3第三课发动机基本构造与工作情况

教学提要
课目：发动机基本构造与工作情况
目的： 1. 熟悉发动机的基本构造和常用术语
2. 了解内燃机的名称、型号编制规则和主要参数
3. 掌握四冲程发动机的工作原理
内容：1．柴油发动机组成
2．内燃机的型号编制规定
3．发动机的常用术语
4. 四冲程柴油机的工作过程。

时间安排：2小时
实施方法：讲授、观看课件、自学、答疑辅导
教学准备：多媒体教学设备、实物、课件、视频资料、教学挂图
教学进程
（课前准备）
1．清点人数，整理服装，检查教材、笔记本携带情况，检查工具、实物是否齐全，准备多媒体课件播放；
2．报告；
3．课前提问与复习；
4. 简要说明教学内容及重点。

（讲解示范）
发动机是汽车的动力源，是把燃料(汽油或柴油)在气缸内燃烧产生的热能转变为机械能的一种机器，由于燃料燃烧是在发动机内部进行的，所以也叫内燃机。

除为数不多的新能源(天然气、电动等)汽车外，现代汽车所使用的发动机主要是汽油机和柴油机。

第一节发动机的基本结构和常用术语
一、发动机的基本结构
目前汽车上广泛采用的是四冲程往复活塞式柴油发动机和汽油发动机。

柴油发动机由两大机构、四大系统组成。

如图2-1所示；
教学提示课前提问：
1. 液压千斤顶的使用注意事项有哪些?
2. 你所知道的发动机有几类？
对照实物和示教板讲解。

对照实物和示教板讲解。

汽油发动机则由两大机构、五大系统组成(比柴油机多点火系)，如图2-2所示。

1．曲柄连杆机构：包括机体组；活塞连杆组和曲轴飞轮组等机构。

是发动机进行能量转换和传递动力的机构。

2．配气机构：包括气门组和气门传动组。

是发动机的换气机构。

3．供给系：包括燃油箱、输油泵、燃油滤清器、空气滤清器进气歧管、排气歧管、排汽消声器等机件，汽油机包括化油器，柴油机包括喷油泵、调速器、喷油器等机件。

4．润滑系：包括机油泵、集滤器、机油滤清器、限压阀、润滑油道和机油散热器、油压表等机件。

负责发动机各磨擦表面的润滑、冷却和清洗。

5．冷却系：包括风扇、水泵、散热器、节温器、水套等。

保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

6．点火系：包括蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等机件。

功用是定时点燃气缸内的可燃混合气。

7．起动系：包括起动机及附属装置。

负责发动机的起动任务。

通过播放视频资料，对照书中图2-3进行讲解。

二、发动机常用术语
如图2-3所示。

1．工作循环：发动机每完成进气、压缩、作功、排汽四个行程，称为一个工作循环。

2．上止点：活塞在气缸内向上运动达到的最高点的位
置。

3．下止点：活塞在气缸内向下运动达到的最低点的位置。

4．活塞行程：活塞由上止点运动到下止点所走的距离。

活塞每移动一个活塞行程，曲轴旋转半周(180度)。

5．气缸工作容积：活塞由上止点运动到下止点所扫过的气缸容积。

6．发动机排量：多缸发动机全部气缸的工作容积的总和称发动机的排量或升量。

7．燃烧室容积：当活塞在上止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积。

8，气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和。

9．压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。

第二节内燃机的名称、型号和主要参数
一、内燃机的名称、型号编制规则
为了便于内燃机的生产、识别、管理与使用，国家标准《内燃机产品名称和型号编制规则》（GB752—82）对内燃机的名称和型号的编制作了统一规定。

主要内容是：
1．内燃机产品名称按所采用的燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机、双(多种)燃料发动机等。

对照示教板，并通过制作动画课件进行讲解。

2．内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成，包括四部分：
首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。

中部：由表示气缸数、气缸排列形式、冲程、缸径的符号(数字或拼音字母)组成。

后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。

尾部：变型符号，用数字表示改型顺序，中间用短线连接。

同一系列产品因改型等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。

内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如图：汽车发动机型号编制举例：
(1)CA6102型汽油机：表示由第一汽车集团公司生产、六缸、直列、四冲程、缸径102mm、水冷、车用汽油机。

(2)CA6110/125Z1A2型柴油机(CAll21J型汽车用)：表示由第一汽车集团公司生产；六缸、直列、四冲程、缸径110mm、发动机活塞行程125mm、生产企业产品代号为Z1A2。

(3)EQ6100Q—1型汽油机：表示由第二汽车制造厂生产、六缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷、车用汽油机、且为第一次改型后的产品。

(4)康明斯EQ6BTA5.9型柴油机(EQ1118GA型汽车用)：表示第二汽车制造厂生产的六缸、四冲程；B系列、废气涡轮增压、中间冷却、排量为5.9的柴油机。

(5)玉柴YC610SQC型柴油机：表示由广西玉柴机器股份有限公司生产、六缸、直列、四冲程、缸径105mm、水冷、
通过播放视频资料，详细讲解四个过程的工作过程。

车用柴油机，第二次改型产品。

二、发动机主要参数
1．发动机转速：指发动机曲轴旋转速度；单位转/分(r/min)。

解放CA6110/125Z1A2、东风EQ6BT5.9型发动机最高转速均为2600r/min。

2．有效扭矩：指发动机飞轮对外输出的扭矩，单位是牛米(N〃m)。

是指燃料燃烧膨胀作功所产生的力。

除克服各摩擦阻力和驱动辅助装置(如风扇、水泵、发电机、机油泵、凸轮轴等）最后可在飞轮上供给外界使用的扭矩。

3．有效功率：拨动机飞轮在单位时间内对外作功的量，单位是千瓦(kW)。

4．工况：指发动机在某一时刻的运行状况。

以该时刻
发动机输出的有效功率和曲轴转速表示。

曲轴转速即为发动机转速。

5．负荷率：指发动机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值，以百分数表示。

通常简称负荷。

6．燃油消耗率：指发动机每产生1kW的有效功率，在单位时间内(1h)消耗是我燃油量，单位是g/kW〃h，燃油消耗率越低，经济性越好。

第三节四冲程发动机的工作原理
一、柴油机的工作原理
四冲程柴油机在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功和排汽四个工作过程，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。

通过比较柴油机工作过程，让学兵了解四冲程汽油机工作循环过程。

1．进气行程：活塞在曲轴的带动下由上止点运动到下止点。

此时排气门关闭，进气门开启。

在活塞运动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度，被吸入气缸的只是纯净的空气。

由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低。

因此进气行程结束的气缸内气体的压力较高，约0．085-0．095MPa,温度较低，约为310-340K。

2．压缩行程：进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。

这时，进、排气门均关闭。

随着活塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的空气被压缩，其压力和温度同时升高。

因为柴油机的压缩比大，压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，温度高达750～1000K，大大超过了柴油的自燃温度(约600K)。

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。

因喷油压力高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状，迅速与空气混合形成可燃混合气，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，连杆推动曲轴旋转作功。

在作功行程中，燃烧气体的最大压力可达6-9MPa，最高温度可达1800-2200K。

作功行程结束时，压力约为0.2-0.5MPa，温度约为1000-1200K。

4．排气行程：排气行程开始，排汽门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。

当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。

在作功行程中混合气燃烧产生的废气必须从气缸中排出，以便进入下一个进气行程。

排气终了时气缸内残余废气的压力约为0.105— 0.120MPa，温度约为700-900K。

至此，四冲程柴油机经过进气、压缩、作功和排气四个行程完成了—个工作循环。

这期间活塞在上、下止点间往复运动四个行程，曲轴旋转两周(720度)，即每—个行程有180度的曲轴转角，活塞上行和下行共四次，进、排气门各开闭一次。

二、汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个过程，在各个活塞行程中，进、排汽门的开闭和曲柄连杆机构的运动与柴油机完全相同。

只是由于汽油和柴油
的使用性能不同，使汽油机和柴油机在混合气形成方法及着火方式上有着根本的差别。

因此，在叙述汽油机工作原理时只涉及与柴油机的不同之处。

1．进气行程：空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。

进气终了时气缸内的气体压力约为0.08-0.09MPa，温度约为320-380K。

2．压缩行程：进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。

随着活塞移动，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高。

压缩终了时，气缸内气体的压力约为0.8-1.5MPa，温度约为600-750K。

3．作功行程：压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气，燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。

在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。

这时，进、排气门仍旧关闭。

在作功行程中，燃烧气体的最大压力可达3.0-6.5MPa，最高温度可达2200-800K。

随着活塞向下止点移动，气缸容积不断增大，气体压力和温度逐渐降低。

在作功行程结束时，压力约为0.35—0.5MPa，温度约为1200-1500K。

4．排气行程：排气行程终了时，在燃烧室内尚残留少量废气，称其为残余废气。

因为排气系统有阻力，所以残余废气的压力比大气压力略高，约为0.105-0.12MPa，温度约为900-1100K。

四冲程汽油机与柴油机的共同点是：
(1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排汽四个活塞行程，每个行程占180度曲轴转角，曲轴每旋转两周完成一个工作循环。

(2)四个活塞行程中只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。

四冲程汽油机与柴油机的不同点是：
(1)所用燃料不同(柴油与汽油)。

(2)混合气形成过程不同(缸内与缸外)。

(3)压缩比不同(柴油机为16-22，汽油机为6-9)。

(4)着火方式不同(自燃与点燃)。

（本课小结）
1．重述本课的教学目的、内容、要点；
2．解答学兵普遍提出的问题；
3．讲评课堂情况；
4．布置本课复习重点与下堂课预习内容。

（复习思考题）
1．柴油发动机由哪些部分组成?
2．发动机的常用术语有哪些?
3．对内燃机的型号编制有哪些规定?
4. 简述四冲程柴油机的工作过程。

5. 四冲程汽油机与柴油机共同点和不同点。