件：工作温度很高，承受频率极高的冲击载荷，容易磨损

·气门座圈材料（铝气缸盖和多数铸铁缸盖）：合金铸铁、粉末冶金、奥氏体钢。部分铸铁缸盖不镶气门座圈
重点介绍：

·要求学生理解掌握气门导管功用及结构材料
4．气门导管

（1）气门导管的功用

·对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门和气门座能正确贴合

·将气门杆接受的热量部分传给气缸盖

（2）气门导管的工作条件及材料

·工作条件：工作温度较高，润滑条件较差（靠配气机构飞溅机油润滑），容易磨损

·材料：灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金

（3）气门导管结构

·与气缸盖承孔过盈配合，有的发动机不设气门导管

·有的气门导管设有卡环槽：防松落

·有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉积物和积炭
启发介绍：

·要求学生了解气门油封功用及结构
5．气门油封

（1）气门油封的功用

·气门杆与气门导管孔需要润滑，机油又不能太多，否则机油消耗量增加

·为了控制和减少机油消耗量，现代汽车发动机装有气门油封

（2）气门油封的结构
简要介绍：

·要求学生了解气门弹簧功用及结构材料
6．气门弹簧

（1）气门弹簧的功用

·保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合。

·克服在气门开启时配气机构产生的惯性力

·使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离

（2）气门弹簧的工作条件及材料

1）工作条件

·承受交变载荷

·为保证其可靠的工作，应具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度

·避免弹簧锈蚀

·两端面必须磨光并与轴线垂直

2）材料

·优质冷拔弹簧钢丝如高碳锰钢、铬钒钢等并经热处理

·钢丝表面抛光处理

·表面镀锌、磷化

（3）气门弹簧结构（图4-11）

·等螺距圆柱形螺旋弹簧：会发生共振。防止共振发生。采取如下结构措施：

·变螺距气门弹簧：螺距小端向缸盖

顶面

·锥形气门弹簧：弹簧大端向缸盖顶面

·双气门弹簧：弹簧旋向相反

·气门弹簧振动阻尼器
图4-11：气门弹簧

重点讲解：
（二）气门传动组
简要回顾：

·要求学生了解气门传动组成
1．气门传动组组成

·凸轮轴下置式：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等

·凸轮轴顶置式：凸轮轴、挺柱、摇臂和摇臂轴等

·凸轮轴顶置直接驱动气门式：凸轮轴、挺柱等
重点介绍：
2．凸轮轴
·要求学生了解凸轮轴功用及要求
（1）凸轮轴的功用

·配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭

（2）凸轮轴的工作条件及材料

1）工作条件

·承受周期性的冲击载荷

·表面磨损比较严重

2）要求

·要求表面耐磨，足够韧性刚度

·由优质碳钢或合金钢锻造

·用合金铸铁或球墨铸铁铸造

·凸轮表面经热处理后磨光
·要求学生理解掌握凸轮轴结构及特点



图4-12：4缸发动机凸轮轴
（3）凸轮轴结构

·4缸发动机凸轮轴（图4-12）

图4-13：凸轮轮廓

·r0：实际基圆半径

·r′0：理论基圆半径

·AB/DE：缓冲段，气门运动速度小，防止强烈冲击

·BCD：工作段

·挺柱：A点开始升起，E点停止运动

·气门：最迟在B点开始升起，最早在D点完全关闭
1）凸轮轮廓（图4-13）

·控制进排气门开闭时刻、持续时间及开闭的速度

图4-14：同名凸轮的相对位置
2）同名凸轮的相对位置（图4-14）

·与凸轮轴的旋转方向、发动机点火顺序、气缸数、作功间隔角有关

①四缸机:

· 发火顺序：1-3-4-2

·作功间隔角：180°曲轴转角（90°凸轮轴转角）

·同名凸轮夹角：90°

②六缸机:

·发火顺序：1-5-3-6-2-4

·作功间隔角：120°曲轴转角（60°凸轮轴转角）

·同名凸轮夹角：60°

·要求学生理解凸轮轴传动机构定时记号与配气相位的关系



图4-15：凸轮轴传动机构定时记号
（4）凸轮轴传动机构定时记号（图4-15）

重点介绍：
3．挺柱
·要求学生了解挺柱功用及要求
（1）挺柱的功用

·是凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门

（2）挺柱的工作条件及材料

1）工作条件

·摩擦和磨损都相当严重

·承受凸轮侧向力而偏磨

2）材料

·挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑

·碳钢 合金钢 镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁
·要求学生理解掌握机械挺柱结构及特点



图4-16：机械挺柱的结构形式
（3）机械挺柱的结构形式（图4-16）

·要求学生了解减轻挺柱底面磨损的结构措施



图4-17：减轻挺柱底面磨损的结构措施
（4）减轻挺柱底面磨损的结构措施（图4-17）

·挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线

·凸轮工作面为锥角很小的锥面

·要求学生理解掌握液

压挺柱结构及特点



图4-18：液压挺柱的结构形式
（5）液压挺柱 （图4-18）

·零气门间隙

·结构复杂

·加工精度高

·磨损后无法调整，只能更换

重点介绍：
4．摇臂
·要求学生了解摇臂功用及要求
（1）摇臂的功用

·将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启

（2）摇臂的工作条件及材料

1）工作条件

·承受很大弯矩、足够强度、足够刚度、较小质量

2）材料

·锻钢、铸铁、铝合金
·要求学生理解掌握摇臂结构及特点



图4-19：摇臂结构
（3）摇臂结构（图4-19）

·与其他零部件的连接关系

启发分析：
二、可变配气正时及气门升程机构（雅阁VTEC）
·要求学生了解VTEC功用及组成



图4-20：VTEC组成
1．VTEC功用

·VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从而提高了发动机的动力性和经济性

2．VTEC组成（图4-20）

·要求学生理解分析VTEC工作原理
3．VTEC的工作原理
图4-21：低转速下VTEC原理
（1）低转速下VTEC原理（图4-21）

·正时活塞无油压作用

·同步活塞在图示位置

·主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动

·主进气门按正常的时间和高度开启

·辅助进气门由于辅助凸轮的高度小而稍稍打开，以防止燃油阻塞进气口

·中间进气摇臂由中间凸轮驱动，但对进气门的开启无任何作用

·进排气门重叠角和升程都较小，满足了低速工况的需要

图4-22：高转速下VTEC原理



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
（2）高转速下VTEC原理（图4-22）

·ECM输出控制信号，使VTEC电磁阀打开

·来自机油泵的油压作用于正时活塞，使正时活塞和同步活塞右移

·同步活塞将3个摇臂连锁，成为一体

·主、辅助进气摇臂均由中间凸轮驱动，从而改变了配气正时

·增大了进排气门重叠角和升程，适应了高速工况的需要

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 11 讲
题目：第五章 汽油机燃料供给系

第11讲 汽油机燃料供给系
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·汽油机供给系的组成

·汽油供给装置的结构

·简单化油器的构造原理

·可燃混合气形成的过程

·可燃混合气成分与汽油机性能的关系

能力点：

·了解汽油机供给系的组成及功用

·了解汽油供给装置的结构

·理解简单化油器的构造原理和可燃混合气形成的过程

·理解可燃混合气成分与汽油机性能的关系
本讲主要内容：

·汽油机供给系的组成

·汽油供给装置

·可燃混

合气的形成和简单化油器

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简单讲解汽油机供给系的组成、汽油供给装置

·启发分析可燃混合气形成的过程、简单化油器的构造原理

·重点讲解可燃混合气成分与汽油机性能的关系
教学重点： ·可燃混合气形成的过程

·可燃混合气成分与汽油机性能的关系
教学难点： ·可燃混合气成分与汽油机性能的关系
教学方法及手段：简要讲解、启发分析、重点分析、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简单讲解汽油机供给系的组成

·简单讲解汽油供给装置、

·启发分析可燃混合气形成的过程、简单化油器的构造原理

·重点讲解可燃混合气成分与汽油机性能的关系
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
由发动机总体结构导入汽油机燃料供给系

简要讲解：
一、汽油机供给系的组成
·要求学生了解汽油机供给系的功用
1．汽油机供给系的功用

·根据发动机工况配制合适的可燃混合气（按一定比例混合的汽油空气混合物），供给气缸

·将燃烧产物排至大气中
·要求学生了解化油器式发动机燃油供给系统组成



图5-1：化油器式发动机燃油供给系统组成
2．化油器式发动机燃油供给系统组成（图5-1）

·汽油供给装置：油箱（储存燃油），汽油泵 （泵油），油管（输送），汽油滤清器（清洁）

·空气供给装置：空气滤清器，轿车上进气消声器

·可燃混合气形成装置：化油器

·可燃混合气供给和废气排出装置：进气管，排气管，排气消声器

·要求学生了解汽油的使用性能指标
3．燃料—汽油的使用性能指标

·汽油的蒸发性：即容易蒸发的程度，对于所形成的混合气质量有很大的影响

·燃料的热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为44000KJ/kg。

·汽油的抗爆性（辛烷值）：指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力。汽油的抗爆性的好坏程度一般用辛烷值表示：辛烷值越高，抗暴性越好。发动机选用抗爆性较好的汽油，就可能采用较高的压缩比而不发生爆燃
简单讲解
二、汽油供给装置
·要求学生理

解掌握汽油供给装置组成



图5-2：汽油供给装置组成
1．汽油供给装置组成（图5-2）

·汽油箱、汽油泵、汽油滤清器

·要求学生了解汽油箱结构



图5-3：汽油箱
2．汽油箱（图5-3）

·通常由耐油硬塑料制成，装有油量传感器

·要求学生了解汽油滤清器功用及结构类型



图5-4：282型汽油滤清器
3．汽油滤清器

1）功用

·除去汽油中的杂质和水分，减少化油器和汽油泵等部件的故障

2）类型

·可拆式汽油滤清器：纸质滤芯、多孔陶瓷滤芯、金属片缝隙式和金属网式滤芯（图5-4：282型汽油滤清器）

·不可拆式汽油滤清器：定期更换总成，轿车多采用

·要求学生了解汽油泵功用及结构类型
4．汽油泵

1）功用

·将汽油从汽油箱吸出，经油管和汽油滤清器泵入化油器浮子室

2）分类
图5-5：机械驱动膜片式汽油泵
①机械驱动膜片式汽油泵（图5-5）

·凸轮轴偏心轮驱动，应有充分的供油能力，其最大供油量为发动机最大耗油量的6～8倍，有效地减小“气阻”现象

·工作过程：吸油过程，压油过程，供油稳压装置，自动调节供油量，手动泵油装置

图5-6：电动汽油泵
②电动汽油泵（图5-6）

·电磁式驱动机构

·供油机构

·供油稳压装置

·自动调节供油量装置

重点讲解：
三、可燃混合气的形成和简单化油器
·要求学生理解掌握可燃混合气成分的表示方法
1．可燃混合气成分的表示方法

（1）空燃比（符号R，多为欧美国家采用）

·概念：混合气中所含空气与燃料的质量比，亦即燃烧1kg燃料实际供给的空气质量

·理论上，1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气，对汽油机而言：

·R=14.7：称为理想混合气

·R>14.7：称为稀混合气

·R<14.7：称为浓混合气

（2）燃空比（符号λ，日本工业标准JIS所采用）

·空燃比的倒数，λ=1/R

（3）过量空气系数（符号α，中国及前苏联等采用）

·燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上1kg燃料完全燃烧所需的空气质量之比。

·α=1：称为理想混合气

·α>1：称为稀混合气

·α<1：称为浓混合气
·要求学生了解简单化油器的构造



图5-7：简单化油器的构造
2．简单化油器的构造（图5-7）

·燃油与空气混合部分：主要由阻风门、喉管、喷管、节气门等

·控制燃油油量部分：主要由针阀、浮子、浮子室等

启发分析：

·要求学生理解可燃混合气形成的过程
3．可燃混合气形成的过程

·当发动机工作时，空气的流速在喉管处最大、静压力最低，形成一定的真空度。因浮子室通大气，燃油从主喷管被吸出。吸出的燃料被高速空气流击碎，在一定温度下被雾化成微小的颗粒，和空气混合之后向下流动，形成可燃混合气。

可燃混合气流量的大小靠节气门调节。
重点分析：
4．可燃混合气的成分与汽油机性能的关系
·要求学生理解可燃混合气的成分对发动机性能的影响
（1）可燃混合气的成分对发动机性能的影响（图5-8）

·功率点与经济点并不对应。

·当α=1.11（经济混合气）时，燃油消耗率最低，经济性最好；

·当α=0.88（功率混合气）时，发动机输出功率最大；

·当α<0.88（混合气过浓）、α>1.05～1.15（混合气过稀）时，动力性、经济性均不理想；

·当α=0.88～1.11时，兼顾发动机的动力性、经济性较好；

·当α=1.3～1.4（火焰传播下限）时，发动机不能稳定运转，甚至缺火停转；

·当α=0.4～0.5（火焰传播上限）时，燃烧严重缺氧，使火焰不能传播。
图5-8：可燃混合气的成分对发动机性能的影响

·要求学生理解发动机各工况对可燃混合气成分的要求





归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
（2）发动机各工况对可燃混合气成分的要求

1）车用汽油机工作的特点

·工况（负荷和转速）变化范围大，而且有时变化非常迅速；

·发动机大部分时间在中等负荷下工作。

2）车用汽油机各种使用工况对混合气成分的要求

①稳定工况对混合气成分的要求

·怠速和小负荷工况 化油器提供的混合气必须较浓：怠速(n=400～800r/min)时α=0.6～0.8，小负荷时α=0.7～0.9；

·中等负荷工况 发动机大部分时间在中等负荷下工作，燃油经济性要求是首要的，化油器提供的混合气接近相应于燃油消耗率最小的α=1.0～1.15；

·大负荷和全负荷 达到全负荷之前的大负荷范围内，化油器提供的混合气应从以满足经济性要求为主逐渐转到以满足动力性要求为主；达到全负荷时，要求化油器能提供相应于最大功率的浓混合气α=0.85～0.95；

②过渡工况对混合气浓度的要求

·冷起动 发动机起动时转速极低（n=100r/min）,空气流速非常低，不能使汽油得到良好雾化，要求化油器提供给极浓的混合气α=0.4～0.6；

·暖机 化油器提供的混合气的α从起动时的极小值逐渐加大到稳定怠速所要求的数值；

·加速 加速时节气门突然加大，空气流量瞬时随之增加，致使混合气暂时过稀，不仅不能加速，发动机还可能熄火。化油器应能在节气门突然开大时，额外添加供油量，以便及时使混合气加浓到足够的程度；
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 12 讲
题目：第六章 电控汽油喷射系统

第12讲 电控汽油喷射系统概述与类型
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·汽油喷射技术的发展



·电控汽油喷射系统的分类

·电控汽油喷射系统的特点

·汽油喷射系统的基本类型

能力点：

·能够正确分析理解电控汽油喷射系统的特点

·具备判断电控汽油喷射系统不同类型的能力
本讲主要内容：

·汽油喷射系统概述

·电控汽油喷射系统基本类型

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·启发分析汽油喷射系统概述

·重点讲解电控汽油喷射系统基本类型
教学重点： ·电控汽油喷射系统的基本分类

·电控汽油喷射系统的特点
教学难点： ·电控汽油喷射系统的基本分类
教学方法及手段：导入、启发分析、对比讲解、重点讲解、归纳总结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（8课时）
·启发分析电控汽油喷射系统概述与类型

·重点讲解燃油供给系统构造与原理

·重点讲解空气供给系统构造与原理

·重点讲解电子控制系统构造与原理

·启发分析电控汽油喷射系统的功能
·汽车维修与营销专业（8课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）
·启发分析电控汽油喷射系统概述与类型

·其它内容在《汽车电子技术》课中重点讲解
·汽车电子技术专业 （2课时）
·启发分析电控汽油喷射系统概述与类型

·其它内容在《电喷发动机》课中重点讲解
本讲教学内容：
由化油器式燃料供给系导入

启发分析：
一、电控汽油喷射系统概述
·要求学生了解汽油喷射的基本概念
1．汽油喷射的基本概念

（1）汽油喷射

·一定数量和压力的汽油经过喷油器直接喷入气缸或进气歧管

（2）汽油喷射系统

·汽油喷射式发动机燃油供给装置的简称。包括：燃油系统、空气系统、控制系统
·对比化油器式发动机讲解其优点
2．汽油喷射的优点

·能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气

·供入各气缸内的混合气，分配均匀性较好

·提高了发动机充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩

·减少油耗和改善排放性

·发动机冷起动性和加速性较好
·要求学生了解汽油喷射的发展
3．汽油喷射的发展

·汽油喷射技术最初为航空发动机设计

·60年代前，大多采用机械式柱塞喷射泵

·60年代，欧美日制定严格的汽车排放法规

·70年代，各国制定汽车燃油经济性法规

·1967年，Bosch公司K-Jetronic机械式汽

油喷射系统，后改进为KE-Jetronic机电混合控制式

·60~70年代，电控汽油喷射经历了晶体管、集成电路和微机控制

·90年代后，电控汽油喷射已占统治地位
·要求学生理解掌握汽油喷射的分类
4．汽油喷射系统的分类
图6-1：按喷油器安装位置分类
（1）按喷油器安装位置（图6-1）

·单点喷射（SPI）：也称节气门体喷射（TBI）

·多点喷射（MPI）

图6-2：按喷射时序分类
（2）按喷射时序（图6-2）

·同时喷射：所有喷油器同时喷油

·分组喷射：两个喷油器同时喷油

·顺序喷射：按各缸进气行程的顺序轮流喷射

（3）按喷油方式

·连续喷射：多用于机械式或机电结合式汽油喷射系统，喷油量大小不取决于喷油器

·间歇喷射：广泛应用于现代电控汽油喷射系统， 喷油量大小取决于喷油器喷油阀开启时间

（4）按喷射部位

·缸内喷射：汽油直接喷射入气缸内（目前应用少）， 需要较高喷射压力（约3~5MPa），喷油器结构和布置比较复杂

·缸外喷射：将喷油器安装在进气管或歧管上，喷射压力低压（约0.20~0.35MPa）

（5）按控制装置

·机械式汽油喷射系统：汽油的计量是通过机械方式实现的。如Bosch公司K-Jetronic系统

·机电结合式汽油喷射系统：汽油的计量是通过机械和电液方式实现的。如Bosch公司KE-Jetronic系统

·电控式汽油喷射系统：汽油的计量是通过电控单元和电磁喷油器实现的。如Bosch公司Motronic系统

（6）按空气量检测方式

·直接测量式（压力型）：将歧管绝对压力和转速信号输送到ECU计算出进气量。如Bosch公司D-Jetronic系统

·间接测量式（流量型）：用空气流量计测量进气量。如Bosch公司L-Jetronic系统
重点讲解：
二、电控汽油喷射系统基本类型
·要求学生理解掌握Bosch公司Motronic系统组成及特点



图6-3：Bosch公司Motronic M3.8.2系统
1．Bosch公司Motronic M3.8.2系统（SANTANA 2000 GSi）（图6-3）

·热膜式空气流量计测量进气量

·无分电器电控点火系统

·节气门直动式怠速进气控制

·全电脑控制冷起动喷油

·要求学生理解掌握Bosch公司D-Jetronic系统组成及特点



图6-4：Bosch公司D-Jetronic系统
2．Bosch公司D-Jetronic系统（奔驰 280SE 丰田CROWN等）（图6-4）

·进气压力传感器测量进气量

·补充空气阀和怠速调节螺钉控制怠速进气（早期电控系统采用，后采用怠速控制阀）

·热时间开关控制冷起动喷油

·有分电器的电控点火系统

·要求学生理解掌握Bosch公司L-Jetronic系统组成及特点



图6-5：Bosch公司L-Jetronic系统
3．Bosch公司L-Jetronic系统（图6-5）

·空气流量计测量进气量

·补充空气阀和怠速调节螺钉控制怠速进气（早期电控系统采用，后采用怠速控制阀）



·热时间开关控制冷起动喷油

·有分电器的电控点火系统

·要求学生理解掌握Bosch Mono-Jetronic系统组成及特点



图6-6：Bosch公司Mono-Jetronic系统



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
4. Bosch公司Mono-Jetronic系统（图6-6）

·汽油单点喷射系统，喷射压力低，结构简单、成本低、工作可靠

·采用怠速控制阀控制怠速进气

·有分电器的电控点火系统

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 13 讲
题目：第六章 电控汽油喷射系统

第13讲 燃油供给系统
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·电动燃油泵的结构原理及控制过程

·燃油压力调节器的结构原理及控制过程

·喷油器的结构原理及控制过程

·冷起动喷油器的结构原理及控制过程

能力点：

·能够正确理解燃油供给系统主要元件的结构原理

·能够正确分析燃油供给系统主要元件的控制电路及控制过程
本讲主要内容：

·电动燃油泵

·燃油压力调节器

·喷油器

·冷起动喷油器和热时间开关

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·重点讲解电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器和热时间开关的结构原理

·启发分析电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器和热时间开关的控制电路及控制过程
教学重点： ·燃油供给系统主要元件的结构原理及控制过程
教学难点： ·燃油供给系统主要元件的控制电路及控制过程
教学方法及手段：导入、重点讲解、对比介绍、启发分析、对比分析、归纳总结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由电控燃油喷射系统组成导入燃油供给系统及功用



图6-7：燃油供给系统组成·燃油供给系统组成：燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器、油压脉冲衰减器等。（图6-7）

·燃油供给系统功用：供给喷油器一定压力的汽油，喷油器根据电脑指令喷油。

重点讲解：
一、电动燃油泵
重点介绍：
1．电动燃油泵结构与原理
·要求学生理解滚柱式电动汽油泵的结构与原理



图6-8：滚柱式电动汽油泵结构
（1）滚柱式电动汽油泵（图6-8）



1）工作过程

·转子偏心地安装在泵体内，滚柱装在转子的凹槽中。当转子旋转时，滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的

内表面上；同时在惯性力的作用下，滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧，从而形成若干个工作腔。

·在汽油泵工作过程中，进油口一侧的工作腔容积增大，成为低压吸油腔，汽油经进油口被吸入工作腔内。在出油口一侧的工作腔容积减小，成为高压油腔，高压汽油从压油腔经出油口流出。

·限压阀（溢流阀）的作用是当油压超过0.45MPa时开启，使汽油回流到进油口，以防止油压过高损坏汽油泵。

·在出油口处装设单向止回阀（出油阀），当发动机停机时，止回阀关闭，防止管路中的汽油倒流回汽油泵，借以保持管路中有一定的油压，目的是再起动发动机时比较容易。

2）特点

·运转噪声大、油压脉动大、泵内表面和转子易磨损
对比介绍：

·要求学生理解叶片式电动汽油泵的结构与原理



图6-9：叶片式电动汽油泵
（2）叶片式电动汽油泵（图6-9）



1）工作原理

·叶轮是一个圆形平板，在平板的圆周上加工有小槽，形成泵油叶片。

叶轮旋转时，小槽内的汽油随同叶轮一同高速旋转。由于离心力的作用，使出口处油压增高，而在进口处产生真空，从而使汽油从进口吸人，从出口排出

2）特点

·运转噪声小、泵油压力高、叶片磨损小、使用寿命长
启发分析：
2．电动燃油泵的控制
·要求学生分析理解燃油泵继电器控制电路及控制过程



图6-10：燃油泵继电器控制电路
（1）燃油泵继电器控制电路（图6-10）



·点火开关STA：起动机继电器闭合，同时ECU有STA信号，起动机起动。

·STA信号和NE信号输入ECU：Tr1接通，开路继电器闭合，燃油泵运转。

·起动或重负荷时：ECU中的Tr2断开，燃油泵继电器闭合，燃油泵高速运转；

·怠速或轻负荷时：ECU中的Tr2接通，燃油泵继电器断开，电流流过燃油泵电阻器，燃油泵低速运转
对比分析：

·要求学生分析理解燃油泵ECU控制电路及控制过程



图6-11：燃油泵ECU控制电路
（2）燃油泵ECU控制电路（图6-11）



·起动或重负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出高电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出高电压(约12V)，燃油泵高速运转

·怠速或轻负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出低电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出低电压(约9V)，燃油泵低速运转
对比分析：

·要求学生分析理解燃油泵开关控制电路及控制过程



图6-12：燃油泵开关控制电路
（3）燃油泵开关控制电路（图6-12）



·起动时：起动机继电器闭合，开路继电器线圈L1通电，开路继电器触点闭合，燃油泵运转。

·起动后正常运转：翼片式空气流量计中的翼片因进气气流转动，使燃油泵开关闭合，开路继电器线圈L2通电，开路继电器触点闭合

，燃油泵运转
重点讲解：
二、油压调节器
重点介绍：

·要求学生理解油压调节器功用、结构及工作过程
1．油压调节器功用

·喷油压力 = 供油压力–进气管压力 （使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定）

2．油压调节器结构及工作过程（图6-13）

·当进气管压力减小时，油压调节器中的膜片克服弹簧的弹力向上弯曲，回油阀口开启，汽油经回油口流回汽油箱，使燃油供给系统的压力下降，但两者的压差保持不变。

·当进气管压力增大，膜片向下弯曲，将回油阀口关闭，回油终止，燃油供给系统的压力增大，使两者的压差仍然保持不变。

·燃油供给系统的压力与进气管压力之差由油压调节器中的弹簧的弹力限定，调节弹簧预紧力即可改变两者的压力差，也就是改变喷油压力
图6-13：油压调节器结构及工作过程

启发分析：

·要求学生理解掌握油燃油压力控制过程及功用



图6-13：燃油压力控制
3．燃油压力控制（图6-13）



·改善高温起动性能：高温状态下起动发动机，ECU接收到冷却液的高温信号，便会接通VSV，将空气抽入压力调节器的膜片室，提高燃油压力，防止高温时的燃油气阻。

·高温起动后约90~120s，控制终止，燃油压力恢复正常。
重点讲解：
三、喷油器
·要求学生理解喷油器功用及类型
1．喷油器的功用

·按电控单元指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管内

2．喷油器的类型

·按喷油口结构：轴针式、孔式

·按线圈电阻值：高阻（13～16Ω）、低阻（2～3Ω）

·按用途分：MPI用、SPI用

·按燃料位置：上端供油式、侧面供油式
·要求学生理解掌握喷油器结构和工作原理



图6-14：喷油器的结构和工作原理
3．喷油器的结构和工作原理（图6-14）



·喷油器相当于电磁阀

·通电时电磁线圈产生电磁力，衔铁及针阀吸起，喷油器开启，汽油经喷孔喷入进气道或进气管

·断电时电磁力消失，衔铁及针阀在复位弹簧的作用下将喷孔封闭，喷油器停止喷油。

·喷油器的通电、断电由电控单元以电脉冲控制。

·喷油量由电脉冲宽度决定。脉冲宽度=喷油持续时间=喷油量

·一般针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间在2~l0ms范围内
·要求学生理解分析喷油器的三种控制电路
4．喷油器的控制电路

·顺序喷射控制电路

·分组喷射控制电路

·同时喷射控制电路
重点讲解：
四、冷起动喷嘴及热时间开关
·要求学生理解掌握冷起动喷油工作状态



图6-14：冷起动喷油工作状态
1．冷起动喷嘴功用

·当发动机低温起动时, 喷入附加汽油,以加浓混合气

2．冷起动喷油工作状态（图6-14）



（a）导通喷油状态 （b）断开不

喷油状态
·要求学生理解掌握热时间开关的工作
3．热时间开关

·当水温低于14°C时，触点闭合（视具体车型而异）

·当水温高于25°C时，触点断开（视具体车型而异）

·当反复起动时，热电丝发热，金属片保持弯曲，使触点始终断开，停止冷起动喷油，避免起动失败时混合气过浓
·要求学生理解掌握冷起动喷油的类型
4．冷起动喷油的类型

·热时间开关+冷起动喷嘴控制（早期常用）

·ECU+热时间开关+冷起动喷嘴控制

·ECU通过喷油器控制，取消了冷起动喷嘴
简要介绍：

·要求学生了解燃油分配管结构及功用



图6-15：燃油分配管
五、燃油分配管



·燃油分配管功用：将汽油均匀等压输送给各缸喷油器（图6-15）

·因其容积大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用

简要介绍：

·要求学生了解油压脉冲衰减器功用及原理



图6-16：油压脉冲衰减器



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
六、油压脉冲衰减器



1．油压脉冲衰减器功用

·衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统保持压力稳定

2．油压脉冲衰减器原理（图6-16）

·油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀，膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 14 讲
题目：第六章 电控汽油喷射系统

第14讲 空气供给系统
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·空气流量计的结构原理及控制过程

·进气绝对压力传感器的结构原理及控制过程

·怠速控制阀的结构原理及控制过程

·惯性增压进气系统的原理及控制过程

能力点：

·能够正确理解空气供给系统主要元件的结构原理

·能够正确分析空气供给系统主要元件的控制电路及控制过程
本讲主要内容：

·空气流量计

·进气绝对压力传感器

·怠速控制阀

·补充空气阀

·惯性增压进气系统

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·重点讲解空气流量计、进气绝对压力传感器、怠速控制阀的结构原理

·启发分析空气流量计、进气绝对压力传感器、怠速控制阀的控制电路及控制过程

·简单讲解补充空气阀、惯性增压进气系统
教学重点： ·空气供给系统主要元件的结构原理及控制过程
教学难点： ·空气供给系统主要元件的控制电路及控制过程
教学方法及手段：导入、重点讲解、对比介绍、启发分析、对比分析、归纳总结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教

程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置





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本讲教学内容：
由电控燃油喷射系统组成导入空气供给系统
·空气供给系统功用：供给与发动机负荷相适应的清洁空气，直接和间接计量空气质量，与喷油器喷出的汽油形成最佳混合气。

·空气供给系统组成：空气计量装置（空气流量计或进气压力传感器）、怠速控制阀、补充空气阀、惯性增压进气系统、节气门位置传感器、进气温度传感器等（后两个传感器在下讲介绍）。
图6-17：L-Jetronic空气供给系统
·L-Jetronic空气供给系统（图6-17）

图6-18：D-Jetronic空气供给系统
·D-Jetronic空气供给系统（图6-18）

重点讲解：
一、 空气流量计
简单介绍：

·要求学生了解翼片式空气流量计主要结构、工作原理及控制电路
1．翼片式空气流量计

（1）结构及功能（图6-19）

·为体积流量型，六七十年代较为流行

·缓冲片（视频）：缓冲室内空气对缓冲片的阻尼作用，使翼片转动平稳

·旁通空气调节螺钉：调节怠速时旁通空气量的大小，从而调节怠速混合气的成分

·电位计：将翼片转动的角度转换为电信号

（2）工作原理

·翼片全关时，没有进气量，产生电压信号最强

·翼片打开时，进气量由小变大，产生电压信号有强变弱

·翼片全开时，进气量最大，产生电压信号最弱
图6-19：翼片式空气流量计结构

图6-20：早期凌志ES300发动机翼片式空气流量计控制电路
（3）控制电路（图6-20）

·下图为早期凌志ES300发动机翼片式空气流量计，集成有三个元件

·空气流量计：VC（电源）、VS（空气流量信号）、E2（接地）

·进气温度传感器：THA（温度信号）、E1（接地）

·燃油泵开关

对比介绍：

·要求学生理解掌握光电式卡门漩涡式空气流量计主要结构、工作原理及控制电路



图6-21：光电式卡门漩涡式空气流量计结构原理
2．卡门漩涡式空气流量计

（1）光电式

1）结构与原理（图6-21）

·卡门漩涡原理：流体流过涡流发生体时，流体会产生系列漩涡，且漩涡频率与流体流速成正比。

·光电式传感器：由发光二极管、振动反光镜、光敏三极管组成。漩涡频率通过压力孔使振动反光镜振动，光敏三极管接受因振动产生变化的光能，转化为脉冲电压信号，该脉冲信号与漩涡频率成正比

图6-22：光电式卡门漩涡式空气流量计控制电路及接口
2）控制电路（图6-22）

·图中某款车型卡门漩涡式空气流量计，集成有二个元件

·空气流量计：V1（电源）、V2（空气流量信号）、E（接地）

·进气温度传感器：ATS（温度信号）、E1（接地）

·要求学

生理解掌握超声波式卡门漩涡式空气流量计主要结构、工作原理及控制电路



图6-23：超声波式卡门漩涡式空气流量计结构与原理
（2）超声波式（图6-23）

·超声波式传感器：由超声波发射器、超声波接受器组成。漩涡频率使超声波发射器产生的超声波发生变化，超声波接受器接受该超声波转化为脉冲电压信号，该脉冲信号与漩涡频率成正比

重点介绍：

·要求学生理解掌握热线式空气流量计主要结构、工作原理及控制电路



图6-24：热线式空气流量计组成
3.热线式空气流量计

（1）组成（图6-24）

·一般还带有自洁电路：熄火后自动加热帕丝1000°C维持1s，烧掉帕丝上的灰尘



图6-25：热线式空气流量计工作原理
（2）工作原理（图6-25）

·控制电路自动控制电桥平衡

·当进气量越大，因进气的散热使帕热丝电阻减小，电桥平衡受到破坏。控制电路自动增大电流，增大帕热丝电阻使电桥重新恢复平衡。因电路中电流的增大，使精密电阻的电位增大。该电位与进气量成正比，作为进气量信号电压传输给发动机ECU

图6-26：热线式空气流量计控制电路
（3）控制电路（图6-26）

·下图为凌志LS400发动机热线式空气流量计原车电路图

·空气流量计：VG（空气流量信号）、EVG（接地）

对比介绍：

·要求学生理解掌握热膜式空气流量计主要结构、工作原理及控制电路



图6-27：热膜式空气流量计组成
4.热膜式空气流量计

（1）组成及原理（图6-27）

·工作原理：与热线式相同

·热膜：帕金属片固定在树脂薄膜上。优点是提高可靠性和耐用性，不粘附灰尘

图6-28：热膜式空气流量计控制电路
（2）控制电路（图6-28）

·图为桑塔纳2000AJR发动机热膜式空气流量计原车电路图

·空气流量计：端子2（电源12V）、端子4（参考电压5V）、端子5和3（空气流量信号与接地）

比较四种空气流量计：
5．四种空气流量计的比较

·二十世纪七十年代，翼片式空气流量计在电子控制汽油喷射系统上应用较广。这种空气流量计结构简单，价格便宜，且具有良好的可靠性。但翼片式空气流量计也存在一些缺点，如体积大、不便于安装、急加速响应滞后较长、进气阻力较大以及需要补偿大气压力和温度的变化等。

·为了克服这些缺点，80年代初相继出现了热线式、热膜式和卡门旋涡式等空气流量计。尤其是热线式和热膜式空气流量计能测出空气质量流量，避免了海拔高度引起的误差，再加上该空气流量计响应时间短，测量精度高。因此，已成为现代汽车电子汽油喷射系统较流行的空气流量计。
重点讲解：
二、进气压力传感器
重点介绍：

·要求学生理解掌握半导体压

敏电阻型进气压力传感器主要结构、工作原理及控制电路



图6-29：半导体压敏电阻型结构示意图
1．半导体压敏电阻型

（1）结构示意图（图6-29）

·主要特点：尺寸小、精度高、成本低，响应速度快，输出信号与进气歧管绝对压力呈线性关系，测量精度基本不受温度的影响

图6-30：半导体压敏电阻型工作原理
（2）工作原理（图6-30）

·进气歧管压力越高（真空度越低）→硅膜片变形越大→应变电阻变化越大→电信号放大输出给发动机ECU

图6-31：半导体压敏电阻型控制电路
（3）控制电路（图6-31）

·图为皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机进气压力传感器电路图

·进气压力传感器：端子VCC（电源5V）、端子PIM（进气压力信号电压）、端子E2（传感器接地）

对比介绍：

·要求学生理解掌握真空膜盒型进气压力传感器主要结构、工作原理及控制电路



图6-32：真空膜盒型结构
2．真空膜盒型

（1）结构（图6-32）

图6-33：真空膜盒型工作原理
（2）工作原理（图6-33）

·电感式传感器（线性变化压差变压器）：进气歧管压力变化→铁芯移动→输出信号电压变化→输送给发动机ECU

重点讲解：
三、怠速控制阀
简单介绍：

·要求学生了解旁通空气式和节气门直动式怠速进气量的控制方法



图6-34：旁通空气式怠速控制
1．怠速进气量的控制方法

（1）旁通空气式（图6-34）

1）特点

·怠速时，节气门完全关闭，怠速进气量由怠速控制阀控制的旁通空气道提供

2）怠速控制阀的类型

·步进电机型

·旋转电磁阀型

·占空比控制电磁阀型

·开关控制电磁阀型

图6-35：节气门直动式怠速控制
（2）节气门直动式（图6-35）

·怠速进气量由节气门较小的开度提供，不设旁通空气道。节气门在怠速状态的开度大小由发动机ECU通过怠速电机控制

重点介绍：

·要求学生理解掌握步进电机型怠速控制阀组成、原理、控制电路



图6-36：步进电机型怠速控制阀组成
2．步进电机型怠速控制阀

（1）组成（图6-36）

图6-37：步进工作原理
（2）步进工作原理（图6-37）

·定子相线按1-2-3-4顺序搭铁，定子N极逆时针移动，转子逆时针步进

·定子相线按1-4-3-2顺序搭铁，定子N极顺时针移动，转子顺时针步进

·转子转动一圈分为4个步级进行，每级步进90°



图6-38：丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程
（3）丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程（图6-38）

·转子八对磁极

·定子A、B各16个爪极，定子线圈A的两组线圈与定子线圈B的两组线圈反极性，定子共分为32个磁极爪

·步进一个爪极转角11.25°，步进32步转子转一圈，丰田车系步进电机0~125步。

图6-39：步进电机

定子绕组控制电路
（4）定子绕组控制电路（图6-39）

对比介绍：

·要求学生理解掌握占空比控制电磁阀型怠速控制阀原理



图6-40：占空比控制电磁阀型工作原理
3．占空比控制电磁阀型

（1）工作原理（图6-40）

·是一个比例电磁阀：占空比大，驱动电流大，电磁吸力大，怠速控制阀开度大

（2）占空比

简单介绍：

·要求学生了解补充空气阀的功用及工作过程
四、补充空气阀

1.功用

·提高冷起动怠速，加快暖机预热过程，增加暖机过程中所需的空气量，也称高怠速控制

·发动机完成暖机后，通过辅助空气阀的空气被自动切断，恢复正常怠速

·现代发动机集中管理系统，高怠速控制由怠速控制阀完成
图6-41：石腊式补充空气阀
2．石腊式补充空气阀（图6-41）

·当冷却液温度>80℃时，阀门完全关闭



（a）怠速状态 （b）热起后状态
图6-42：双金属片式补充空气阀
3．双金属片式补充空气阀（图6-42）

（1）怠速状态

·双金属片的动作由加热线圈通电时间或发动机水温决定

·当水温<-20℃时，阀门全开

·当水温>60℃时，阀门全闭

（2）热起后状态



（a）怠速状态 （b）热起后状态
简单介绍：

·要求学生理解惯性增压进气系统功用及工作过程



图6-43：惯性增压进气系统的组成



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
五、惯性增压进气系统

1．组成与功用（图6-43）

功用：利用进气气流惯性所形成的压力波来提高充气效率



2.工作过程

（1）发动机中低速时：ECU控制VSV断电关闭，IACV关闭，脉动压力波传递长度增大，形成低速惯性增压效果

（2）发动机高速时：ECU控制VSV通电打开， IACV打开，脉动压力波传递长度缩短，形成高速惯性增压效果
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 15 讲
题目：第六章 电控汽油喷射系统

第15讲 电子控制系统
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·节气门位置传感器的结构原理及控制过程

·进气和冷却液温度传感器的结构原理及控制过程

·曲轴转速和位置传感器的结构原理及控制过程

·氧传感器及爆震传感器的结构原理及控制过程

能力点：

·能够正确理解电子控制系统主要元件的结构原理

·能够正确分析电子控制系统主要元件的控制电路及控制过程
本讲主要内容：

·节气门位置传感器

·进气温度传感器

·冷却液温度传感器

·曲轴转速与位置传感器

·氧传感器

·爆震传感器

·电子控制器

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（

2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·重点讲解电子控制系统主要元件的结构原理

·启发分析电子控制系统主要元件的控制电路及控制过程
教学重点： ·电子控制系统主要元件的结构原理及控制过程
教学难点： ·电子控制系统主要元件的控制电路及控制过程
教学方法及手段：导入、重点讲解、对比介绍、简单介绍、对比分析、归纳总结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由电控燃油喷射系统组成导入电子控制系统



如图6-44：电子控制系统组成
·电子控制系统由传感器、电子控制器、执行器组成（如图6-44）

·部分传感器和执行器在有关章节中讲授，注意衔接。

重点讲解：
一、节气门位置传感器
·要求学生了解节气门位置传感器功能及类型
1．功能及类型

（1）功能

·检测节气门开度转换为电压信号传递给ECU

·判定发动机运转工况的依据

（2）类型

·线性输出型(滑动电阻式)

·开关量输出型(触点式)
重点介绍：

·要求学生理解掌握线性输出型节气门位置传感器结构原理与控制电路
2．线性输出型

（1）结构和原理（图6-45a）

·VCC：传感器电源端子。由ECU提供

·VTA：节气门开度信号端子。节气门开度越大，VTA-E2间电阻越大，开度电压信号越大

·IDL：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合；节气门打开时，怠速开关断开

·E2：传感器通过ECU接地

（2）输出特性（图6-45b）

·输出电压随节气门开度的增大而线性增大

·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态

（3）控制电路（图6-45c）

·VTA信号：节气门由关闭逐渐开大，在0~5V间变化

·IDL信号：怠速时0V，节气门打开时12V
图6-5：线性输出型节气门位置传感器

（a）结构和原理 （b）输出特性 （c）控制电路
对比介绍：

·要求学生了解开关量输出型节气门位置传感器结构原理与控制电路



图6-46：开关量输出型节气门位置传感器结构与原理
3．开关量输出型

（1）结构与原理（图6-46）



（a）怠速工况 （b）大负荷工况

（2）输出特性（图6-47a）

·传感器有开和关两种信号

·怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态

·全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态

（3）控制电路（图6-47b）

（4）带ACC信号输出的开关量输出型（图6-47c）

·怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠速触点闭合，减速状态

·加减速检

测触点闭合，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合/断开，急加速工况

·大负荷触点闭合，大负荷工况

·加减速检测触点断开，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合/断开，减速工况
图6-46：开关量输出型节气门位置传感器输出特性及控制电路

（a）输出特性 （b）控制电路 （c）带ACC信号结构原理
重点讲解：

·要求学生理解掌握进气温度传感器原理及控制电路
二、进气温度传感器



1．功能与结构（图6-48a）

·检测进气温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量修正信号，获得最佳空燃比

·热敏电阻传感器

2．工作原理（图6-48b）

·负温度系数热敏电阻特性：进气温度升高，热敏电阻值降低

3．控制电路（图6-48c）

·THA信号：进气温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THA信号电压减小

·E2：传感器接地
图6-48：进气温度传感器


（a）结构 （b）特性曲线 （c）控制电路
对比介绍：

·要求学生理解掌握冷却液温度传感器原理及控制电路



图6-49：冷却液传感器控制电路三、冷却液温度传感器



1．功能

·检测冷却液温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量、点火正时的修正信号

2．结构与原理

·热敏电阻传感器

·负温度系数热敏电阻特性：冷却液温度升高，热敏电阻值降低

3．控制电路（图6-49）

·THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小

·E2：传感器接地

重点讲解：
四、曲轴/凸轮轴位置和转速传感器
·要求学生了解曲轴/凸轮轴位置和转速传感器功能及类型
1．功用、类型及位置

·功用：检测发动机上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时

·类型：磁电式、光电式、霍尔式

·位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内
重点介绍：

·要求学生理解掌握磁电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器结构原理与控制电路



图6-50：磁电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器结构与原理
2．磁电式

（1）结构与原理（图6-50）

·丰田TCCS系统，位于分电器内

·利用转子旋转使磁通量变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势信号，将此信号放大后，送入电脑

图6-51：发动机转速（Ne）信号
（2）发动机转速（Ne）信号（图6-51）



·曲轴转角1°信号=30°转角时间/30等分

·发动机转速：Ne信号以2个脉冲时间（曲轴60°）为基准计算和检测
图6-52：曲轴位置（G）信号
（3）曲轴位置（G）信号（图6-52）



·G信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置。G1为第6缸压缩上止点前10°，G2为第1缸压缩上止点前10°

·G信号：ECU利用Ne信号计算曲轴转角的基准信号

图6-53：磁电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器控制电路
（4）控制电路（图6-53）

·G1-G-：第6缸上止点位置电脉冲信号

·G2-G-：第1缸上止点位置电脉冲信号

·Ne-G-：曲轴转速电脉冲信号

对比分析：

·要求学生理解掌握光电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器结构原理与控制电路



图6-54：光电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器结构与原理
3．光电式

（1）结构与原理（图6-54）

·NISSAN公司，位于分电器内

·利用发光二极管，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号

图6-55：1°和120°信号
（2）1°和120°信号（图6-55）

·曲轴1°信号：供ECU计算曲轴转角和发动机转速

·曲轴120°信号：供ECU确认活塞上止点(前70°)位置

图6-56：光电式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器控制电路
（3）控制电路（图6-56）

对比分析：

·要求学生理解掌握霍尔式曲轴/凸轮轴位置和转速传感器结构原理与控制电路



图6-57：霍尔效应原理
3．霍尔式

·利用霍尔效应原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号。

·霍尔效应原理（图6-57）

（a）叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压

（b）叶片离开空气隙，产生霍尔电压



（a） （b）
重点介绍：

·要求学生理解掌握触发叶片式霍尔传感器结构和输出信号



图6-58：信号轮
（1）触发叶片式（GM公司）

1）结构型式（图6-58）

·外信号轮：均布18个叶片和窗口，宽度10°弧长

·内信号轮：3个叶片宽度100°、90°、110°弧长；3个窗口宽度20°、30°、10°弧长。

图6-59：输出信号
2）输出信号（图6-59）

·18X信号：一个脉冲为20 °/20等份= 1°信号—控制点火时刻

·3X信号：120°信号—判断气缸和点火时刻基准信号

·100°弧长触发叶片前沿：1、4缸上止点前75 °

·90°弧长触发叶片前沿：3、6缸上止点前75 °

·110°弧长触发叶片前沿：2、5缸上止点前75 °

对比介绍：

·要求学生理解掌握触发轮齿式霍尔传感器结构和控制电路



图6-60：触发轮齿式霍尔传感器
（2）触发轮齿式（克莱斯勒公司）

1）结构型式（四缸发动机飞轮壳）（图6-60a）

·轮槽通过时：霍尔效应输出高电位（5V）

·轮齿通过时：霍尔效应输出低电位（0.3V）

·第4个槽脉冲下降沿：活塞上止点前(TDC)4°

·1组4个脉冲信号：1、4缸接近上止点

·另1组4个脉冲信号：2、3缸接近上止点

2）控制电路（图6-60b）

·CPS信号：确定活塞上止点和发动机转速 ；但并不知道有哪两个缸的活塞

接近上止点，

·同步信号传感器：装在分电器内，协助传感器判缸。



（a）结构型式 （b）控制电路
对比介绍：

·要求学生理解掌握同步信号霍尔传感器结构和控制电路



图6-61：同步信号霍尔传感器
（3）同步信号传感器（霍尔式）

1）结构型式（四缸发动机分电器内）（图6-61a）

·脉冲环前沿通过时：产生5V高电压

·脉冲环后沿离开时：产生0V信号电压

·分电器旋转一周：高低电位各占180°（曲轴转角360°）

2）控制电路（图6-61b）

·产生5V电压信号时：表示下一个到达上止点的是1、4缸，1缸为压缩行程，4缸为排气行程。

·产生0V电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是1、4缸，但气缸工作行程与前述相反。



（a）结构型式 （b）控制电路
重点讲解：
五、氧传感器
·要求学生了解氧传感器功能及类型
1．功用与类型

·功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。氧传感器测定排气中氧浓度信号，发动机ECU据此信号反馈修正喷油量，控制空燃比收敛于理论值，使三元催化转换器效果最佳。氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态

·类型：氧化锆式（应用最多）和氧化钛式
重点介绍：

·要求学生理解掌握氧化锆式氧传感器结构原理与控制电路



图6-62：氧化锆式氧传感器结构
2．氧化锆式

（1）结构型式（图6-62）

·锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管

·锆管内侧：大气

·锆管外侧：排气

·锆管元件：微电池

图6-63：氧化锆式氧传感器原理与输出信号
（2）工作原理（图6-63a）

·混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较低

·混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较高

（3）输出电压信号特点（图6-63b）

·氧传感器电压在λ =1（理论空燃比14.7）时突变： λ>1时输出电压几乎为0 ，λ< 1时输出电压接近1V

·反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动：故氧传感器输出电压在0.1~0.9V之间不断变化，如果变化过缓或不变则表明存在故障



（a）工作原理 （b）输出电压信号
图6-64：氧化锆式氧传感器的加热器和控制电路
（4）带加热器的氧传感器原理（图6-64a）

·氧传感器输出信号与工作温度有关： 早期通过排气加热，发动机起动数分钟后才能工作

·带加热器的氧传感器，起动后20~30s内工作

（5）控制电路（图6-64b）

·OX端子：产生氧传感器信号电压

·HT端子：控制加热丝电路通断



（a）加热器 （b）控制电路
对比介绍：

·要求学生了解氧化钛式氧传

感器结构原理与控制电路



图6-65：氧化钛氧传感器的结构与控制电路
3．氧化钛式

（1）结构型式（图6-65a）

·又称电阻型氧传感器：氧化钛常温下为高电阻半导体，一旦缺氧，电阻随之减小

·也有电加热器：保证传感器工作温度不变

（2）控制电路（图6-65b）

·与ECU连接的输出端子电压：0.1~0.9V

·混合气稀：输出电压高于参考电压

·混合气浓：输出电压低于参考电压



（a）结构 （b）控制电路
重点讲解：
六、爆震传感器
·要求学生了解爆震传感器功能及类型
1．功用与类型

·功用：检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU，判定有无爆震及爆震强弱，推迟点火提前角

·类型：磁致伸缩式和压电式
重点介绍：

·要求学生理解掌握压电式爆震传感器结构原理与控制电路



图6-66：压电式爆震传感器
2．压电式

（1）结构原理（图6-66a）

·压电效应：当缸体振动时，配重受振动影响产生加速度，压电元件受到加速度惯性力的作用而产生电压信号

（2）输出特性（图6-66b）



（a）结构原理 （b）控制电路
对比介绍：

·要求学生了解磁致伸缩式爆震传感器结构原理与控制电路



图6-67：磁致伸缩式爆震传感器
3．磁致伸缩式（图6-67）

·缸体出现振动时，传感器在7kHz左右处产生共振，铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在绕组中产生感应电动势

图6-68：爆震传感器控制电路
4．控制电路（图6-68）

简单讲解：

·要求学生了解电子单元组成及工作过程



图6-69：电子单元组成



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
七、电子单元（ECU）



1．电子单元组成（图6-69）



2．电子单元工作过程

·从传感器来的信号，首先进入输入回路，对具体信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过A/D转换，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。

·大多数信息，暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储在ROM中的参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之进行比较。

·CPU对这些数据比较运算后，作出决定并发出输出指令信号，经I/O接口，必要的信号还经D/A转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。例如喷油器驱动信号，通过控制喷油正时和喷油脉宽，完成控制喷油功能。
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 16 讲
题目：第六章 电控汽油喷射系统


第16讲 电控汽油喷射系统的功能
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·喷油正时控制功能

·喷油量控制功能

·燃油停供控制功能

能力点：

·能够正确理解喷油正时控制功能

·能够正确理解喷油量控制功能
本讲主要内容：

·喷油正时控制

·喷油量控制

·燃油停供控制

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·重点讲解喷油正时控制、喷油量控制

·启发分析燃油停供控制
教学重点： ·喷油正时控制

·喷油量控制
教学难点： ·喷油正时控制

·喷油量控制
教学方法及手段：导入、重点讲解、对比介绍、启发分析、归纳总结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由化油器汽油喷射系统控制导入电控汽油喷射系统的控制
·电控汽油喷射系统的控制功能包括喷油正时控制、喷油量控制、燃油停供控制和燃油泵控制。其中燃油泵控制已在燃油供给系统中讲解。
重点讲解：
一、喷油正时控制

·喷油正时控制包括同步喷油正时控制和异步喷油正时控制
重点介绍



·要求学生理解掌握顺序喷射正时控制



图6-70：顺序喷射控制电路
1．同步喷油正时控制

（1）顺序喷射正时控制

1）顺序喷射控制电路（四缸发动机）（图6-70）

·喷油器驱动回路数与气缸数目相等

图6-71：顺序喷射喷油正时
2）顺序喷射喷油正时（图6-71）

·可以设立最佳喷油时间，对混合气形成有利

·喷油正时在排气上止点前60~70°

·控制软件复杂

对比介绍

·要求学生理解掌握分组喷射正时控制



图6-72：分组喷射控制电路
（2）分组喷射正时控制

1）分组喷射控制电路（图6-72）

·喷油器分为2组（四缸机）或3组（六缸机）

·ECU用2路或3路控制电路控制各组喷油器

图6-73：分组喷射喷油正时
2）分组喷射喷油正时（图6-73）

·以各组最先进入作功行程的气缸为基准

·每个工作循环各组均喷射1次（或2次）

对比介绍

·要求学生理解掌握同时喷射正时控制



图6-74：同时喷射控制电路
（3）同时喷射正时控制

1）同时喷射控制电路（图6-74）

·ECU控制各缸喷油器同时喷油

·喷油正时与发动机工作过程没有联系

图6-75：同时喷射喷油正时
2）同时喷射喷油正时（图6-75）

·每个工作循环同时喷油2次

·各缸喷油时间不可能最佳，混合气质量不一致

·电路结构与软件较简单，早期多采用



启发分析：

·启发学生理解起动时、加速时异步喷油正时控制
2．异步喷油正时控制

（1）起动时异步喷油正时控制

·起动时，为改善起动性能，除同步喷油外，还增加一次异步喷油

·在起动开关（STA）处于接通状态时，ECU接收到第一个G信号后，接收到第一个Ne信号时，开始进行起动时的异步喷射

（2）加速时异步喷油正时控制

·由怠速过渡到起步时，为改善起步加速性能，ECU接受到IDL信号从接通到断开时，增加一次固定量的喷油

·（有些发动机）ECU接受到IDL信号从接通到断开后，检测到第一个Ne信号时，增加一次固定量的喷油

·（有些发动机）当节气门突然开启或进气量突然增加时（急加速），增加异步喷油
重点讲解：

·要求学生了解喷油量控制概念及分类
二、喷油量控制



·喷油量控制即控制喷油时间，分同步喷射喷油时间控制和异步喷射喷油时间控制

·同步喷射喷油时间控制又分为起动时喷油时间控制和起动后喷油时间控制两种模式

·异步喷射喷油时间控制又分为起动异步喷油时间控制和加速异步喷油时间控制两种模式。每次异步喷油都为固定喷油量
重点介绍

·要求学生理解掌握起动时的同步喷油量控制内容



图6-76：起动时的同步喷油量控制
1．起动时的同步喷油量控制

·起动时的喷油量由起动时的基本喷油时间和进气温度修正和电压修正决定（图6-76）

·要求学生理解掌握起动时的基本喷油时间和控制信号



图6-77：起动时的基本喷油时间
（1）起动时的基本喷油时间（图6-77）

1）起动时的基本喷油时间

·由ECU内存的冷却液温度—喷油时间曲线确定



2）控制信号

·点火开关STA挡

·THW信号

·转速低于规定值
·要求学生理解掌握起动喷油时间的进气温度修正和电压修正内容



图6-78：起动喷油时间的电压修正
（2）进气温度修正（图6-76）

·根据THA信号修正喷油时间（TA）—延长或缩短，起动时进气温度低时延长，进气温度高时缩短

（3）电压修正（图6-78）

·实际喷油时刻晚于ECU发出喷油指令时刻，会使喷油量不足

·蓄电池电压越低，喷油滞后时间越长，电压修正喷油时间（TB）越长

重点介绍：

·要求学生理解掌握起动后喷油持续时间控制
2．起动后的同步喷油量控制

·发动机起动后转速超过预定值，ECU确定的喷油持续时间：=起动后基本喷油时间×喷油修正系数＋电压修正值
·要求学生理解掌握起动后基本喷油时间



图6-79：D型EFI中的基本喷油时间三维图（三元MAP图）
（1）起动后基本喷油时间

1）D型EFI中（图6-79）

·起动后基本喷油时间由ECU内存的基本喷油时间三维图（三元MAP图）确定

·控制信号：Ne信号（

转速）和PIM信号（进气管压力）



2）L型EFI中

·起动后基本喷油时间由ECU内存的实现既定空燃比（理论空燃比14.7:1 ）所需的喷射时间确定

·控制信号：Ne信号（转速）和Vs信号（空气流量计）
·要求学生理解掌握起动后各工况下喷油量修正



图6-80：暖机加浓修正
（2）起动后各工况下喷油量修正

1）起动后加浓修正

·发动机ECU根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。使发动机保持稳定运转

·控制信号：点火开关由STA转到ON、转速已达到或超过预定值、冷却液温度THW信号

2）暖机加浓修正（图6-80）

·发动机温度较低时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给较浓混合气

·根据水温确定暖机加浓修正值，当水温上升为正常值后，暖机修正趋于零

·暖机加浓还受IDL信号控制，怠速触点接通或断开时，转速不同，喷油时间有少量变化

·控制信号：达到正常工作温度之前、冷却液温度THW信号、怠速信号（IDL信号）

图6-81：进气温度修正
3）进气温度修正（图6-81）

·发动机进气温度影响进气密度，ECU根据进气温度传感器提供的进气温度信号，对喷油时间进行修正

·最大修正量约为10%

4）大负荷工况喷油量修正

·发动机在中小负荷工况下运转时，在保持排放性能的前提下，尽量提供经济混合气，以使油耗达到最低

·发动机在大负荷工况下运转时，要求使用较浓的功率混合气以获得大功率，ECU根据发动机负荷修正喷油时间

·大负荷的喷油加浓量约为正常喷油量的10%~30%（空燃比保持在12.5︰1）

·控制信号：进气管压力传感器PIM信号或空气流量计Vs信号、全负荷PSW信号或节气门开度VTA信号。ECU接受以上信号判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间

5）过渡工况喷油量修正

·发动机在过渡工况（加速或减速）下运行时，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要适当修正喷油时间

·控制信号：PIM或Vs信号、Ne信号、SPD信号（车速信号）、VTA信号（节气门开度）、NSW信号（空档起动开关）。ECU接受以上信号判断发动机过渡状况，对喷油时间进行修正
图6-82：怠速稳定性修正
6）怠速稳定性修正（仅D系统）（图6-82）

·进气管绝对压力在过渡工况时，相对于发动机转速的变化将产生滞后

·节气门之后进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长，怠速越不稳定

·进气管压力变动，发动机转矩也变动。由于压力较转速滞后，转矩也较转速滞后：怠速转速上升时转矩也上升，怠速转速下降时转矩也下降，造成怠速运转不稳定

·控制信号：PIM信号、Ne信号

启

发分析：



·要求学生理解减速断油控制



图6-83：减速断油控制
三、燃油停供控制



1．减速断油控制（图6-83）

·发动机高速运行下，节气门突然关闭为汽车减速工况，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，避免混合气过浓、燃油经济性和排放变坏

·当发动机转速降至预设转速时又恢复正常喷油

·要求学生理解限速断油



图6-84：限速断油控制



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
2．限速断油控制（图6-84）

·发动机加速时，发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速

·当发动机转速降至预设转速时又恢复正常喷油

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 17 讲
题目：第七章 柴油机燃料供给系

第17讲 柴油机供给系组成及喷油器
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·柴油机供给系的组成及功用

·柴油的使用特性

·柴油机混合气的形成及燃烧

·柴油机燃烧室

·喷油器的结构

能力点：

·具备识别汽油机供给系各组成部分的能力

·理解柴油机混合气的形成及燃烧

·了解柴油机燃烧室

·掌握喷油器的结构与工作原理
本讲主要内容：

·柴油机供给系的组成及功用

·柴油的使用特性

·柴油机混合气的形成及燃烧

·柴油机燃烧室

·喷油器的结构与工作原理

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·启发分析柴油机供给系的组成及功用、柴油机混合气的形成及燃烧

·简单介绍柴油的使用特性、柴油机燃烧室

·重点讲解喷油器的结构与工作原理
教学重点： ·柴油机供给系的组成及燃油供给路线

·喷油器的结构与工作原理
教学难点： ·柴油机混合气的形成特点及燃烧过程
教学方法及手段：导入、简单介绍、启发分析、重点讲解、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（8课时）
·简单介绍柴油机供给系的组成及功用

·重点讲解喷油器的结构与工作原理

·重点讲解喷油泵的结构与工作原理

·重点讲解调速器的结构与工作原理

·简单介绍供给系辅助装置

·启发分析柴油机电控喷射

技术
·汽车维修与营销专业（8课时）

·汽车制造与维修专业（6课时）
·简单介绍柴油机供给系的组成及功用

·重点讲解喷油器的结构与工作原理

·重点讲解喷油泵的结构与工作原理

·重点讲解调速器的结构与工作原理

·简单介绍供给系辅助装置

·简单介绍电控柴油喷射技术概述（详细内容在《汽车电子技术》或《电喷发动机》课中重点讲解）
·汽车电子技术专业 （6课时）

本讲教学内容：
由发动机总体构造导入柴油机燃料供给系
一、 柴油机供给系的组成及功用
简单讲解：

·要求学生了解柴油机供给系的功用
1．柴油机供给系的功用

·在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应

·在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致

·根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速

·储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程
启发分析：

·要求学生理解掌握柴油机供给系组成
2．柴油供给系的组成

（1） 燃料供给装置

·主要部件：喷油泵、喷油器和调速器等

·辅助装置：燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等

（2）空气供给装置

·空气滤清器、进气管、进气道、增压器等

（3）混合气形成装置

·燃烧室

（4）废气排出装置

·排气道、排气管、消声器等
图7-1：柱塞式喷油泵柴油机供给系组成
·柱塞式喷油泵柴油机供给系组成（图7-1）

图7-2：VE分配式喷油泵柴油机供给系组成
·VE分配式喷油泵柴油机供给系组成（图7-2）

启发分析：

·要求学生理解掌握柴油机供给系燃油供给路线



图7-3：柴油机供给系燃油供给路线
3．燃油供给路线（图7-3）

·低压油路：从油箱到喷油泵入口这—段油路，其油压由输油泵建立，一般为150～300kPa，故称低压油路。主要完成柴油储存、输送和滤清等任务

·高压油路：从喷油泵到喷油器这一段油路，其油压由喷油泵建立，一般在1OMPa以上，故称高压油路。柴油供给任务主要由它来完成

·回油油路：由于输油泵供油量是喷油泵出油量的3～4倍，滤清器和喷油泵上都装有溢流阀，使多余燃油经溢流阀和回油管流回输油泵进口或直接流回油箱

简单介绍：

·要求学生了解柴油的定义及分类

·要求学生掌握轻柴油的牌号及规格

·要求学生了解轻柴油的使用性能

·要求学生了解轻柴油的选用
二、柴油的使用特性



1．柴油定义及分类



·定义：在石油蒸馏过程中，温度在200～350℃之间的馏分

·分类：轻柴油(用于高速柴油机),重柴油(用于中低速柴油机)

2．轻柴油的牌号及规格

·等级：优等品、一等品、合格品

·牌号：10、0、-10、-20、-35、-50 （按凝点划分）

3．轻柴油的使用性能

·发火性：指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45

·蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围即馏程和闪点表示。比如，50％馏出温度即柴油馏出50％的温度，此温度越低，柴油的蒸发性越好。国家标准规定此温度不得高于300℃，但没有规定最低温度限，为了控制柴油的蒸发性不致过强，标准中规定了闪点的最低数值。柴油的闪点指在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性好

·低温流动性：用柴油的凝点和冷滤点评定低温流动性。凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度，而冷滤点则是指在特定的试验条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20mL时的最高温度。一般柴油的冷滤点比其凝点高4～6~C

·粘度：是评定柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关。粘度随温度而变化，当温度升高时，粘度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，粘度增大，流动性减弱

·安定性：用实际胶质、10%蒸余物残炭、氧化安定性三项指标评定

·防腐性：用硫含量、硫醇硫含量、酸度、铜片腐蚀及水溶性酸或碱等指标评价

·清洁性：用柴油中的灰分、水分和机械杂质等指标评价

4．轻柴油的选用

·选择方法：按当地当月风险率为10%的最低气温选用轻柴油牌号
启发分析：
三、柴油机混合气的形成及燃烧
·要求学生了解柴油机混合气的形成

·要求学生了解改进柴油机混合气形成条件的措施
1．柴油机混合气的形成

·柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气，在压缩行程接近终了时，由喷油器将已加压的柴油以雾化的形式喷入燃烧室，经过极短的物理和化学准备过程与进入气缸的空气混合形成可燃混合气

2．改进混合气形成条件的措施

·选用十六烷值较高发火性较好的柴油，以使可燃混合气迅速燃烧。

·采用较高的压缩比，以提高气缸内的温度，使柴油尽快挥发。

·提高喷油压力，一般在10MPa以上，以利于柴油雾化。

·采用各式促进气体运动的燃烧室和进气道，以保证柴油与空气的均匀混合。

·采用较大过量空气系数(1.3～1.5)的可燃混合气，以使柴油完全燃烧。

·采用适当的喷油提前
·要求学生理解掌握柴油机混合气的

燃烧过程



图7-4：柴油机混合气的燃烧过程
3．柴油机混合气的燃烧过程（图7-4）

·备燃期（AB）：是指由喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。在此期间，喷入气缸的雾状柴油从气缸内的高温空气吸收热量，逐渐蒸发、扩散，与空气混合，并进行燃烧前的化学准备。备燃期不宜过长，否则会使发动机工作粗暴。

·速燃期（BC）：是指从燃烧始点到气缸内的最大压力点之间的曲轴转角。从燃烧始点开始，火焰自火源迅速向各处传播，使燃烧速度迅速增加，急剧放热，导致燃烧室中温度和压力迅速上升，直至压力最大点为止。在此期间，早已喷人或燃烧开始后陆续喷人的柴油在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合和燃烧。

·缓燃期（CD）：是从最高压力点起到最高温度点止的曲轴转角。在此阶段，开始燃烧很快，但由于氧气减少，废气增多，燃烧条件不利，故燃烧越来越慢，但燃气温度却能继续升高到1973～2273K。缓燃期内，通常喷油已结束。

·后燃期（DE）：从最高温度点起，燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进行直到停止。在此期间，压力和温度均降低。

简要回顾：

·柴油机燃烧室已在气缸盖中讲授，也可安排在本讲讲解
四、柴油机燃烧室
·要求学生理解柴油机直喷式燃烧室的类型及特点



图7-5：直喷式燃烧室
1．直喷式燃烧室（又称统一式燃烧室）（图7-5）

·燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内

（1）ω型燃烧室

·结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以空间雾化为主。

（2）球形燃烧室

·燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流。



（a）ω型燃烧室 （b）球形燃烧室
·要求学生理解柴油机分隔式燃烧室的类型及特点



图7-5：分隔式燃烧室
2．分隔式燃烧室（图7-6）

·分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。

（1）涡流燃烧室

·主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧

（2）预燃燃烧室

·空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二次紊流混合完全燃烧。



（a）涡流燃烧室 （b）预燃燃烧室
重点讲解：
五、喷油器的结构与工作原理
·要求学生了解喷油器的功用、要求与类型
1．喷油器的功用、要求与类型

（1）功用

·根据柴油机混合气形成特点，将燃油雾

化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位

（2）要求

·应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求。

·应有一定的贯穿距离和喷雾锥角；

·有良好的雾化质量；

·在喷油结束时不发生滴漏现象。

（3）类型

·孔式喷油器

·轴针式喷油器
·要求学生理解掌握孔式喷油器的结构原理



图7-7：孔式喷油器的结构
2．孔式喷油器

（1）结构

1）适用：统一式燃烧室

2）结构（图7-7）

·由针阀和针阀体构成喷油嘴。喷油嘴有长型和短型两种结构形式。前者将喷油嘴加长，针阀的导向部分远离燃烧室，以减少针阀受热及变形，从而避免针阀卡死在针阀体内，所以长型喷油嘴多用于热负荷较高的柴油机上

·针阀的两个锥面承压锥面：承受高压油腔中油压的作用，使针阀产生向上的轴向推力，克服调压弹簧的预紧力及针阀与针阀体间的摩擦力，使喷油器实现喷油。

密封锥面：与针阀体内的密封锥面配合，以实现喷油器内腔的密封。

·喷孔：有一个或多个喷孔，有一个喷孔的称单孔喷油器，有两个喷孔的称双孔喷油器，有三个以上喷孔的称多孔喷油器。一般喷孔数目为1～7个，喷孔直径为0.2～0.5mm。喷孔直径不宜过小，否则既不易加工，又在使用中容易被积炭堵塞。

·调压装置：调压弹簧的预紧力通过顶杆作用在针阀上，将针阀压紧在针阀体内的密封锥面上，使喷油嘴关闭。调压弹簧的预紧力由调压螺钉调节。

（2）工作原理

·来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器，经进油管接头、喷油器滤芯以及喷油器体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室。油压作用在针阀的承压锥面上，产生向上的推力。当此推力超过调压弹簧的预紧力时，针阀升起并将喷孔打开，高压柴油经喷孔喷人燃烧室。

·当喷油泵停止供油时，喷油嘴压力室内的油压迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座，将喷孔关闭，终止喷油。

对比分析：

·要求学生理解掌握轴针式喷油器的结构原理



图7-8：轴针式喷油器的结构
3．轴针式喷油器

（1）结构与原理（图7-8）

·适用：分隔式燃烧室

·结构原理：轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同，结构相似，只是喷油嘴头部的结构不同而已

·特点：常有一个喷孔，直径较大，轴针上下运动，喷孔不易积炭，且能自除积炭

（2）轴针式喷油器的类型

·普通型：轴针较短

·节流型：与普通型相比，节流型喷油嘴的轴针较长，圆环形喷孔的长度或称节流升程较大，喷油初期的喷油速率较小，从而可以减缓燃烧过程初期气缸压力的增长，对降低柴油机燃烧噪声有利

·分流型：分流型喷油嘴除主喷孔外，还

在针阀体的密封锥面上加工有分流孔，孔径一般为0.2mm，孔中心线与针阀体轴线成30°。当柴油机起动时，由于转速很低，喷油泵供油压力较小，因此喷油器的针阀升程较小，这时大部分柴油经分流孔逆气流方向喷到涡流室中心。因为逆气流喷射，燃油雾化好，加上涡流室中心的温度比较高，所以柴油容易着火燃烧，使柴油机在低温下顺利起动。当柴油机起动后，在正常转速下工作时，针阀升程较大，大部分柴油从主喷孔顺气流方向喷入涡流室

图7-9：轴针形状



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
（3）轴针形状（图7-9）

·在轴针式喷油器中，针阀密封锥面以下有一段轴针，它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体之外，使喷孔呈圆环形。因此，轴针式喷油器的喷注是空心的

·圆柱形轴针：喷注的喷雾锥角较小

·截锥形轴针：喷注的喷雾锥角较大

·轴针制成不同形状：可以得到不同形状的喷注，以适应不同形状燃烧室的需要。

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 18 讲
题目：第七章 柴油机燃料供给系

第18讲 喷油泵
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·喷油泵的功用

·喷油泵的使用要求

·喷油泵的类型

·A型泵的结构及工作原理

·VE泵的结构及工作原理



能力点：

·了解喷油泵的结构和类型

·理解喷油泵的结构和各工作过程
本讲主要内容：

·喷油泵概述

·A型喷油泵

·VE型分配泵

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简单介绍喷油泵概述

·重点讲解A型喷油泵的结构与工作原理

·重点讲解VE型分配泵的结构与工作原理
教学重点： ·A型泵的结构及工作原理

·VE泵的结构及工作原理
教学难点： ·A型泵的结构及工作原理

·VE泵的结构及工作原理
教学方法及手段：导入、简要介绍、重点讲解、启发分析、对比分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
由柴油机燃料供给系的组成导入：
一、 喷油泵概述
简单讲解：

·要求学生了解喷油泵功用与使用要求

·要求学生理解掌握喷油泵分类与系列
1．喷油泵功用

·功用：按照柴油机的运行工况和气

缸工作顺序，以一定的规律适时、定量地向喷油器输送高压燃油。

2．使用要求

·各缸供油量相等；

·各缸供油提前角相同，误差小于0.5°～1°曲轴转角；

·各缸供油持续角一致；

·能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。

3．分类与系列

（1）喷油泵的分类

·喷油泵的结构型式较多，车用柴油机的喷油泵按作用原理不同，可分三类

1）柱塞式喷油泵

·这种喷油泵应用的历史较长，性能良好，工作可靠，为目前大多数汽车柴油机所采用。

2）喷油泵一喷油器

·将喷油泵和喷油器合为一体，直接安装在发动机气缸盖上，可以消除高压油管带来的不利影响。但要求在发动机上另加驱动机构。PT燃油供给系统即属此类。

3）转子分配式喷油泵

·这种喷油泵只有一对柱塞副，依靠转子的转动实现燃油的增压与分配。它具有体积小、质量轻、成本低、使用方便等优点。

（2）国产系列喷油泵

·喷油泵的系列化是以柱塞行程、泵缸中心距和结构型式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵，形成几个系列，以满足各种柴油机的需要。

·喷油泵的系列化有利于制造和维修。

·国产喷油泵分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和A、B、P、Z等系列。
重点讲解：
二、A型喷油泵
重点介绍：

·要求学生理解掌握A型喷油泵结构



图7-10：A型喷油泵结构
1．A型喷油泵结构（图7-10）

·泵油机构：主要包括柱塞偶件、出油阀偶件等

·供油量调节机构：齿条式油量调节机构或拨叉式油量调节机构

·驱动机构：凸轮轴和挺柱组件等

·喷油泵体：是泵油机构、供油量调节机构、驱动机构的安装基体，要求有足够的强度、刚度和良好的密封性；便于拆装、调整和维修。

启发分析：

·要求学生理解掌握A型泵的工作过程



图7-11：A型泵的工作过程
2．泵油机构

（1）柱塞偶件

1）柱塞偶件组成

·由柱塞套和柱塞组成，在使用中不可互换，柱塞偶件实现对燃油的增压

2）工作原理（A型泵的工作过程）（图7-11）

·吸油过程：柱塞由凸轮轴的凸轮驱动，当凸轮的凸起部分离开柱塞时，柱塞在柱塞弹簧的作用下下移，油腔容积增大，压力减小；当柱塞套上的径向进油孔露出时，低压油腔中的燃油便顺着进油孔流入泵腔

·泵油过程：当凸轮的凸起部分将柱塞顶起时，泵腔内的容积减小，压力增大，燃油顺着柱塞套上的径向油孔流回低压油腔；当柱塞上行到将柱塞套上的径向油孔完全堵上时，泵腔上的压力迅速增加；当此压力克服出油阀弹簧的预紧力时，出油阀上移；当出油阀上的减压环带离开阀座时，高压柴油便泵到高压油管中，经喷

油器喷入气缸中

·回油过程：随着柱塞的继续上移，当柱塞上的斜槽与柱塞套上的径向油孔相通时，泵腔中的燃油便通过柱塞上的轴向油道，斜油道及柱塞套上的油孔流回到低压油腔，泵油停止

启发分析：

·要求学生理解掌握出油阀偶件的结构与工作过程



图7-12：出油阀偶件
（2）出油阀偶件（图7-12）

·出油阀偶件由出油阀和出油阀座组成

·出油阀偶件位于柱塞偶件的上方，通过拧紧出油阀紧座使两者的接触面保持密合。同时，出油阀弹簧将出油阀压紧在出油阀座上。

·出油阀减压环带：在出油阀被高压柴油顶起的过程中，当减压环带离开阀座的导向孔时，高压柴油才进入高压油管中，此时出油阀上方的空间被减压环带及部分密封锥面的实体占去一部分空间，当出油阀落座后，上部空间容积增大，高压油管压力迅速降低，喷油立即停止，并且不产生滴漏



对比分析：

·要求学生理解掌握供油量调节机构的结构与工作过程



图7-13：供油量调节机构
4．供油量调节机构

（1）功用

·根据柴油机负荷的变化，通过转动柱塞来改变循环供油量。供油量调节机构或由驾驶员直接操纵，或由调速器自动控制

（2）齿条式油量调节机构（图7-13a）

·不供油：拉动调节齿杆，通过调节齿圈、控制套筒带动柱塞相对于柱塞套旋转，当柱塞上直槽对准柱塞套上油孔时，柱塞腔不能建立高压

·供油最大：当柱塞上斜槽最底端对准柱塞套上油孔时，柱塞腔建立高压的供油行程最大

（3）拨叉式油量调节机构（图7-13b）



（a）齿条式油量调节机构 （b）拨叉式油量调节机构
启发分析：

·要求学生理解掌握驱动机构的结构与工作过程



图7-14：驱动机构
5．驱动机构（图7-14）

·组成：凸轮轴和挺柱组件

·工作：随着凸轮轴的转动，挺柱组件做往复运动，推动柱塞在柱塞套中作往复运动，完成泵油工作。旋转调整螺钉，可改变行程H，即可改变柱塞的供油始点，从而改变供油提前角。

重点讲解：
三、VE型分配泵
简单介绍：

·要求学生了解VE型分配泵的特点
1．VE型分配泵特点

·分配泵结构简单，零件少，体积小，重量轻，使用中故障少，容易维修。

·分配泵精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。

·分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对柴油的清洁度要求很高。

·分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。
重点介绍：

·要求学生理解掌握VE型分配泵的结构组成



图7-15：VE型分配泵的结构组成
2．VE型分配泵结构

·德国Bosch公司的VE型喷油泵为单柱塞式，又称轴向

压缩式分配泵。

（1）组成（图7-15）

·驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头、电磁式断油阀、机械式调速器、液压式喷油提前器等

图7-16：滚轮、联轴器及平面凸轮
（2）滚轮、联轴器及平面凸轮（图7-16）

启发分析：

·启发学生理解掌握VE型分配泵的工作原理
3．VE型喷油泵的工作原理
图7-16：VE型分配泵进油过程
（1）进油过程（图7-16）

·当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时，柱塞弹簧将分配柱塞由右向左推移至柱塞下止点位置，这时分配柱塞上的进油槽与柱塞套上的进油孔连通，柴油自喷油泵体的内腔经进油道进入柱塞腔和中心油孔内

图7-17：VE型分配泵泵油过程
（2）泵油过程（图7-17）

·当平面凸轮盘由凹下部分转至凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞在凸轮盘的推动下由左向右移动。在进油槽转过进迪孔的同时，分配柱塞将进油孔封闭，这时柱塞腔内的柴油开始增压。与此同时，分配柱塞上的燃油分配孔转至与柱塞套上的一个出油孔相通，高压柴油从柱塞腔经中心油孔、燃油分配孔、出油孔进入分配油道，再经出油阀和喷油器喷入燃烧

·VE型喷油泵供油量的调节：从柱塞上的燃油分配孔与柱塞套上的出油孔相通的时刻起，至泄油孔移出油量调节套筒的时刻止，这期间分配柱塞所移动的距离为柱塞有效供油行程。有效供油行程越大，供油量越多。移动油量调节套筒即可改变有效供油行程，左移动油量调节套筒，停油时刻提早，有效供油行程缩短，供油量减少；反之，向右移动油量调节套筒，供油量增加。油量调节套筒的移动由调速器操纵

图7-18：VE型分配泵停油过程
（3）停油过程（图7-18）

·分配柱塞在平面凸轮盘的推动下继续右移，当柱塞上的泄油孔移出油量调节套筒并与喷油泵体内腔相通时，高压柴油从柱塞腔经中心油孔和泄油孔流进喷油泵体内腔，柴油压力立即下降，供油停止。

图7-19：VE型分配泵压力平衡过程



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
（4）压力平衡过程（图7-19）

·分配柱塞上设有压力平衡槽，在分配柱塞旋转和移动过程中，压力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通。在某一气缸供油停止之后，且当压力平衡槽转至与相应气缸的分配油道连通时，分配油道与喷油泵体内腔相通，于是两处的油压趋于平衡。在柱塞旋转过程中，压力平衡槽与各缸分配油道逐个相通，致使各分配油道内的压力均衡一致，从而可以保证各缸供油的均匀性。

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 19 讲
题目：

第七章 柴油机供给系

第19讲 调速器与供给系辅助装置
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·调速器的功用和类型

·两极式调速器结构与工作原理

·全程式调速器结构与工作原理

·输油泵结构与工作过程

能力点：

·理解调速器的结构与工作原理

·具有识别柴油机供给系辅助装置的能力
本讲主要内容：

·调速器概述

·两极调速器

·全程调速器

·供给系辅助装置

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简要介绍调速器概述

·重点讲解两极调速器的结构与工作原理

·重点讲解全程调速器的结构与工作原理

·简要介绍供给系辅助装置
教学重点： ·两极式调速器结构与工作原理

·全程式调速器结构与工作原理
教学难点： ·两极式调速器结构与工作原理

·全程式调速器结构与工作原理
教学方法及手段：导入、简要介绍、重点讲解、启发分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置



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本讲教学内容：
由柴油机燃料供给系的组成导入：
一、调速器概述
简要介绍：

·要求学生了解调速器的功用与类型
1．功能

·调速器可以根据柴油机外界负荷的变化，自动调节喷油泵的供油量，以保证柴油机在各种工况下稳定运转

2．类型

·汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构比较简单，工作可靠，性能良好。

·按调速器起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器。这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转
重点讲解：
二、两极调速器
重点分析：

·要求学生理解掌握两极式调速器结构



图7-20：两极式调速器结构
1．两极式调速器结构

（1）两极式调速器结构（图7-20）



（2）RQ型调速器结构（图7-21）

·德国波许(Bosch)公司生产的RQ型调速器是典型的两极式调速器，与A、B、P型等直列柱塞式喷油泵配套。型号中R表示机械离心式，Q表示可

变杠杆比

·感应部件：用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号，如飞锤等

·传动部件：根据感应信号进行供油量的调节，如调速杠杆等

·附加装置：怠速稳定弹簧、转矩平衡装置等
启发分析：

·要求学生理解掌握RQ型两极式调速器工作原理
2．RQ型调速器工作原理
图7-21a：RQ型调速器工作原理（起动）
（1）起动（图7-21a）

·将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上

·供油量调节齿杆向右移到起动油量的位置

·起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利柴油机低温起动

图7-21b：RQ型调速器工作原理（怠速）
（2）怠速（图7-21b）

·调速调速手柄置于怠速位置

·供油量调节齿杆左移至怠速油量的位置

·转速降低，则飞锤离心力减小，供油量调节齿杆向右移，增加供油量，转速回升

·转速增加，相反

图7-21c：RQ型调速器工作原理（中速）
（3）中速（图7-21c）

·调速手柄从怠速位置移至中速位置

·调速器不起调节供油量的作用

图7-21d：RQ型调速器工作原理（最高转速）
（4）最高转速（图7-21d）

·调速手柄置于最高速挡块上

·供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置

·柴油机转速由中速升高到最高速

图7-21e：RQ型调速器工作原理（停车）
（5）停车（图7-21e）

·将调速手柄置于停车挡块上

·供油量调节齿杆向左移到停油位置

·飞锤在弹簧作用下抵靠在飞锤的轴套上

重点讲解：
三、全程调速器
类比分析：

·要求学生理解掌握全程式调速器结构



图7-22：VE型分配泵全程调速器结构
1．VE型分配泵调速器结构（图7-22）

·在飞锤支架上装有四个飞锤，飞锤通过止推片推动调速套筒移动

·张力杠杆、起动杠杆和导杆组成调速器杠杆系统

·附加装置，如增压补偿器和转矩校正装置等

启发分析：

·要求学生理解掌握VE型分配泵全程调速器工作原理
2．VE型分配泵调速器工作原理

·基本调速原理：由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用，如果两者不平衡，调速套筒便会移动。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化，从而增减供油量，以适应柴油机运行工况变化的需要。
图7-23（a）起动过程：VE型分配泵全程调速器工作原理
（1）起动过程（图7-23a）

图7-23 （b）怠速过程：VE型分配泵全程调速器工作原理
（2）怠速过程（图7-23b）

图7-23 （c）中速和最高速：VE型分配泵全程调速器工作原理
（3）中速和最高速（图7-23c）

简要介绍：
四、供给系辅助装置
简单介绍：

·要求学生了解柴油滤清器结构与功能



图7-24：柴油滤清器结构
1．柴油滤清器

（1）功能

·滤

除柴油中的机械杂质和水分，保证供油系统正常工作，延长零部件的使用寿命

（2）类型与结构（图7-24）

·柴油滤清器多采用纸质滤芯

简单介绍：

·要求学生了解油水分离器结构与功能



图7-25：油水分离器结构
2．油水分离器（图7-25）

·位置：燃油箱和输油泵之间。

·功用：除去柴油中的水分。

·组成：手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等。

重点介绍：

·要求学生理解掌握活塞式输油泵结构与工作原理

























































图7-26：活塞式输油泵结构与原理







归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
3．输油泵

（1）功用

·保证有足够数量的柴油自燃油箱输送到喷油泵，并维持一定的供油压力以克服管路及燃油滤清器阻力，使柴油在低压管路中循环。

（2）输油量

·一般为柴油机全负荷需要量的3～4倍

（3）类型

·活塞式、膜片式、滑片式和齿轮式

（4）活塞式输油泵（图7-26）

1）安装位置

·安装在柱塞式喷油泵的侧面，并由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动

2）工作原理

·柴油机凸轮轴转动时，轴上的偏心轮推动滚轮、滚轮架、顶杆和活塞向上运动。

·当偏心轮的凸起部分转离滚轮部件时，活塞便在活塞弹簧伸张力的作用下下移，使活塞上腔的容积增大，压力减小，形成一定的真空度，出油阀关闭，进油阀被吸开，燃油被吸入下腔。同时下腔的容积减小，压力增大，于是燃油被压出，流向柴油滤清器。（图7-26a）

·当偏心轮的凸起部分转到滚轮部件位置时，通过滚轮架及推杆便推动活塞上移，上腔的容积减小，压力增大，进油阀关闭，出油阀打开，上腔中的燃油便流入下腔。（图7-26b）

·如此反复，柴油不断的被送入柴油滤清器，后被送入喷油泵。

·当输油泵的供油量大于喷油泵的需要量，或柴油滤清器阻力过大时，油路和下泵腔油压升高，若此油压与活塞弹簧弹力相当，则活塞就停在某一位置，不能回到下止点，即活塞的行程减小，从而减少了输油量，并限制油压的进一步升高，这样，就实现了输油量和供油压力的自动调节。

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 20 讲
题目：第七章 柴油机燃料供给系

第20讲 柴油机电控喷射技术
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·柴油机喷油量控制

·柴油机喷油正时控制

能力点：

·了解电控柴油喷射技术

·理解柴油机喷油量控制过程

·理解柴油机喷油正时控制过程
本讲主要内容：

·电控柴油喷射技术的发展

·

柴油机喷油量控制

·柴油机喷油正时控制

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·简要介绍电控柴油喷射技术的发展

·重点讲解柴油机喷油量控制

·重点讲解柴油机喷油正时控制
教学重点： ·柴油机喷油量控制

·柴油机喷油正时控制
教学难点： ·柴油机喷油量控制

·柴油机喷油正时控制
教学方法及手段：导入、简要介绍、重点讲解、启发分析、对比分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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本讲教学内容：
对比机械控制喷射系统导入：
一、 电控柴油喷射系统概述

（注意：汽车和汽电专业简要介绍电控柴油喷射系统概述就可以，其它内容在《汽车电子技术》和《发动机电控技术》课程中介绍）
简要介绍：

·要求学生理解电控柴油喷射系统“位置控制”的特点

·要求学生理解电控柴油喷射系统“时间控制”的特点

·要求学生理解电控柴油喷射系统“电控共轨”的特点

·要求学生了解电控柴油喷射系统的优点

·要求学生理解电控柴油喷射系统的组成
1．电控柴油喷射系统发展

（1）第一代柴油机电控燃油喷射系统

·20世纪80年代开始，也称为常规压力电控喷油系统

①“位置控制”

·保留了传统柴油机供油系统的基本组成和结构(如直列式柱塞泵、转子分配泵、P-T系统)，取消了机械控制部件(如调速器等)

·增加了控制系统(传感器、电控单元、电子调速器、电/液控制执行元件)

·控制精度和响应速度提高,不能控制喷油压力

②“时间控制”

·保留了传统燃油供给系统的基本组成和结构

·增加了控制系统(传感器、电控单元、高速电磁阀、电/液控制执行元件)

·由电磁阀的通、断电时刻和时间控制喷油泵的供油正时和供油量，不能单独控制喷油压力

（2）第二代柴油机电控燃油喷射系统

·基本上改变了传统燃油供给系统的组成和结构

·主要以电控共轨式喷油系统为特征(各缸喷油器)

·“时间-压力控制”或“压力控制”直接控制喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等

·也称为高压电控喷油系统

2．电控柴油喷射系统优点

·改善低温起动性

·降低NOX和烟度的排放

·提高发动机运转稳定性

·提高发动机的动力性和经济性

·控制涡轮增压

·适应性广：柴油机电控燃油喷射系统可以与变速器控制、怠速控制等各种控制组合实现集中控制

3．

电控柴油喷射系统组成

重点讲解：

（仅汽检和汽贸专业）
二、柴油机喷油量控制
启发分析：
1．位置控制方式

（1）直列柱塞泵的供油量控制

1）位置控制系统

·要求学生理解掌握占空比电磁阀式电子调速器的控制过程



图7-27：占空比电磁阀式电子调速器
2）位置控制装置

①占空比电磁阀式电子调速器（图7-27）

·电磁力与占空比(平均电流)成正比

·电磁力与回位弹簧力平衡，齿条固定

·齿条位置传感器对供油量闭环控制

②直流电动机式电子调速器（略）

对比分析：

·要求学生理解掌握转子式电子调速器的控制过程



图7-28：转子式电子调速器
（2）转子分配泵的供油量控制

①转子式电子调速器（图7-28）

·由定子、线圈、转子轴、滑套位置传感器等组成，偏心钢球伸入油量控制滑套

·定子不对称，会对转子轴产生电磁力矩

·当电磁力矩与转子回位弹簧力矩平衡时，转子轴就会使油量控制滑套固定在某一位置

·ECU通过占空比控制转子轴角度(供油量)

·ECU通过控制线圈电流方向来控制转子轴的转动方向

·滑套位置传感器对供油量进行闭环控制

②占空比电磁阀式电子调速器（略）

启发分析：
2．时间控制方式

（1）转子分配泵的供油量控制

①时间控制系统

·要求学生理解掌握转子分配泵供油量的时间控制工作过程



图7-29：时间控制工作过程
②时间控制工作过程（图7-29）

·高速（回油控制）电磁阀：安装在柱塞高压油腔的回油通道中，为常闭式

·柱塞泵油行程开始到高速电磁阀开启的时间长短决定喷油泵的供油量

·柱塞泵油行程开始时刻由供油正时确定，喷油始点传感器用于喷油正时闭环控制

·电磁阀关闭时间传感器用于供油量闭环控制

·驱动器功用：将控制器输出的控制信号放大为使电磁阀工作的电流

·后期一般将控制器、驱动器和ECU组合为一体

·泵角传感器：电磁感应式或霍尔式，检测喷油泵驱动轴的位置和转角，精确控制高速电磁阀开启和关闭的时刻

对比分析：

·要求学生理解掌握转子分配泵供油量的时间控制工作过程



图7-30：泵喷嘴的供油量控制
（2）泵喷嘴的供油量控制（图7-30）

·电磁阀断电：凸轮驱动喷油器内的柱塞泵油，但不能喷油

·电磁阀通电：关闭回油道，凸轮驱动喷油器内的柱塞泵油，建立高压喷油

·电磁阀通电时刻：决定喷油正时

·电磁阀通电时间：决定喷油量

启发分析：

·要求学生理解掌握电控共轨系统（时间-压力控制）的组成



图7-31：电控共轨系统（时间-压力控制）
3．时间-压力控制方式

（1）时间-压力控制系统（电控共轨系统）（图7-31）

·要求学生理解掌握时

间-压力控制过程（包括喷油量和喷油正时的控制）



图7-32：电/液控制式喷油器
（2）时间-压力控制过程

·电/液控制式喷油器（图7-32）：三通电磁阀控制喷油器控制室进回油通道

·电磁阀断电时：进油开启，回油关闭；高压油进入控制室但喷油器不喷油

·电磁阀通电时：进油关闭，回油开启；控制室油压迅速下降，喷油器喷油；直到电磁阀再次断电使高压油进入控制室，喷油结束

·压力控制：燃油压力传感器提供油压信息，ECU控制供油压力调节阀使喷油压力稳定，

·时间控制：电磁阀通电开始时刻决定喷油正时，电磁阀通电时间决定喷油量

·高压输油泵提供高约120MPa油压

类比分析：

·要求学生理解掌握电控共轨系统（压力控制）的组成



图7-33：电控共轨系统（压力控制）
4．压力控制方式

（1）压力控制系统（后期电控共轨系统）（图7-33）

·要求学生理解掌握压力控制过程（包括喷油量和喷油正时的控制）



图7-34：蓄压式电/液控制式喷油器
（2）压力控制过程

·蓄压式电/液控制式喷油器（图7-34）：三通电磁阀控制活塞上方进、回油通道

·电磁阀通电时：进油开启，回油关闭；低压油进入增压活塞上方和增压柱塞下方，增压使蓄压室中油压提高达100~160MPa。但喷油器不喷油

·电磁阀断电时：进油关闭，回油开启；针阀上部油压下降，喷油器开始喷油(正时)，喷油时间决定于喷油(增压)压力，即取决于共轨油压

·ECU通过油压调节器控制共轨油压(压力调节)

·中压输油泵提供高约2~10MPa油压

重点讲解：

（仅汽检和汽贸专业）
二、 柴油机喷油正时控制

·主要介绍第一代柴油机电控燃油喷射系统喷油正时控制

·第二代柴油机电控燃油喷射系统喷油正时由“时间-压力控制”和“压力控制”（前述）
启发分析：

·要求学生理解直列柱塞泵供油正时电控系统组成



图7-35：直列柱塞泵供油正时电控系统组成



·要求学生理解直列柱塞泵供油正时电控系统工作过程
1．直列柱塞泵供油正时电控系统

（1）系统组成（图7-35）



（2）系统工作过程

·正时控制器：安装在喷油泵驱动轴和凸轮轴之间，受液压控制，可使凸轮轴相对驱动轴转动

·转速传感器：安装在喷油泵驱动轴上

·正时传感器：安装在喷油泵凸轮轴上，用来检测凸轮轴的位置，对供油正时闭环控制

·供油提前角确定和控制：转速和负荷传感器信号确定基本点火提前角，冷却液温度等传感器信号进行修正，ECU通过正时控制器控制喷油泵供油正时
·要求学生理解电控液压式正时控制器的工作过程



图7-35：电控液压式正时控制器
（3）电控液压式正时控制器（图7-35）

①

需减小供油提前角

·ECU控制进油道关闭，回油道开启，液压活塞右移。滑块和滑块销向内径向移动，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿反方向转一角度，使正时推迟

②需提前供油提前角

·ECU控制进油道开启，回油道关闭，液压活塞左移。活塞推动滑块和滑块销向外径向移动，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿转动方向转一角度，使正时提前



（a）需减小供油提前角 （b）需提前供油提前角
类比分析：

·要求学生理解转子分配泵供油正时电控系统组成



图7-36：转子分配泵供油正时电控系统组成



·要求学生理解转子分配泵供油正时电控系统工作过程















归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
2．转子分配泵供油正时电控系统

（1）系统组成（图7-36）



（2）系统工作过程

①电控液压式正时控制器

·活塞左腔通油泵入口(低压)

·活塞右腔通油泵出口(高压)

·正时控制电磁阀：在活塞两腔间增加一液压通道，由ECU通过电磁阀控制活塞两腔之压差，以改变正时活塞的位置，从而改变供油正时

·活塞左移：滚轮架与平面凸轮盘转向相反，供油提前角增大

·活塞右移：滚轮架与平面凸轮盘转向相同，供油提前角减小
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 21 讲
题目：第八章 进排气系统和排放控制装置

第21讲 进排气系统和排放控制装置
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·进气系统的的组成及功用

·排气系统的组成及功用

·排气系统的类型

·有害排放物及其危害

·排气净化装置

能力点：

·了解进排气系统的组成及功用

·具备识别进排气系统各组成部件的能力

·了解排放污染的一般知识

·理解常用的排气净化装置
本讲主要内容：

·发动机进气系统

·发动机排气系统

·排气净化装置

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·简要介绍发动机进气系统

·简要讲解发动机排气系统

·重点讲解排气净化装置
教学重点： ·进排气系统组成及各部件功用

·排气净化装置
教学难点： ·排气净化装置
教学方法及手段：导入、简要介绍、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师

根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简要介绍发动机进气系统

·简要讲解发动机排气系统

·重点讲解排气净化装置

·注意：

汽电专业：电控排气净化装置《电喷发动机》课中重点讲解

其他专业：汽车排放机理及其危害，排气净化装置的理论在《汽车污染与防治》课中重点讲解；电控排气净化装置在《汽车电子技术》课中重点讲解
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
由发动机总体构造导入机进排气系统
一、 发动机进气系统
简要介绍：

·要求学生了解进气系统功能及组成



图8-1：进气系统功能及组成
1．进气系统功能及组成（图8-1）

·功能：尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给空气与燃油的混合气或纯净的空气

·组成：空气滤清器、进气歧管、空气流量计、进气管压力传感器等

简要介绍：

·要求学生了解空气滤清器功用及类型
2．空气滤清器

（1）功用

·滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸

·削减进气噪声

（2）类型

·油浴式空气滤清器

·纸滤芯空气滤清器

·离心式及复合式空气滤清器
·要求学生了解油浴式空气滤清器应用及原理



图8-2：油浴式空气滤清器
（3）油浴式空气滤清器（图8-2）

·应用：用于在多尘条件下工作的发动机上

·工作原理：当发动机工作时，环境空气经外壳与滤清器盖之间的狭缝进入滤清器，并沿着滤芯与外壳之间的环形通道向下流到滤芯底部，再折向上通过滤芯后进入进气管，当气流转弯时，空气中粗大的杂质被甩人润滑油中被润滑油粘附，细小的杂质被滤芯滤除。粘附在滤芯上的杂质被气流溅起的润滑油所冲洗，并随润滑油—起流回储油池。

· 特点：多为金属滤芯清洗后可以重复使用

·要求学生理解掌握纸滤芯空气滤清器应用及原理



图8-3：纸滤芯空气滤清器
（4）纸滤芯空气滤清器（图8-3）

·应用：广泛应用于汽车发动机上

·工作原理：在发动机工作时，空气从滤芯的四周穿过滤纸进入滤芯中心，随后流入进气管，杂质被滤芯阻留在滤芯外部。

·特点：干式纸滤芯可以反复使用；湿式纸滤芯使用寿命长、吸附杂质能力强、滤清效率高，但需定期更换

·干式纸滤芯：可重复使用，恶劣环境下工作不可靠，一般维护周期为5000～10000km

·湿式纸滤芯：使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效果好，但不能反复使用，需定期更换

·要求学生了解离心式及复合式空气滤清器应用及原理



图8-4：离心式及复合式空气

滤清器
（5）离心式及复合式空气滤清器（图8-4）

·应用：多用于大型货车上

·工作原理：空气首先从滤清器下体周围的进气孔进入离心式空气滤清器内的旋流管。由于空气切向地进入旋流管，因此在旋流管内产生高速旋转运动。在离心力的作用下，空气中的大部分灰尘被甩向旋流管壁，空气则从旋流管顶部的出口经接管进入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的细微杂质经纸滤芯滤除。

·要求学生了解离空气滤清器进气导流管和谐振器



图8-5：空气滤清器进气导流管和谐振器
（6）空气滤清器进气导流管和谐振器（图8-5）

·在现代轿车上，为了增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要有较大的容积。但是导流管不能太粗，以保证空气在导流管内有一定的流速。因此，进气导流管只能做得很长

简要介绍：

·要求学生了解进气歧管功能及要求
3．进气歧管

（1）功用与要求

1）功用：将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸

2）要求

·进气歧管必须将空气一燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，为此进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等；

·为了减小气体流动阻力，提高进气能力 进气歧管的内壁应该光滑
·要求学生了解进气歧管类型



图8-6：进气歧管类型
（2）进气歧管类型

·用于化油器式/节气门体式发动机多用铝合金轻导热（图8-6a）

·用于气道燃油喷射式发动机可用复合塑料（图8-6b）



（a） （b）
·要求学生理解可变进气歧管的功能
（3）可变进气歧管

1）功用

·充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性，特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的
·要求学生理解可变长度进气歧管



图8-7：可变长度进气歧管
2）可变长度进气歧管 （图8-7）

·根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管

·要求学生理解双通道可变进气歧管



图8-8：双通道可变进气歧管
3）双通道可变进气歧管（图8-8）

·根据发动机转速和负荷的变化而自动改变的进气歧管的有效截面积

简单讲解：
二、发动机排气系统
简要介绍：

·要求学生了解排气系统功能、组成
1．发动机排气系统功用与组成

·功能：以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中

·组成：排气管（包括排气歧管和总管）、催化转换器、消声器
简要介绍：

·要求学生理解单排气系统、双排气系统



图8-9:：排气系统类型
2．类型（图8-9）

·单排气系统

·双排气系统

图8-10：单排

气系统
（1）单排气系统（图8-10）

·直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气支管，再由排气支管进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中，这种排气系统称作单排气系统。

（2）双排气系统

·V形发动机有两个排气支管。在大多数装配V形发动机的汽车上，仍采用单排气系统，但有些V形发动机采用两个单排气系统，即每个排气支管各自都连接—个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管，这种布置形式称作双排气系。
简要介绍：

·要求学生了解排气歧管材料及要求



图8-11：排气歧管
3．排气歧管（图8-11）

·材料：铸铁、球墨铸铁、不锈钢

·要求：为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气支管做得尽可能长，而且各缸支管应该相互独立，长度相等

简要介绍：

·要求学生了解消声器功能及组成
4．消声器

·功用：通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消除排气噪声。

·材料：镀铝钢板或不锈钢板

·组成：通常消声器由共振室、膨胀室和一组多孔的管子和耐热的吸声材材料等构成。

·工作原理：排气经过多孔的管子流入膨胀室，在此过程中排气不断改变流动方向，逐渐降低和衰减其压力和压力脉动，消耗其能量，最终使排气噪声得到削减
重点讲解：
三、排气净化装置
简要介绍：

·要求学生了解汽车排污及来源
（一）汽车排放概述

1．汽车排污及来源

·从排气管排出的废气，主要成分是CO（一氧化碳）、HC（碳氢化合物）、NOX。（氮氧化合物），其它还有SO2（二氧化硫）、铅化合物、炭烟等；

·窜气，即从活塞与气缸之间的间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体，其主要成分是HC；

·从油箱、化油器浮子室以及油泵接头等处蒸发出的汽油蒸汽，成分是HC
简要介绍：

·要求学生了解汽车有害排放物的危害
2．有害排放物的危害

·CO：无色无臭无味的气体，是燃油的不完全燃烧产物。人吸入后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕头痛等症状。

·NOX：主要是NO和NO2，产生于燃烧室中高温富氧的环境中。空气中NOX体积分数达（10～20）×10-4%可刺激口腔和鼻粘膜、眼角膜等；空气中NOX体积分数超过（10～20）×10-4%时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。

·HC：包括未燃和未完全燃烧的燃油和润滑油蒸气。HC对人眼及呼吸系统均有刺激作用，对农作物也有害。

·微粒：主要指柴油机排气中的碳烟，而汽油机的微不足道。它们往往粘附有SO2等物质，对人和动物的呼吸道极为有害。

·铅化物：在使用加有四乙铅的汽油时，废

气中还含有粉末状的铅化物。如吸到人体内，会影响造血功能，对消化系统和神经系统也有刺激。
简要介绍：

·要求学生了解解决汽车排气污染的途径
3．解决排气污染的途径

（1）研制无污染或低污染动力源

（2）对现有发动机的排污进行净化

· 机内净化——改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制有害气体的产生，使排气中有害气体成分减至最少

· 机外净化——用设置在发动机外部的附加装置使排出的废气净化后再排入大气
重点介绍：

·要求学生理解掌握二次空气喷射系统的功用及原理



图8-12：二次空气喷射系统工作原理
（二）汽车污染防治措施

1．二次空气喷射系统

（1）功用

·利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排气道或催化转换器，使排气中的CO和HC进一步氧化或燃烧成为CO2和 H2O

（2）工作原理（图8-12）

·当发动机起动之后，电脑不使旁通线圈和分流线圈通电，于是这两个线圈同时把通向旁通阀和分流阀的真空隔断，这时空气泵送出的空气经旁通阀进入大气。这种状态称为起动工作状态，其持续时间的长短决定于发动机的温度。如果发动机温度很低，起动工作状态将持续较长时间。

·发动机在预热期间，电脑同时使旁通线圈和分流线圈通电。这时进气管真空度分别经旁通线圈和分流线圈传送到旁通阀和分流阀。空气泵送出的空气此时经旁通阀流入分流阀，再由分流阀流入空气分配管，最后由空气喷管喷入排气道。

·当发动机在正常的冷却液温度下工作时，电脑只使旁通线圈通电而不使分流线圈通电，通向分流阀的真空度被分流线圈隔断。这时，空气泵送出的空气经旁通阀进入分流阀，再经分流阀进入氧化催化转换器

重点介绍：

·要求学生理解掌握催化转换装置的功用及使用条件

·要求学生理解掌握三效催化转换器的原理



图8-13：三效催化转换器的转换效果
2．催化转换装置

（1）功用

·利用催化剂的作用将排气中CO、HC、NOx转换为对人体无害的气体

（2）催化转换器类型

·氧化催化转换器：将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O ，以二次空气作为氧化剂

·三效催化转换器：以排气中的CO和HC作为还原剂，把NOx还原为氮（N2）和氧O2），而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O

（3）催化转换器使用条件

·装有催化转换器的发动机只能用无铅汽油

·仅当温度超过了50度时，才起催化反应

·必须供给理论混合比的混合气，催化转换效果最佳（图8-13）

·发动机调节要适当

重点介绍：

·要求学生理解掌握排气再循环系统的功用及使用条件、组成与工作过程



图8-14：排气再循环系统组成
3．排气再循环系统（EGR）

（1）

功用

·把排出的废气回送到进气管，与新鲜混合气一起再次进入气缸，减少了NOx的生成量

（2）使用条件

·暖机期间或怠速时：NOX生成量不多，为保证运转稳定性，不进行EGR。

·全负荷或高转速下工作时：为使有足够的动力性，不进行EGR。

（3）组成及工作过程（图8-14）

重点介绍：

·要求学生理解掌握强制式曲轴箱通风系统的功用、组成与使用条件



图8-15：强制式曲轴箱通风系统组成与工作过程
4．强制式曲轴箱通风系统（PCV）

（1）功用

·防止曲轴箱气体排放到大气中

（2）组成与工作过程（图8-15）

·当发动机工作时，进气管真空度作用到PCV阀，此真空度还吸引新鲜空气经空气滤清器、滤网、空气软管进入气缸盖罩内，再由气缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。在曲轴箱内，新鲜空气与曲轴箱气体混合并经气——液分离器、PCV阀和曲轴箱气体软管进入进气管，最后经进气门进入燃烧室烧掉。被气——液分离器分离出来的液体返回曲轴箱

重点介绍：

·要求学生理解掌握汽油蒸发控制系统的功用、组成与工作过程



图8-16：汽油蒸发控制系统
5．汽油蒸发控制系统

（1）功用

·将汽油蒸气收集和储存在碳罐内，送到气缸内烧掉

（2）组成与工作过程（图8-16）

·炭罐内填满活性炭，燃油箱中的汽油蒸气进入炭罐后，被其中活性炭吸附。

·当发动机起动之后，进气管真空度经真空软管传送到限流阀，在进气管真空度的作用下，限流阀膜片上移并将限流孔开启。与此同时，新鲜空气自炭罐底部经滤网向上流过炭罐，并携带吸附在活性炭表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管进入进气歧管

重点介绍：

·要求学生理解掌握微粒净化装置的功用与工作过程



图8-17：微粒净化装置



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
6．微粒净化装置

（1）功用

·用在多尘条件下工作的车用柴油上，滤芯清洗后可重复使用

（2）工作过程（图8-17）

·微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，有较高的过滤效率。排气穿过多孔陶瓷滤芯进入排气管，而微粒则滞留在滤芯上。过滤器工作一段时间后，需及时清除存积在滤芯上的微粒，以恢复过滤器的工作能力和减小排气阻力。为此，在过滤器入口处设置一个燃烧器，通过喷油器向燃烧器内喷人少量燃油，并供入二次空气，利用火花塞或电热塞将其点燃，将滞留在滤芯上的微粒烧掉。

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 22 讲
题目：第九章 发动机增压系统

第22讲 发动机增压系统
第 周

星期
本讲教学目标：

知识点：

·发动机增压及其类型

·汽油机增压技术

·机械增压

·蜗轮增压

·气波增压

能力点：

·初步了解汽油机增压的一般知识

·区分对比三种增压类型

·正确理解涡轮增压结构、特点和工作原理
本讲主要内容：

·发动机增压概述

·机械增压

·气波增压

·蜗轮增压

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·重点讲解发动机增压概述

·简单讲解机械增压、气波增压

·重点讲解蜗轮增压
教学重点： ·蜗轮增压结构、特点和工作原理
教学难点： ·蜗轮增压结构、特点和工作原理
教学方法及手段：导入、简单介绍、重点介绍、对比分析、归纳小结、对比、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·重点讲解发动机增压概述

·简单讲解机械增压

·简单讲解气波增压

·重点讲解蜗轮增压

·汽检专业、汽贸专业：需要介绍电控涡轮增压技术

·汽车专业、汽电专业：电控涡轮增压技术在《汽车电子技术》或《电喷发动机》课中重点讲解
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
由发动机总体构造导入发动机增压系统
一、 发动机增压概述
简要介绍：

·要求学生了解发动机增压功用
1．发动机增压功用

·将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量

·进气量增加，可增加循环供油量，从而可增加发动机功率

·可以得到良好的加速性

·可以改善燃油经济性
简要介绍：

·要求学生理解汽油机增压的技术壁垒和改进措施
2．汽油机增压技术

（1）汽油机增压比柴油机增压困难原因

·汽油机增压后爆燃倾向增加

·由于汽油机混合气的过量空气系数小，燃烧温度高，因此增压之后汽油机和涡轮增压器的热负荷大

·车用汽油机工况变化频繁，转速和功率范围宽广，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难

·涡轮增压汽油机的加速性较差

（2）汽油机增压的改进措施

·在电控汽油喷射式发动机上实行汽油机增压，成功地摆脱了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难。电控技术的应用，可以极其方便地对汽油机增压系统进行爆燃控制、放气控制和排放控制等。

·应用点火提前角自适应控

制，来克服由于增压而增加的爆燃倾向。利用装在发动机上的爆燃传感器检测爆燃信息，并将其传输给电控单元（ECU），电控单元则发出指令，推迟点火时刻以消除爆燃。待爆燃消除后，自适应地逐步加大点火提前角，使发动机在比较理想的状况下工作。

·对增压后的空气进行中间冷却。因为空气增压后温度升高，密度减小 如果温度过高，不仅会减少进气量，削弱增压效果，还可能引起发动机爆燃。实践证明，对增压空气实行中冷，对提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃都十分有利。因此，不但在汽油机增压系统中设置中冷器，而且在高增压柴油机增压系统中也设有中冷器。

·采用增压压力调节装置。增压压力与涡轮增压器的转速有关，而增压器转速又取决于废气能量。发动机在高转速、大负荷工作时，废气能量多，增压压力高；相反，低转速、小负荷时，废气能量少，增压压力低。
重点介绍：
3．增压的类型
·要求学生理解掌握机械增压的结构与特点



图9-1：机械增压
（1）机械增压（图9-1）

·结构：机械增压器由发动机曲轴经齿轮增速器驱动，或由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带及电磁离合器驱动

·特点：机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压效果更好。另外，机械增压器与发动机容易匹配，结构也比较紧凑。但是，由于驱动增压器需消耗发动机功率，因此燃油消耗率比非增压发动机略高。

类比介绍：

·要求学生理解掌握气波增压的结构与特点



图9-2：气波增压
（2）气波增压（图9-2）

·结构：由曲轴经传动带驱动气波增压器转子，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力

·特点：气波增压器结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无需冷却。与涡轮增压相比，其低速转矩特性好，但是体积大，噪声水平高，安装位置受到一定的限制。目前，这种增压器还只能在低速范围内使用。由于柴油机最高转速比较低，因此多用于柴油机上。

类比介绍：

·要求学生理解掌握涡轮增压的结构与特点



图9-3：涡轮增压
（3）涡轮增压（图9-3）

·结构：利用废气涡轮机，带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内增压后进入气缸

·特点：涡轮增压的优点是经济性比机械增压和非增压发动机都好，并可大幅度地降低有害气体的排放和噪声水平。涡轮增压的缺点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况发生变化时，瞬态响应差，致使汽车加速性，特别是低速加速性较差

类比介绍：

·要求学生理解掌握复合增压的结构、类型与特点
（4）复合增压

·

结构：机械增压与涡轮增压适当结合

·串联复合增压：在这种增压系统中，空气先经涡轮增压器提高压力后，进人中间冷却器降温，再经机械增压器增压。这种增压方式主要用于高增压发动机上

·并联复合增压：由机械增压器和涡轮增压器同时向发动机供给增压空气。在低转速范围主要靠机械增压，而在高转速范围主要靠涡轮增压。这种增压系统使发动机低速转矩特性得到改善
简要介绍：

·要求学生了解电喷汽油机机械增压的结构组成与增压原理



图9-4：机械增压结构组成
二、 机械增压



1．电喷汽油机机械增压

（1）结构组成（图9-4）

（2）增压原理

·曲轴带轮经传动带和电磁离合器带轮驱动增压器工作，ECU据爆震传感器信号发出指令减小点火提前角，可消除爆燃；当小负荷不增压时，ECU据节气门位置传感器信号使电磁离合器断电，增压器不工作，ECU使进气旁通阀开启，空气经进气旁通阀，中冷器降温后进入气缸。

简要介绍：

·要求学生了解机械增压器的结构组成与工作原理



图9-5：机械增压器结构组成
2．机械增压器（罗茨式压气机）

（1）结构组成（图9-5）

·主要由转子、转子轴、传动齿轮、壳体、后盖组成

·曲轴经传动带、电磁离合器驱动其中的一个转子，而另一个转子由传动齿轮带动与其同步旋转。

图9-6：机械增压器工作原理
（2）工作原理（图9-6）

·当转子旋转时，空气从压气机入口吸入，在转子叶片的推动下空气被加速，然后从压气机出口压出。

简单讲解：

·要求学生了解气波增压的结构组成



图9-7：气波增压结构组成
三、气波增压

·结构组成（图9-7）

重点讲解：
四、蜗轮增压
简要介绍：

·要求学生理解单涡轮增压系统和双涡轮增压系统



图9-8：单涡轮增压系统
1．涡轮增压系统

（1）单涡轮增压系统（图9-8）

·一个涡轮增压器

图9-9：双涡轮增压系统
（2）双涡轮增压系统（图9-9）

·两个涡轮增压器并列布置

重点介绍：

·要求学生理解掌握离心式压气机的结构与工作原理

·要求学生理解掌握径流式涡轮机的结构与工作原理



图9-10：涡轮增压器
2．涡轮增压器（图9-10）

（1）离心式压气机

·离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成

·当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然后进入叶片式扩压管中。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所升高。即在扩压管中，空气所具

有的大部分动能转变为压力能

（2）径流式涡轮机

·涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置

·径流式涡轮机由蜗壳、喷管、叶轮和出气道等组成

·蜗壳的进口与发动机排气管相连，发动机排气经蜗壳引导进入叶片式喷管。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀，使排气的压力能转变为动能。由喷管流出的高速气流冲击叶轮，并在叶片所形成的流道中继续膨胀作功，推动叶轮旋转

重点介绍：

·要求学生理解掌握增压压力的调节



图9-11：增压压力的调节
3．增压压力的调节（图9-11）

·在涡轮增压系统中都设有进气旁通阀和排气旁通阀，用以控制增压压力

·控制膜盒中的膜片将膜盒分为左室和右室，右室经连通管与压气机出口相通，左室设有膜片弹簧作用在膜片上。膜片还通过连动杆与排气旁通阀连接

·当压气机出口压力低，膜片在膜片弹簧作用下移向右室，使排气旁通阀关。

·当增压压力高，膜片左移，排气旁通阀开，部分排气直接排入大气，从而控制增压压力及涡轮机转速

·现代电控发动机中增压压力的调节采用电子控制来实现

简单介绍：

·要求学生了解涡轮增压器的润滑及冷却



图9-12：涡轮增压器的润滑及冷却



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
4．涡轮增压器的润滑及冷却（图9-12）

·润滑：机油自主油道，进入增压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。后返回油底壳

·冷却：涡轮机侧设置冷却水套，并用软管与发动机的冷却系统相通

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 23 讲
题目：第十章 发动机冷却系

第23讲 冷却系组成与冷却过程
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点

·冷却系的功用与分类

·水冷系的组成

·水冷系的冷却过程

能力点：

·正确理解冷却系的功用与分类

·正确掌握水冷系的冷却过程
本讲主要内容：

·冷却系的功用

·冷却系的类型

·水冷系的组成与水路循环

·冷却液

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（1课时）

·汽车电子技术专业 （1课时）

·汽车制造与维修专业（1课时）

·启发分析冷却系的功用

·对比分析冷却系的类型

·重点讲解水冷系的组成与水路循环
教学重点： ·水冷系的组成与水路循环
教学难点： ·水冷系的组成与水路循环
教学方法及手段：导入、启发分析、简要分析、对比分析、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课

程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（4课时）
·重点讲解冷却系组成与冷却过程

·重点讲解水冷却系构造与工作原理

·汽检专业：需要详细介绍散热风扇的各种控制方式

·汽贸专业：需要简单介绍散热风扇的各种控制方式

·汽车专业、汽电专业：需要介绍散热风扇的曲轴皮带驱动、硅油风扇离合器、电动风扇控制方式；而散热风扇的模块控制和液压控制方式在《汽车电子技术》或《电喷发动机》课中重点讲解
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
由发动机总体构造导入发动机冷却系统

启发分析：
一、 冷却系的功用与类型
简要分析：

·要求学生理解发动机过热、过冷的危害及发动机冷却系的功用
1．冷却系的功用

（1）发动机过热、过冷的危害

1）发动机过热的危害

·充气效率低，早燃和爆燃易发生，发动机功率下降

·运动机件易损坏

·润滑油粘度减小、润滑油膜易破裂加剧零件磨损

2）发动机过冷的危害

·燃烧困难，功率低及油耗高

·润滑油粘度增大，零件磨损

·燃油凝结而流入曲轴箱，增加油耗，且机油变稀，从而导致功率下降，磨损增加

（2）冷却系功用

·使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热

·以保证发动机在正常的温度范围内工作
对比分析：

·要求学生理解风冷却系统组成、原理及特点



图10-1：风冷却系统
2．冷却系的分类

（1）风冷却系统（图10-1）

·冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中

·组成：风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩、分流板。

·工作情况：缸体、缸盖均布置了散热片，气缸、缸盖都是单独铸造，然后组装到一起，缸盖最热，采用铝合金铸造，且散热片比较长，为了加强冷却，保证冷却均匀，装有导流罩、分流板

·分类：采用一个风扇时，装在发动机前方中间位置；采用两个风扇时，分别装在左右两列汽缸前端。

·特点：结构简单、质量较小、升温较快、经济性好。 难以调节，消耗功率大、工作燥声大。

·要求学生理解掌握水冷却系统组成、原理及特点



图10-2：水冷却系统
（2）水冷却系统（图10-2）

·冷却介质是“水” ，通过冷却水的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中

·组成：水泵、水套、散热器、百叶窗、风扇、分水管、节温器、水温表等。

重点介绍：
二、 水冷系的组成与

水路循环
启发分析：

·要求学生理解掌握水冷系的组成



图10-3：水冷系的组成
1．水冷系的组成（图10-3）

·桑塔纳轿车水冷系统

重点分析：

·要求学生理解掌握水冷系的水路循环：大循环和小循环



图10-4：水冷系的大循环
2．水冷系的水路循环

·水泵作用下，水经水套而吸热，沿水管流入散热器（同时风扇作用而散热），水的温度下降后又由水泵泵回水套内

（1）大循环（图10-4）

·水温高于70°，部分水流经散热器；水温高于83°时，水套中的热水全部流经散热器，进行大循环。

图10-5：水冷系的小循环
（2）小循环（图10-5）

·水温低于70°，水套中的水经旁通水道进入水泵，又经水泵压入水套，不经散热器。

简要介绍：

·要求学生了解电控发动机冷却系的组成



图10-6：凌志LS400发动机冷却系
2．电控发动机冷却系

·凌志LS400发动机冷却系（图10-6）

简单介绍：

·要求学生了解冷却液



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
三、 冷却液



1．冷却水

·最好使用软水，如雨水、河水、自来水；尽量不用硬水，如泉水、井水，容易产生水垢；硬水可加纯碱、加烧碱、加红矾溶液进行软化。

2．防冻液

·甘醇、甘油、酒精等配制而成
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 24 讲
题目：第十章 发动机冷却系

第24讲 水冷却系构造与工作原理
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·水冷却系主要机件构造

·水冷却系主要机件工作原理

能力点：

·正确理解水泵的构造与工作原理

·正确理解散热风扇及其控制过程

·正确理解节温器的构造与工作原理
本讲主要内容：

·发动机水套

·水泵

·风扇及其控制

·散热器

·膨胀水箱

·节温器

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（1课时）

·汽车电子技术专业 （1课时）

·汽车制造与维修专业（1课时）

·简单讲解发动机水套、散热器、膨胀水箱的结构与原理

·重点讲解水泵、风扇及其控制、节温器的结构与原理

教学重点： ·蜡式节温器的结构

·散热风扇的控制过程
教学难点： ·蜡式节温器的结构

·散热风扇的控制过程
教学方法及手段：导入、简介讲解、重点讲解、启发分析、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置



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本讲教学内容：
由发动机冷却系统导入
水冷系的组成：水泵、水套、散热器、百叶窗、风扇、分水管、节温器、水温表等。
简单讲解：

·要求学生了解发动机水套及其主要结构



图10-7：发动机水套
一、发动机水套



1．概念

·气缸体和气缸盖内的一层水套，是气缸体和气缸盖的双层壁所形成的空间

2．主要结构

（1）分水管（图10-7a）

·水套中的分水管，使冷却水能均匀流到各缸

（2）喷水管（图10-7b）

·水套中的喷水管，强烈地冷却排气门



（a）分水管 （b）喷水管
重点讲解：

·要求学生了解水泵的功用与类型

·要求学生理解掌握离心式水泵的结构与原理



图10-8：离心式水泵的结构与原理
二、水泵



1．功用与类型

·对冷却水加压，强制冷却水流动

·汽车发动机广泛采用离心式水泵

2．结构组成（图10-8a）

·水泵体水泵盖、叶轮、水泵轴、轴承、水封

3．工作原理（图10-8b）

·水泵轴转动，冷却水由进水管到叶轮中心，叶轮转动产生离心力，经出水口积压到汽缸体水套中去

·叶轮的中心部分形成低压，散热器中的冷却水又从进水管泵入叶轮中心，如此循环不息



（a）结构组成 （b）工作原理
重点讲解：
三、散热风扇及其控制
·要求学生了解风扇功用与结构



图10-9：风扇功用与结构
1．风扇功用与结构（图10-9）

·功用：促进散热器的通风，提高散热器的热交换能力

·结构：与水泵同轴，由叶片和连接板组成

·风扇型式：叶尖前弯、尖窄根宽、尼龙压铸整体风扇

启发分析：

·要求学生理解曲轴皮带驱动风扇控制的特点



图10-10：曲轴皮带驱动风扇控制
2．风扇控制

（1）曲轴皮带驱动（图10-10）

·风扇由曲轴带轮通过V带驱动

·发电机带轮作为张紧轮

·特点：发动机低速大负荷时温度高，需要提高风扇转速以加强散热，但风扇转速反而随曲轴转速而降低。不能根据发动机的热状况对冷却强度进行调节

类比分析：

·要求学生理解水硅油风扇离合器的结构与工作原理



图10-11：硅油风扇离合器结构
（2）硅油风扇离合器

1）结构（图10-11）

·主动轴固定在风扇带轮上由曲轴驱动，主动板随主动轴一起旋转

·从动板、前盖、壳体、风扇连成一体

·前盖与从动板间空腔为储油腔，储有高粘度硅油

·壳体与从动板间空腔为工作腔

·从动板上有进油孔、回油孔、泄油孔。进油孔由感温器根据水温高低控制封闭或打开

2）工作原理

·发动机温度低时：进油孔关闭，工作腔内无油，风扇离合器分离，风扇空转

·发动机温度高时：阀片使进油孔开，硅油从贮油腔进入

工作腔，风扇离合器接合，增强冷却。硅油被甩向外缘，经回油孔流回储油腔，再经进油孔流回工作腔形成循环回路

·特点：可以根据发动机的热状况随时对其冷却强度加以调节

启发分析：

·要求学生理解掌握电动风扇控制



图10-12：电动风扇温控热敏电阻开关控制
（3）电动风扇控制

1）温控热敏电阻开关控制（图10-12）

·电动风扇由电动机驱动，蓄电池为动力，其转速与发动机的转速无关

·电动机由位于散热器的温控热敏电阻开关控制，需要风扇工作时自行启动

·风扇无动力损失，结构简单，布置方便

·如捷达、桑塔纳等轿车电动风扇均为两挡：温度92~97℃时，热敏开关接通电动风扇1挡，风扇转速为2300r/min；温度99~105℃时，热敏开关接通电动风扇2挡，风扇转速为2800r/min；温度降到84~91℃时，热敏开关切断电源，风扇停转

·要求学生理解掌握水温开关和风扇继电器控制电路及过程



图10-13：水温开关和风扇继电器控制
2）水温开关和风扇继电器控制（图10-13）

·温度91℃以上时（或空调压缩机开关闭合），水温开关接通风扇继电器线圈电路，风扇继电器触点闭合，电动风扇工作

启发分析：

·要求学生理解掌握电控液压散热风扇组成及控制过程



图10-14：液压系统组成
（4）电控液压散热风扇

1）液压系统组成（图10-14）

·散热风扇由液压马达驱动，

·由电磁阀控制液压马达流量，控制散热风扇无级变速

·与液压动力转向液压系统并联

图10-15：凌志ES300 3VZ-FE 原车位置
2）凌志ES300 3VZ-FE 原车位置（图10-15）

图10-16：电控系统电路图
3）电控系统电路图（图10-16）

·微机接收水温传感器、发动机转速、节气门位置、空调开关信号，控制电磁阀的开度

类比分析：

·要求学生理解）微机控制散热风扇组成及控制过程



图10-17：微机控制散热风扇
（5）微机控制散热风扇（图10-17）

·切诺基4.0L发动机

·冷却液温度约达103 ℃时，微机使散热风扇继电器接柱3l接地，风扇电机工作。

·当发动机冷却液温度低于88℃时，微机停止向散热继电器提供接地，风扇电机停止工作

·如果空调压缩机工作，不管冷却液温度如何，微机都将使散热器风扇继电器接地，使冷却风扇电机工作。

简单讲解：



·要求学生了解散热器（水箱）主要结构



图10-18：散热器构造
四、散热器（水箱）



1．功用、类型及位置

·功用：将冷却水的热量散入大气

·类型：磁电式、管带式

2．散热器构造（图10-18）

·上、下水箱贮存冷却水

·散热器芯吸收热量

·进水口与缸盖上出水口相连

·上水箱上设有加水口，并用散热器盖封闭

·下水箱底部开有出水口和

放水开关

·要求学生了解散热器盖结构



图10-19：散热器盖
3．散热器盖（图10-19）

·作用：调节冷却水的工作压力，从而提高水的沸点，使冷却水不易沸腾

·水温正常时，空气阀和蒸气阀关闭，上储水箱与蒸气排出管隔开。

·蒸汽阀开启（左图）：·蒸气压力达到126-137KPA时，蒸气阀打开，部分蒸气外泄。

·空气阀开启：蒸气压力降到99-87KPA时，空气阀被大气压力压开，部分空气被吸入。



（a）蒸汽阀开启 （b）空气阀开启
简单讲解：

·要求学生了解膨胀水箱结构及工作原理



图10-20：膨胀水箱结构及工作原理
五、膨胀水箱



1．功用

·建立封闭系统，减少空气对冷却系内部的氧化

·使水、气分离

·避免冷却水的流失

2．膨胀水箱结构及工作原理（图10-20）

·膨胀水箱用橡胶管与散热器相接

·水温升高后，流入膨胀水箱

·水温降低后，吸回散热器

·膨胀水箱的“DI”、”GAO”线

重点讲解：

·要求学生了解节温器结构工作原理



图10-21：蜡式节温器结构
六、节温器



1．功用与类型

·功用：根据水温的变化，自动调节冷却水的循环路线

·类型：蜡式、折叠式；单阀、双阀式

2．蜡式节温器结构（图10-21）













图10-22：蜡式节温器工作原理





归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
3．蜡式节温器工作原理（图10-22）

·冷却水温度低于76℃时，进行小循环

·冷却水温度高于76℃时，系统进行混合循环

·冷却水温度高于86℃时，系统进行大循环



（a）水温高时 （b）水温低时
汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 25 讲
题目：第十一章 发动机润滑系

第25讲 发动机润滑系
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·润滑系的功用与组成

·润滑系的油路及润滑方式

·润滑系主要机件构造与原理

能力点：

·正确掌握润滑系的油路及润滑方式

·正确掌握机油泵、机油滤清器的结构与原理
本讲主要内容：

·发动机润滑系的组成及功用

·润滑系的油路及润滑方式

·润滑系主要零部件

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·启发分析发动机润滑系的组成及功用

·启发分析润滑系的油路与润滑油路

·重点讲解润滑系主要零部件
教学重点： ·润滑系的油路及润滑方式

·机油泵结构与原理
教学难点： ·润滑系的油路及润滑方式



·机油泵结构与原理
教学方法及手段：导入、启发分析、类比分析、重点介绍、简要介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·启发分析发动机润滑系的组成及功用

·启发分析润滑系的油路与润滑方式

·重点讲解润滑系主要零部件
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：
由发动机总体构造导入发动机润滑系统
四、 润滑系的功用与组成
·要求学生理解润滑系功用
1．润滑系功用

·润滑：利用油膜减少机件间的磨损

·密封：利用油膜防止燃气的泄露

·冷却：润滑油可以吸收热量

·清洁防锈：带走金属屑、杂质及酸性物

·减震缓冲：利用油膜缓冲振动

·液压：兼做液压油，起液压作用
·要求学生理解润滑系组成



图11-1：润滑系的组成
2．润滑系的组成（图11-1）

·润滑油储存装置：油底壳

·润滑油升压装置：机油泵

·润滑油滤清装置：集滤器、粗滤器、细滤器

·安全和限压装置；限压阀、旁通阀

·润滑油冷却装置：机油散热器

·润滑系工作检查装置：油压表、油温表、油尺

启发分析：

·要求学生理解润滑方式及特点



图11-2：润滑方式
五、 润滑系的油路与润滑方式

1．润滑方式（图11-2）

（1）飞溅润滑

·利用运动零件激溅或喷溅起来的油滴、油雾润滑摩擦面

·特点：适用摩擦面露在外面、载荷轻、运动速度小的零件如气缸壁、活塞、活塞环、活塞销以及配气机构的凸轮、挺杆等零件

（2）压力润滑

·利用机油泵使润滑油产生压力，强制送到各表面

·特点：摩擦面没有外露，载荷和运动速度大,如主轴承、连杆轴承表面

（3）复合润滑

·飞溅—压力润滑：汽车发动机上采用以压力润滑为主，飞溅润滑为辅的复合润滑方式

（4）注油润滑：定期加注润滑脂，如水泵、起动机、发电机等件的轴承

（5）自润滑：用自润滑轴承代替普通轴承如尼龙、二硫化钼等

类比分析：

·要求学生理解掌握润滑油路



图11-3：EQ6100-1发动机润滑油路
2．润滑油路

（1）EQ6100-1发动机润滑油路（图11-3）

·油路：润滑油在机油泵的作用下，经集滤器吸入机油泵，并压出，多数经粗滤器至主油道，少数经细滤器，回到油底壳

·限压阀：油压超过规定压力，打开，机油回油底壳

·旁通阀：粗滤器堵塞时，打开旁通阀，不经滤

芯，机油从进油口到出油口至润滑系

图11-4：本田轿车发动机润滑油路
（2）本田轿车发动机润滑油路（图11-4）

·曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴和摇臂轴上各轴承等均采用压力润滑

·摇臂、活塞、活塞环、气缸壁等部位则采用飞溅润滑

图11-5：桑塔纳2000润滑油路
（3）桑塔纳2000润滑油路（图11-5）

·中间轴的前轴承由滤清器出油口一油道供油，后轴承由主油道第六油道供油

重点讲解：
三、润滑系主要零部件
·要求学生了解机油泵功用与类型
1．机油泵

（1）功用与类型

·功用：提高油压，强制将机油送到各机件摩擦表面，保证发动机的良好润滑

·类型：齿轮式机油泵、 转子式机油泵、叶片式机油泵
启发分析：

·要求学生理解掌握内外齿轮式机油泵的结构与原理



图11-6：外齿轮式机油泵
（2）齿轮式机油泵

1）外齿轮式机油泵（图11-6）

·特点：结构简单，加工方便且工作可靠，使用寿命长，较高供油压力，国产桑塔纳等轿车采用

11-7：内齿轮式机油泵
2）内齿轮式机油泵（11-7）

·主从齿轮同向转动，进油口有真空度吸油；出油口体积减少压油

对比分析：

·要求学生理解掌握转子式机油泵的结构与原理



图11-8：转子式机油泵结构
（3）转子式机油泵

1）结构（图11-8）

·内转子比外转子少一个齿，外转子可在油泵壳体内自由转动，内、外转子轴心有一个偏心距

图11-9：转子泵工作原理
2）转子泵工作原理（图11-9）

·内、外转子间四个工作腔

·当一工作腔从吸油腔转过，容积增大，产生真空，吸油

·工作腔转到与压油腔相通时，容积变小，油压升高，压油

对比分析：

·要求学生了解叶片式机油泵的结构与原理



图11-10：叶片式机油泵
（4）叶片式机油泵（图11-10）

·偏心转子、叶片、弹簧及泵壳等零件组成

·叶片、转子和泵壳三者间的容积变化而工作

·要求学生了解机油滤清装置功用与类型
2．机油滤清装置

（1）功用与类型

·功用：对不断循环的机油进行过滤，清除机油中的各种杂质，清洁润滑机油

·类型：机油集滤器、 机油滤清器
·要求学生了解机油集滤器



图11-11：机油集滤器
（2）机油集滤器（图11-11）

·一般为金属丝滤网，装在机油泵之前，串联在油路中

·主要是用于防止机油中一些颗粒较大的杂质进入机油泵

重点介绍：

·要求学生理解掌握机油滤清器及其过滤方式
（3）机油滤清器

1）对机油滤清效果的不同分类

·粗滤器：滤去机油中粒度较大杂质，一般串联在机油泵和主油道之间

·细滤器：过滤和清除机油中细小杂质，一般与主油道并联在油路中

2）机油过滤的方式不同分类
启发分析



图11-12：全流式过滤方式
①全流式过滤方式

·机油滤清器串联在机油泵和主油道之间，机油全经过滤清器过滤后流入主油道应设旁通阀（图11-12a）

·马自达轿车发动机润滑系全流式过滤方式（图11-12b）



（a）全流式过滤方式 （b）马自达轿车发动机润滑系全流式过滤方式
对比分析：



图11-13：分流式过滤方式
②分流式过滤方式（图11-13）

·机油泵压出的机油一部分经滤清器过滤后流回油底壳，另一部分则不经过滤清器过滤而直接流入主油道

对比分析：



图11-14：混合式过滤方式
③混合式过滤方式（图11-14）

·机油一部分经细滤器过滤后流回油底壳

另一部分机油则经装旁通阀的粗滤器过滤后流入主油道

对比分析：



图11-15：并联式过滤方式
④并联式过滤方式（图11-15）

·滤清器并联在机油泵和机件间的油路中

机油一部分经滤清器过滤后与另一部分未经过滤的机油一起同时流入主油道

简单介绍：

·要求学生了解机油散热器功用与类型



图11-16：空气冷却式机油散热器
3．机油散热器

（1）功用与类型

·功用：保证机油保持在最有利的温度范围内工作

·类型：空气冷却式机油散热器、水冷却式机油散热器

（2）空气冷却式机油散热器（图11-16）

·是以空气为介质带走机油热量的一种冷却机油的装置

·结构一般为管片式

图11-17：水冷却式机油散热器
（3）水冷却式机油散热器（图11-17）

·用水为冷却介质冷却机油的一种装置。

·主要由带散热片的油管和水冷室组成

图11-18：本田F-20A型发动机机油散热器与滤清器
（4）本田F-20A型发动机机油散热器与滤清器（图11-18）





简单介绍：

·要求学生了解油底壳和油尺









图11-19：油底壳



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容
4．油底壳和油尺

（1）油底壳（图11-19）

·油底壳又称机油盘，收集和贮存从机体内各机件上流回的润滑油

·一般用薄钢板冲压而成，内有挡油板和放油螺塞

（2）油尺

·检查发动机机油量的多少

·检查发动机机油量应在发动机起动之前或停止运转5min以后，其油量应保持在油尺的上下限之间

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 26 讲
题目：第十二章 发动机点火系

第26讲 发动机点火系
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·发动机点火系统功用

·传动点火系统工作过程

·电子点火系统工作过程

·电控点火系统工作过程

能力点：

·正确理解发动机点火系统组成及功用

·重点掌握电控点火系统工作过程
本

讲主要内容：

·点火系功用。

·传动点火系统

·电子点火系统

·电控点火系统

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·简介传动点火系、电子点火系。在《汽车电器》课中重点讲解

·重点讲解电控点火系统
教学重点： ·点火系的功用与类型

·电控点火系统组成与工作过程
教学难点： ·电控点火系统工作过程
教学方法及手段：导入、重点介绍、简介、对比介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简介传动点火系统、电子点火系统。在《汽车电器》课中重点讲解

·重点讲解电控点火系统
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（1课时）
·简介传动点火系统、电子点火系统。在《汽车电器》课中重点讲解

·简介电控点火系统。在《汽车电子技术》课中重点讲解
·汽车电子技术专业 （2课时）
·简介传动点火系统、电子点火系统。在《汽车电器》课中重点讲解

·简介电控点火系统。在《电喷发动机》课中重点讲解
本讲教学内容：由发动机的总体构造导入本讲内容：
重点介绍：

·要求掌握点火系的功用及类型

·所有专业要求一致
一、点火系功用与类型

1．功用

·点火系将电源的低电压变成高电压（一般为15~20KV），再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气。

·能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。

2．类型

（1）蓄电池点火系

·亦称传统点火系。蓄电池或发电机提供低压直流电，借点火线圈和断电器产生高压电，通过配电器按工作顺序把高压电送到各缸的火花塞，产生电火花点燃可燃混合气。

（2）晶体管点火系

·也叫半导体点火系。以蓄电池、发电机为电源，借助点火线圈和晶体管元件将低压电变成高压电。

（3）微机控制的点火系

·由点火线圈和微机控制装置产生的点火信号，将电源的低压电变成高压电。它还可以进一步取消分电器，由微机系统直接进行高压电的分配，是现代最新型的无分电器点火系。

（4）磁电机点火系

·由磁电机本身直接产生高压电，而不需要另设低压电源。在中、高速时，产生的电压高，工作可靠，在发动机低转速时，产生的高压电低，不利于发动机起动，所以多用于某些高速满负荷下工作的竞赛汽车

以及某些不带蓄电池的摩托车发动机上。
简单介绍：

·要求学生了解传统点火系统的主要组成元件和点火过程

·要求学生在《汽车电器》课程中重点掌握

·所有专业要求一致
二、传动点火系统

1．传统点火系统的组成（如图12-1）

·电源：蓄电池或发电机，其作用是供给点火系统低压电能。

·点火线圈：将12V的低压电变成15-20KV的高压电。

·分电器：包括断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置。

·断电器：接通与切断初级电路，产生点火的信号。

·配电器：将点火线圈产生的高压电，按照发动机的工作顺序送至各缸火花塞。

·电容器：减小断电器触点火花，延长触点使用寿命和提高次级电压。

·点火提前调节装置：随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变化改变点火提前角。

·火花塞：将高压电引入气缸燃烧室产生火花点燃混合气。

·附加电阻：用来改善点火性能和起动性能。

·点火开关：用来控制点火系统初级电路，控制仪表电路、起动继电器电路等。
图12-1：传统点火系统的组成

图12-2：传统点火系统低压回路
2.工作原理

（1）低压回路（如图12-2）

·当触点K闭合时，低压电路（或初级电路）为：蓄电池正极→点火开关→附加电阻→初级线圈→断电器活动触点臂→触点→分电器壳体搭铁→蓄电池负极

图12-3：传统点火系统高压回路
（2）高压回路（如图12-3）

·触点K断开，高压电路为：次级线圈→附加电阻→蓄电池正极→蓄电池→搭铁→火花塞侧电极→火花塞中心电极→高压线→配电器→次级线圈

简单介绍：

·要求学生了解电子点火系统的特点与类型

·要求学生在《汽车电器》课程中重点掌握

·所有专业要求一致
二、电子点火系统

1．电子点火系统分类

（1）特点

·又称半导体点火系统，它是利用半导体器件（如三极管、可控硅）作为开关，接通和切断初级电流的点火系统。

（2）类型

1）按储能方式分类

·电感式

·电容式

2）按有无断电器触点分类

·有触点式

·无触点式

3）按信号发生器型式分类

·磁感应式式

·霍尔式式

·光电式式

·电磁振荡式

4）按控制方式是否采用微机分类

·普通电子点火系统

·微机控制点火系统（电控点火系统）
·要求学生了解磁脉冲式无触点点火装置主要组成元件和点火过程



图12-4：磁脉冲式无触点点火装置组成
2.磁脉冲式无触点点火装置

（1）组成与特点（如图12-4）

·组成：一般由传感器、点火控制器、点火线圈、配电器、火花塞等组成

·特点：利用传感器代替断电器触点，产生点火信号，控制点火线圈的通断和点火系统的工作

图12-5：磁脉冲式传感器
1）磁脉

冲式传感器（如图12-5）

·转子凸齿逐渐转向线圈铁心：空气隙越小，磁通量增多，磁通变化率变大，线圈感应电势越大直至达到最大值

·转子凸齿与线圈铁心对齐：空气隙最小，磁通变化率为零，线圈感应电势下降到零

·转子凸齿逐渐离开线圈铁心：空气隙越大，磁通量减小，磁通变化率变大，线圈感应电势反向越大直至达到反向最大值

2）点火控制器

·组成：三极管、稳压管、电阻及电容等元件组成的电子电路

·功用：将传感器输入的点火信号整形、放大、转变为点火控制信号，再经过开关型大功率三极管，控制点火线圈初级电路的通、断和点火系统的工作
图12-6：磁脉冲式无触点点火装置电路
（2）工作原理（如图12-6）



1）低压回路

·传感器输出信号高于一定值时（C点电位>P点电位）：三极管VT1截止，VT2导通，VT3截止，VT4导通，VT5导通，接通点火线圈初级电路

·低压回路：蓄电池正极→点火开关→初级线圈→三极管VT5的集电极→发射极→搭铁→蓄电池负极

2）高压回路

·传感器输出信号低于一定值时（C点电位
·高压回路：次级线圈→电阻R8→蓄电池正极→蓄电池→搭铁→火花塞侧电极→火花塞中心电极→高压线→配电器→次级线圈
·与磁脉冲式无触点点火装置对比介绍

·要求学生了解霍尔效应式无触点点火装置主要组成元件和点火过程



图12-7：霍尔效应式无触点点火装置组成
2.霍尔效应式无触点点火装置

（1）组成（如图12-7）

·组成：一般由霍尔分电器、点火控制器、点火线圈、火花塞等组成

图12-8：霍尔传感器
（2）霍尔传感器（如图12-8）



·转子叶片处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线被隔磁，不能作用到霍尔触发器，不产生霍尔电压

·转子缺口处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线作用于霍尔触发器，产生霍尔电压

·内部集成电路：将霍尔交变电压整形为规则的方波，作为点火控制信号

（3）点火控制器

·组成：点火系统专用集成电路库芯片IG、达林顿管及其他辅助电路组成

·功用：将霍尔传感器输入的点火信号整形、放大、转变为点火控制信号，通过达林顿管管，控制点火线圈初级电路的通、断和点火系统的工作
汽检和汽贸专业：

·要求学生重点掌握

汽车和汽电专业：

·要求学生简单了解
三、电控点火系统

（·汽车专业：要求在《汽车电子技术》课程中重点掌握）

（·汽电专业：要求在《发动机电控技术》课程中重点掌握）
·要求学生理解电控点火系统特点
1

．电控点火系统的主要优点

·在各种工况下，可自动获得最佳的点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳。

·在整个工作过程中，均可对点火线圈初级电路的通电时间和电流进行控制，不仅提高了点火的可靠性，而且可有效地减少电能消耗，防止点火线圈烧损。

·采用爆燃控制功能后，可使点火提前角控制在爆燃的临界状态，以此获得最佳的燃烧过程。
重点介绍：

·要求学生掌握有分电器电控点火系统组成及点火控制过程



图12-9：有分电器电控点火系统
2．有分电器电控点火系统

（1）系统组成（如图12-9）

·由分电器将点火线圈高压电按发火顺序依次传给各缸火花塞，只有一个点火线圈

图12-10：有分电器电控点火系统点火提前角控制原理
（2）有分电器电控点火系统点火提前角控制原理（如图12-10）

·日产ECCT系统（直列六缸发动机，点火提前角为上止点前40°）

重点介绍：

·要求学生掌握无分电器电控点火系统类型、组成及点火控制过程



图12-11：独立点火方式
3．无分电器电控点火系统

（1）独立点火方式（如图12-11）

·点火线圈有较长通电时间

·初级线圈通电电流较小，不易发热

·点火线圈体积小巧，可压装在火花塞上

·结构和控制电路复杂

图12-12：同时点火方式
（2）同时点火方式（如图12-12）

·结构和控制电路较简单，应用较多

·保留高压线，能量损失较大

图12-13：二极管配电点火方式
（3）二极管配电点火方式（如图12-13）

·特制点火线圈为内装双初级绕组、双输出次级绕组

重点介绍：

·要求学生理解掌握电控点火系统三大控制功能
4． 电控点火系统的功能

（1）点火提前角控制

1）起动时点火提前角的控制

·起动过程中，转速变化大且低，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角

·一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角（随发动机而异，丰田TCCS系统为10°，日产ECCS系统为16° ）

·控制信号主要是Ne信号和STA信号

2）起动后点火提前角的控制

·丰田TCCS系统：

实际点火提前角=初始点火提前角＋基本点火提前角＋修正点火提前角

·日产ECCS系统：

实际点火提前角=基本点火提前角×点火提前角修正系数
图12-14：怠速的基本点火提前角
3）基本点火提前角

① 怠速的基本点火提前角（如图12-14）

·控制信号：IDL信号、Ne信号、A/C信号

图12-15：丰田 TCCS 系统平常行驶的基本点火提前角
② 平常行驶的基本点火提前角

·存储在ECU的ROM中，根据转速和负荷查表选出最佳点火提前角

·丰田 TCCS 系统（如图12-15）

图12-16：本田 ECCS 系统平常

行驶的基本点火提前角
·本田 ECCS 系统（如图12-16）

图12-17：通电时间控制模型
（2）通电时间控制

1）通电时间对发动机工作的影响

·通电时间：初级电路接通的时间

·次级电压最大值与初级电路断开电流成正比，而断开电流与通电时间长短有关。

·必须保证通电时间才能使初级电流达到饱和

·通电时间过长，点火线圈又会发热并使电能消耗增大

2）通电时间控制模型（如图12-17）

图12-18：爆震识别电路
（3）爆震控制

1）爆震识别电路（如图12-18）

图12-19：爆震时点火提前角的控制



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
2）爆震时点火提前角的控制（如图12-19）

汽车运用与维修专业教案

200 /200 学年 第 学期

课程名称：汽车构造（一） 授课教师：

班级：
第 27 讲
题目：第十三章 起动系和电源系

第27讲 起动系和电源系
第 周 星期
本讲教学目标：

知识点：

·附加继电器控制起动过程

·具有自动保护控制起动过程

·电源系组成及工作原理

能力点：

·正确理解发动机起动过程

·正确理解电源系工作原理
本讲主要内容：

·发动机起动系

·发动机电源系

本讲教学要求及适合专业：

·汽车检测与维修专业（2课时）

·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

·汽车制造与维修专业（1课时）

·简介起动系、电源系组成及工作过程

·在《汽车电器》课中重点讲解
教学重点： ·附加继电器控制起动过程分析

·电源系工作原理
教学难点： ·附加继电器控制起动过程分析

·电源系工作原理
教学方法及手段：导入、简要介绍、重点介绍、归纳小结、多媒体
作业或课外阅读资料：

·同步学习《汽车构造课程建设》网页中的《汽车发动机网络教程》

·具体书面作业从《汽车发动机网络教程》下载，由教师根据不同专业要求布置


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不同专业本章内容比较：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简介起动系、电源系组成及工作过程

·在《汽车电器》课中重点讲解
·汽车维修与营销专业（2课时）

·汽车制造与维修专业（1课时）

·汽车电子技术专业 （2课时）

本讲教学内容：由发动机的总体构造导入本讲内容：
简要介绍：

·要求了解发动机的起动方法
一、发动机起动系

1．发动机起动方法

（1）发动机起动

·发动机需要用外力转动曲轴，直到气缸内能形成可燃混合气并着火燃烧，才能自动进行工作循环，转入工作状态

（2）起动过程

·发动机从静止到转入工作状态的全过程

（3）

起动时间

·由起动到自行运转所需时间，电起动<5s、间隔15s，人力起动<30s。

（4）起动转速

·在一定环境条件下起动时，必须的最低转速，柴油机100~300r/min、汽油机 50~70r/min。

（5）起动方法

·人力起动：手摇转动飞轮，小功率机采用

·电起动：蓄电池为电源、串激直流电机

·柴油机用汽油机起动：用于大功率柴油机的起动

·压缩空气起动：将高压空气按工作顺序送入气缸推动活塞而驱动曲轴旋转
简要介绍：

·要求了解附加继电器控制起动系统的组成

·各组成元件具体结构及原理在《汽车电器》课程中重点讲解



图13-1：附加继电器控制起动系统的组成
2．附加继电器控制起动

（1）组成（如图13-1）

简要介绍：

·要求了解附加继电器控制起动系统的电路



图13-2：附加继电器控制起动系统起动电路
（2）起动电路（如图13-2）

重点介绍：

·要求理解并掌握附加继电器控制起动系统的起动过程
（3）起动过程

1）起动开关接通

①启动继电器

·功用：线圈通电，触点闭合，接通吸引线圈和保护线圈电路。

·电流通路：蓄电池正极→点火开关→启动继电器线圈→搭铁→蓄电池负极

②吸引线圈和保护线圈

·吸引线圈电流通路：蓄电池正极→启动继电器触点→启动机接线柱→吸引线圈→吸引线圈接线柱→启动机开关接线柱→启动机磁场绕组→启动机电枢绕组→搭铁→蓄电池负极

·保护线圈电流通路：蓄电池正极→启动继电器触点→启动机接线柱→保护线圈→搭铁→蓄电池负极

③驱动齿轮与飞轮啮合

·吸引线圈和保护线圈产生磁场方向一致，活动铁芯左移，通过拨叉带动驱动齿轮右移，驱动齿轮与飞轮啮合

④启动发动机

·活动铁芯左移使接触盘接通电机开关接线柱，启动机主电流电路接通，启动机运转，启动发动机

·启动机主电流通路：蓄电池正极→启动机开关接线柱1→主接触盘→启动机开关接线柱2→启动机磁场绕组→启动机电枢绕组→搭铁→蓄电池负极

2）起动开关断开

·启动继电器：线圈断电，触点断开

·吸引线圈和保护线圈：电路由电机开关接通，产生磁场方向相反相互消弱，活动铁芯退回原位：

·驱动齿轮与飞轮分离：活动铁芯左移通过拨叉带动驱动齿轮右移

·接触盘断开电机开关：切断启动机电路
简要介绍：

·要求了解具有自动保护控制起动系统组成



图13-3：具有自动保护控制起动系统的组成
3．具有自动保护控制起动

（1）组成（解放CA141型汽车）（如图13-3）

重点介绍：

·要求理解并掌握起动系统的自动保护过程
（2）自动保护过程

1）起动后未及时松开点火开关

·交流发电机：迅速建立电压

·

充电继电器线圈L2电流通路：定子绕组中性点O→线圈L2→搭铁→整流二极管(VD4~VD6)→定子绕组中性点O

·充电继电器常闭触点SA2断开：切断线圈L1电路，将触点SA1断开，切断起动机电磁开关电路，起自动保护作用

2）发动机运转误将起动机投入使用

·充电继电器线圈L2 ：总加有发电机中性点电压

·充电继电器常闭触点SA2 ：处于断开状态

·点火开关错误拨至启动挡：启动继电器线圈L1电路不通，触点SA1断开，电磁开关不会动作，起自动保护作用
简要介绍：

·要求了解电源系统的组成及类型

·各组成元件具体结构及原理在《汽车电器》课程中重点讲解
二、发动机电源系



1．发动机电源系组成

（1）组成

·由蓄电池、发电机和调节器组成

·蓄电池和发电机是并联连接配合工作

（2）工作情况

·蓄电池：发动机起动或低速运行时，向起动机、点火系及其它用电设备供电

·发电机：主要电源。汽车正常运转时，向除起动机外的全部用电设备供电，并向蓄电池供电

·用电设备用电量过大时：超过发电机的供电能力，由蓄电池和发电机共同供电

（3）蓄电池类型

·多用铅蓄电池，电源电压一般为12V

（4）发电机类型

·多用硅整流交流发电机

（5）发电机的电压调节器

·作用：发动机转速变化时，使发电机的端电压保持恒定

·类型：触点振动式电压调节器、晶体管电压调节器、集成电路电压调节器
简要介绍：

·要求了解电源电路



图13-4：电源电路
2．电源电路工作原理

（1）电源电路（尼桑轿车集成电路调节器）（如图13-4）

重点介绍：

·要求理解并掌握电源系统的工作过程



归纳小结：

·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容
（2）工作过程

（1）点火开关ON，发动机低速运转

①磁场绕组电流接通，做好发电准备

·VT2导通：蓄电池+ →保险丝FU1→点火开关SA1→保险丝FU3→接线柱IG→VD1→R5→接线柱L→R2→VT2基极

·磁场绕组电流接通：蓄电池+ →保险丝FU1→点火开关SA1→保险丝FU3→接线柱IG→VD1→R5→励磁线圈→接线柱F→VT2的c-e结→接线柱E→搭铁→蓄电池–

②充电指示灯电流接通，充电指示灯（即放电警告灯）亮，以示未发电

·充电指示灯电流接通：蓄电池+ →保险丝FU1→点火开关SA1→保险丝FU3→继电器KA1线圈→VT12→接线柱L→励磁线圈→接线柱F→VT2的c-e结→接线柱E→搭铁→蓄电池–

·放电警告灯继电器KA1触点电流接通：蓄电池+ →保险丝FU1→点火开关SA1→保险丝FU2→放电警告灯HI→继电器KA1闭合触点SA2→搭铁→蓄电池–

（2）发电机电压随转速升高至高于蓄电池电压

·转速达到1000r/min以上时：发电机定

子产生三相电动势，经VD3~VD5、VD9~VD11三相全波桥式整流电路整流。

·整流输出直流电压：给蓄电池充电。同时取代蓄电池向用电设备供电、给励磁线圈提供电压

（3）发电机电压随转速升高超过调节器额定值（12V电系常为14.5V）

·稳压二极管VDW反向击穿后导通：发电机输出电压→接线柱B →接线柱S→R1→VDW导通→VT1导通→VT2基极低电平→VT2截止→励磁线圈断电→发电机电压下降

·发电机电压降低至调节器额定值：VDW截止→VT1截止→VT2导通→励磁线圈接通→发电机电压升高

（4）充电指示灯工作过程

·转速达到1000r/min以上时：发电机输出电压→接线柱L →VD12截止→KA1 线圈断电→SA2触点断开→充电指示灯HI熄灭（以示处于充电状态）