汽车结构第1章发动机工作原理和总体构造
发动机的工作原理和总体构造
第一章发动机的工作原理和总体构造§1.1发动机的分类§1.2四冲程发动机工作原理§1.2.1四冲程汽油机工作原理一、现代汽车发动机的构造现代汽车发动机的构造如图1-1,气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。
活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。
为了吸人新鲜气体和排除废气,设有进、排气系统等。
二、基本术语1、工作循环2、上、下止点3、活塞行程4、气缸工作容积5、内燃机排量6、燃烧室容积7、气缸总容积8、压缩比9、工况10、负荷率三、四冲程汽油发动机的工作循环图1-2 为发动机示意图。
四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程和排气行程。
通常利用发动机循环的示功图来分析工作循环中气体压力p 和相应于活塞不同位置的气缸容积V 之间的变化关系, 示功图表示了活塞在不同位置时气缸内压力的变化情况。
其中,曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所作的功。
四冲程汽油机的示功图如图1-3 所示。
（1 进气行程（图1-3a化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合,形成可燃混合气后吸人气缸。
进气过程中,进气门开启,排气门关闭。
随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而气缸内的压力降低到大气压以下,即在气缸内造成真空吸力。
这样,可燃混合气使经进气管道和进气门被吸人气缸。
（2 压缩行程（图1-3b为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,故需要有压缩过程。
在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。
在示功图上，压缩行程用曲线a c表示。
（3 作功行程（图1-3c在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。
当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。
第一章.汽车发动机工作原理与总体构造
9. 工况：内燃机在某一时刻的运行状况简
称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和 曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机的转速。
10.负荷率： 内燃机在某一转速下发出的有
效功率及相同转速下发出的最大有效功率的 比值成为负荷率，以百分数表示。负荷率通 常简称为负荷。
第十三页，共39页。
三、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程
第一章.汽车发动机工作原理与总 体构造
第一页，共39页。
第一节.汽车发动机的定义及类型
一.汽车发动机的定义及其类型
（一）定义：
1) 发动机：将某一种形式的能量转换为机 械能的机器。 2) 热力发动机（热机）：将热能转换为机 械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。 3) 内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气 直接将所含热能转变为机械能的一种机器。
压缩终了压力：pco＝0.8～1.5 Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～750 K
第十五页，共39页。
进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
下止点 上止点
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
P
c 大气压力线 r
第十六页，共39页。
示功图
a V
3.作功行程
活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360℃A～540℃A 最高压力：pmax＝3.0～6.5 Mpa 最高温度：Tmax＝2200～2800 K 膨胀终了压力：pex＝0.35～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1200～1500 K
• 发动机外廓体积及其标定功率的比值称为比容积。
2.比质量
• 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质 量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容 积和比质量越小，发动机结构越紧凑。
汽车构造考试知识点上、下册
汽车构造上册第一章、发动机的工作原理和总体构造发动机基础知识：现代汽车一般采用往复活塞式内燃机，主要由活塞、气缸、连杆、曲轴、飞轮等组成，通过燃料在气缸内燃烧产生动力，推动活塞上下运动，再由连杆转变为曲轴的旋转运动对外输出。
根据使用燃料的不同分为汽油机和柴油机。
活塞在气缸里作往复直线运动，向上运动到的最高位置称为上止点，向下运动到的最低位置称为下止点，上、下止点之间的距离称为活塞行程，曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。
活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积；活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积；活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积；多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。
压缩比的大小表示活塞由下止点运动气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示，ε=VaVc到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。
压缩比越大，压缩终了时混合气体压力和温度就越高，燃烧速度增快，因而发动机输出功率增大，热效率提高，经济行就越好。
汽油机的压缩比一般为8～11，柴油机的压缩比一般为16～22发动机工作原理：发动机工作时必须先将可燃混合气引入气缸，然后进行压缩，接着使其燃烧膨胀推动活塞下行对外作功，最后排出废气，完成一个工作循环。
工作循环不断重复，就能使发动机连续运转，而每一个工作循环都必须包括进气、压缩、作功、排气四个过程。
四冲程汽油机工作过程：P22 四冲程汽油机的进气、压缩、作功、排气四个过程分别安排在四个活塞行程中，称之为进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。
四冲程柴油机工作原理：柴油机与汽油机性能比较优点：☆经济性好，行程长，排气温度低，热效率高，柴30-40%，汽25-30%，而且柴油价格较低。
☆污染较轻，柴油和空气混合比大，燃烧较完全，废气中一氧化碳较少（CO）。
没有高压点火装置，不产生无线电干扰。
☆危险性小，柴油燃点高，不会自燃，不怕严冬烤机。
汽车发动机的工作原理及总体构造
汽车发动机的工作原理及总体构造
一、汽车发动机的工作原理
1.吸气：发动机的活塞下行时，活塞腔内的气门打开，通过气门进入
汽缸的混合气。
2.压缩：活塞上行时，活塞腔内的气门关闭，活塞将混合气压缩成高
压气体。
3.爆燃：在活塞接近顶死点时，火花塞产生火花，将混合气点燃爆炸，释放出能量。
4.排气：活塞下行时，废气通过排气门排出汽缸，为新的混合气提供
空间。
通过这四个基本过程循环运作，汽车发动机可以持续地产生动力，驱
动汽车运行。
二、汽车发动机的总体构造
1.气缸体系：汽缸是发动机燃烧的主要部分，通常由铁合金或铝合金
制成。
汽缸体内设置有活塞和气门，通过这些部件的运动来实现吸气、压缩、爆燃和排气的过程。
2.曲轴与连杆机构：曲轴是将活塞运动转化为有用功的装置，具有一
定的几何结构，可以将来自活塞的线性运动转化为旋转运动。
连杆连接活
塞与曲轴，将活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
3.气门机构：气门控制气缸内的进气和排气。
气门通过气门杆与凸轮
轴相连接，由凸轮轴的转动带动气门的开闭。
4.燃油供给系统：燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、喷油器等。
燃油从燃油箱经过燃油泵被送入汽缸，与空气混合后形成可燃气体。
此外，还有点火系统、冷却系统、润滑系统等辅助系统，保证发动机正常运行。
总之，汽车发动机通过吸气、压缩、爆燃和排气这四个基本过程，不断地将化学能转化为机械能，从而驱动汽车运行。
其总体构造包括气缸体系、曲轴与连杆机构、气门机构和燃油供给系统等。
这些构造相互配合，共同完成发动机的工作。
发动机工作原理和总体构造
（四）飞轮的作用： 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是依靠飞轮的惯性
（b）表面点火： 在火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。 表面点火现象：
表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降 低。
（c）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动，将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套，经过气缸盖6中的冷却水套，热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
（三）发动机基本术语
上止点（T.D.C.）：
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点（B.D.C.）： 活塞行程 S ：
活塞顶离曲轴中心最近处。
（b）压缩行程
（a）爆燃： 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。 爆燃现象：
爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果， 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
发动机的工作原理和总体构造
三角活塞转子发动机
转子发动机又称为米勒循环发动机，采用三角转子旋转 运动来控制压缩和排放，由德国人菲加士·汪克尔发明。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑 车。
1964年，日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司，首次 把转子发动机装在轿车上成为正式产品。
1967年，马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项 技术。将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。
进关 排关 活塞 上→下 压缩终了时 点火 压力 ↗ ↗ 3~5MPa 温度 ↗ ↗ 2200~2800K 体积 ↗ ↗ 曲轴 360°~540° 做功终了
压力↘ ↘ 0.3~0.5MPa
温度 ↘ 1300~1600K
进关 排开 活塞 下→上 压力 0.105~0.115MPa 温度 900~1200K 曲轴 540°~720° 残余废气：因燃烧室容 积，废气不能排尽。
第一节 发动机的分类
一、发动机的定义、分类及特点
发动机－将某种能量直接转换为机械能并拖动 某些机械进行工作的机器。
将热能转变为机械能的发动机，称为热力发动 机（热机）。
燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能， 然后再转变为机械能的，称为内燃机。
内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、 便于移动和起动性能好等优点。
第五节 发动机主要性能指标与特性
发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准
动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速 经济性能指标：燃油消耗率 运转性能指标：排气品质、噪声、起动性能
一、动力性能指标
a. 有效转矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Ttq表示， 单位为N·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲 轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的 净转矩。 b. 有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示 ，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩 和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器 测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后计算出有效功率。
发动机的工作原理和总体构造
发动机的工作原理和总体构造发动机是汽车的核心动力装置，它的工作原理和总体构造对于了解汽车的基本原理和结构非常重要。
1.空气进气：发动机通过进气道吸入空气。
空气经过空气过滤器过滤后，进入气缸内。
2.燃料供给：同时，发动机通过喷油系统将燃料喷入气缸内，与空气混合形成可燃气体。
3.压缩：气缸活塞往上运动，将可燃气体压缩，使其体积缩小，压力增加。
4.点火：火花塞产生火花引燃可燃气体。
5.燃烧：可燃气体在火花的作用下燃烧，释放出大量的热能。
6.排气：排气门打开，废气通过排气管排出。
7.运动：燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将热能转化为机械能。
8.循环：活塞运动将气缸中的废气排出，为下一次燃烧提供空间。
发动机的总体构造：1.活塞和活塞环：活塞是发动机的核心组件之一，它在气缸内往复运动，将燃气能转化为机械能。
活塞环则用于密封活塞与气缸壁之间的空隙，防止燃气泄露。
2.气缸和气缸盖：气缸是活塞的运动轨道，气缸盖则用于密封气缸顶部，同时安装火花塞和进气门、排气门等。
3.曲轴连杆机构：曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动，输出动力。
4.缸体：包括气缸和气缸盖，承载发动机的主要部件。
5.气门机构：用于控制进气门和排气门的开闭，以控制气缸内燃烧过程和气体进出。
6.燃油系统：包括燃油箱、燃油泵、喷油器等，用于供给燃料到气缸内与空气混合。
7.点火系统：包括点火线圈、火花塞等，用于产生火花点燃可燃气体。
8.冷却系统：包括水泵、散热器等，用于保持发动机工作温度，防止过热。
9.润滑系统：包括油泵、机油滤清器等，用于提供润滑油，减少活塞与气缸摩擦，防止磨损。
以上是发动机的工作原理和总体构造的基本介绍。
虽然发动机的工作原理和构造非常复杂，但通过了解其基本原理和结构，可以更好地理解汽车的工作过程。
发动机构造及工作原理
·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
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、声
be=(B/Pe)×10-3 (g/(KWh)) •B—每小时的燃油消耗量，kg/h •Pe—有效功率，kW 显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好
§1.5 发动机的性能指标
三、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃 油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。
发动机外特性：
当节气门开度达到最 大时，所得到的速度 特性称为发动机外特 性
状态 行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
温度(K)
压力
370~440
75~90 kPa
600~800
600~1500 kPa
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
900~1200
105~125 kPa
§1.3.2 四冲程柴油机的工作原理
活塞行程(S)
曲柄半径(R)
气缸工作容积(V s )
发动机排量(VL)
燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比ε
Vs= πD2·S ×10-6/4 （L）
D——气缸直径mm S——活塞行程mm
VL= Vs × I
工工况作（循P环、n） 负荷率（％）
ε= Va / Vc
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
第1章 发动机的工作原理和总体构造
压缩比
提高发动机的压缩比可以提高发动机的热效率，燃 油可以被有效地利用。
压缩比的提高提高了燃烧室的温度，将使爆震容易 产生。
高的压缩比和高的燃烧温度也会加大NOx的产生。
发动机常用术语综介演示
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§1.3 四冲程发动机的工作原理
一、汽 油 机
进气冲程
压缩冲程
作功冲程
排气冲程
单缸四冲程汽油机工作原理示意图
第一章 发动机总体构造与工作原理
教学目的与要求
1、了解发动机分类。
2、掌握活塞行程、气缸工作容积、压缩比、有效转矩、有效功率等基本概念。 3、掌握四冲程、理解二冲程汽油机的工作原理。 4、理解柴油机与汽油机、二冲程与四冲程发动机的主要区别。 5、了解发动机性能指标与特性 。 6、能根据发动机型号确定其基本特征 。
一、总体构造 一组（或一体）： 气缸体 机体组 气缸盖 油底壳 两机构：曲柄连杆机构、配气机构 五系统：供给系、冷却系、润滑系、 点火系、起动系
发动机的基本构造：
曲柄连杆机构：发动机完成工作循环，能量转换的主要运动零件。 配气机构：根据发动机的工作次序，定时开关进排气门，实现换气过程。 供给系统：根据发动机要求，将一定量的混合气或燃料送入气缸，将燃 烧后产生的废气排出气缸。 冷却系统：将发动机工作产生的部分热量及时散发出去，保证发动机的 适宜工作温度。 润滑系统：输送润滑油对运动零件进行润滑、清洗和冷却。 点火系统：汽油发动机中，定时产生电火花，点燃混合气。 起动系统：完成发动机起动过程所需的外力加载装置。
8.压缩比：气缸总容积与
燃烧室容积之比。
Va Vh Vc Vh 1 Vc Vc Vc
9.工作循环：一次热功转换 的全过程。四冲程发动机
第一章发动机的工作原理和总体构造
※—— 邱卓丹 ——※
4. 曲柄半径R
曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。 通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即 S=2R 。
※—— 邱卓丹 ——※
5. 工作容积Vs
活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积 ,
Vs
D 2
4 10
6
D－气缸直径，单位mm；
S [ L]
S－活塞行程，单位mm；
部分速度特性
速 度 特 性
外特性
发动机排放：
CO2 无害成分 H2O（蒸汽） (汽)95～99%(柴) O2（过剩） N2 （过剩） CO HC 光化学烟雾 (柴)1～5%(汽) NOx 有害成分 SO 2 固体颗粒 微粒PM 油雾 醛类
碳烟(柴油机) 铅及铅化物(含铅汽油)
我国于2000年7月1日全面推 广无铅汽油（Pb＜2.5mg/L）
※—— 邱卓丹 ——※
2. 下止点BDC
活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置， 即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。
※—— 邱卓丹 ——※
3. 活塞行程S
活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间 的距离称为活塞行程。对应一个活塞行程，曲轴旋转180°。
水冷发动机：利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷 却介质进行冷却的；其冷却均匀，工作可靠，冷却效 果好， 被广泛地应用于现代车用发动机。 风冷发动机：是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为 冷却介质进行冷却的。
(4) 按照气缸数目分类
单缸发动机：仅有一个气缸的发动机； 多缸发动机：有两个以上气缸的发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、 八缸、十二缸等都是多缸发动机。
汽车发动机工作原理及总体构造
表面点火：由于ε过大
P、T过高，在电火花之前可燃混合气就被燃
烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，伴有沉闷的
敲缸声，产生的高压使发动机负荷↑，寿命↓。
*
① 现代汽油机的压缩比一般为ε= 6—9（个别轿车可达9—11）。 ② 柴油机靠压缩自燃，所以压缩比设计等较高ε=16—22。具有较好的
二、经济性指标：
1、 燃油消耗率be：发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油量。 be= B x1000 (g / kwh ) ； B—发动机每小时的耗油量(kg/h)——可测定 Pe
三、发动机的运转性能指标：
1、 排气品质：有害气体成分的限制标准。P41 2、 噪声：车外噪声标准 美日欧韩：74---80 dB(A) 中国：82---89dB(A)
P0
P0
“柴” 1.25
1.05---
四：四冲程汽油机和柴油机的优缺点比较 汽油机：（优点）ε较小，体积小，重量轻，转速较高，动力性好。
制造维修成本低，噪声小，起动容易。主要用于轿车、微型 车（客车、货车）、军用越野车。
（缺点）燃料经济差，排污大（HC、N0x、CO）
柴油机：（优点） ε较大，燃料燃烧完全，经济性好。
（缺点）由于ε较大 P、T较高，所以体积大、重量大，转速 较低，制造维修成本高（喷油泵、喷油器加工精度要求高）。 常用于中、重型货车。（对经济性要求高，动力性要求较低）。
同排量的单缸与多缸发动机优缺点比较：
单缸：结构简单、重量轻。运转不平稳、冲击振动大。
多缸：与单缸相反。发火间隔角
=720 º/ i （ i—— 缸数）。
1、进气行程：
进入气缸的是
柴油机：新鲜空气。
汽油机：汽油与空气的混合物。
第一章 发动机工作原理和总体构造
按照气缸数目分类
内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的 发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、 三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机 多采用四缸、六缸、八缸发动机。
按照气缸排列方式分类
内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个 气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾 斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一 般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。
？
思考
四冲程汽油机和柴油机的 工作循环有什么不同呢？
不同点
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
柴油机
进入气缸的是纯空气
电火花点燃混合气 有点火系 无喷油器
高温气体加热柴油燃烧 无点火系 有喷油器
§3 二冲程发动机的工作原理
二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理
3.1、二冲程汽油机工作原理
曲轴旋转二周完成一个工作循环。 四冲程发动机有独立的进气和排气 冲程，换气彻底，在汽车上广泛使 用，并已逐渐用于摩托车。
四冲程
二冲程
按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是 利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却 的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作 为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被 广泛地应用于现代车用发动机。
进 气 门 温度750-1000K 压力3-5 MPa 喷油器
《汽车构造(上册)(第3版)》教学课件 第1章汽车发动机工作原理及总体构造
第一节 概述 二、发动机基本结构
• 四冲程汽油机
• 结构图
1—油底壳 2—润滑油 3—曲轴 4—连杆 5—曲轴正时齿轮 6—同步 带 7—气缸套 8—排气三元催化转 化器9—氧传感器 10—活塞 11—凸 轮轴正时齿轮 12—凸轮轴 13—摇 臂 14—排气门 15—火花塞 16— 电控喷油器17—燃油滤清器 18—电 动燃油泵 19—燃油箱 20—点火线 圈组件 21—燃油压力调节器 22— 节气门 23—空气滤清器 24—空气流量计 25—电控单元(ECU) 26—点火开关 27—蓄电池 28—起 动机 29—飞轮 30—发动机转速传 感器31—冷却液 32—爆燃传感器 33—冷却液温度传感器 34—进气门 35—进气管 36—进气温度传感器 37—节气门位置传感器
附录B
车辆识别代号（GB 16735－2004） ✓ 车辆识别代号：汽车的身份证号（车架号）
✓ 根据国家车辆管理标准确定，包含了车辆的生产厂 家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及 组装地点等信息。
第二节 发动机工作原理 1、四冲程汽油机的工作原理
➢ （1）进气冲程 ➢ （2）压缩冲程 ➢ （3）做功冲程 ➢ （4）排气冲程
动画演示
第二节 发动机工作原理 1、四冲程汽油机的工作原理
动画演示
第二节 发动机工作原理 2、四冲程柴油机的工作原理
• 四冲程 • 柴油机 • 结构图
第二节 发动机工作原理
第一章 发动机工作原理和总体构造
第一节 概述 第二节 发动机工作原理 第三节 发动机总体构造
第一章 发动机工作原理和总体构造
学习目标： ➢ 1.理解发动机工作过程的基本概念。 ➢ 2.掌握四冲程汽油机和四冲程柴油机的基本结构
与工作原理。 ➢ 3.掌握发动机的总体组成和功用。 ➢ 4.学会使用汽车常用拆装工具。
汽车发动机的工作原理及总体构造
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 6. 内燃机排量 • 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量
。
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 7. 燃烧室容积
•
活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以
油机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能
不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着
火方式上有着根本的差别。
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 1. 进气行程
•
在柴油机进气行程
中，被吸入气缸的只是
纯净的空气。
• 2. 压缩行程
•
因为柴油机的压缩
比大，所以压缩行程终
了时气体压力高。
• 对应一个活塞行程，曲轴旋转 180° 。
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
4. 曲柄半径 •曲轴旋转中心到曲 柄销中心之间的距离 称为曲柄半径，一般 用 R表示。通常活塞 行程为曲柄半径的两 倍，即 s=2R 。
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曲柄半径
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
关闭。
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第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造
• 4. 排气行程
•
排气行程开始，排
气门开启，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
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在这个行程中，进、排气门仍然 关闭。当活塞接近上止点时，装在气 缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃 被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃 烧后，放出大量的热能，气压力和温 度迅速增加，所能达到的最高压力约 3~5MPa，相应温度则为 2200~2800K。高温、高压燃气推动 活塞从上止点向下止点运动，通过连 杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了 用于维持发动机本身继续旋转而外， 其余即用于对外作功。示功图上曲线
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四冲程汽油机工作循环过程
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进气过程中，进气门开启，排气 门关闭。随着活塞从上止点向下止点 移动，活塞上方的气缸容积增大，从 而气缸内的压力降低到大气压以下， 即在气缸内造成真空吸力。这样，可 燃混合气便经进气管道和进气门被吸 入气缸。由于进气系统有阻力，进气 终了时气缸内的气体压力约为0.075 ～0.09MPa。
但是，内燃机一般要求使用石油燃料，同时排出的 废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染 的问题，目前国内、外正致力于排气净化以及其它新能 源发动机的研究工作。2020/9ຫໍສະໝຸດ 14哈尔滨工业大学（威海）
第一节 汽车用发动机的分类
热机→内燃机（外燃机）→活塞式内燃机（燃气轮机）
▪ （1）按所用的燃料分类： 液体燃料发动机和气体燃料发动机； ▪ （2）按发火方式分类： 压燃式发动机和点燃式发动机； ▪ （3）按工作循环的冲程数分类： 四冲程发动机和二冲程发动机； ▪ （4）按气缸数及其排列方式分类：单缸发动机和多缸发动机；单
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第二节 四冲程发动机工作原理
一、四冲程汽油机工作原理 二、四冲程柴油机工作原理
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一、四冲程汽油机工作原理
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一、四冲程汽油机工作原理
上止点:活塞顶部离曲轴中 心最远处，即活塞最高位 置。
流进气缸内的可燃混合气，因为 与气缸壁、活塞顶等高温机件表面接 触并与前一循环留下的高温残余废气 混合，所以温度可升高到370～400K 。
在示功图上，进气行程用曲线 表示。曲线 位于大气压力线下
面，它与大气压力线纵坐标之差即表 示气缸内的真空度。
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进气行程
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为使吸入气缸的可燃混合气 能迅速燃烧，以产生较大的压力 ，从而使发动机发出较大功率， 必须在燃烧前将可燃混合气压缩 ，使其容积缩小、密度加大、温 度升高，故需要有压缩过程。在 这个过程中，进、排气门全部关 闭，曲轴推动活塞由下止点向上 止点移动一个行程，称为压缩行 程。在示功图上，压缩行程用曲 线 表示。活塞达到上止点时压 缩终了，此时，混合气被压缩到 活塞上方很小的空间，即燃烧室 中。可燃混合气压力 升高到0.6～1.2MPa，温度可达 600～700K。
汽车结构第1章发动机工 作原理和总体构造
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第一章 发动机的工作原理和总体构造
▪ 发动机的分类 ▪ 四冲程发动机工作原理 ▪ 二冲程发动机工作原理 ▪ 发动机的总体构造 ▪ 发动机的主要性能指标
与特性 ▪ 内燃机产品名称和型号
编制规则
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第一节 发动机的分类
下止点:活塞顶部离曲轴中 心最近处，即活塞最低位 置。
活塞行程 :上、下止点间 的距离。
曲柄半径 :曲轴与连杆下 端的连接中心至曲轴中心 的距离。
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气缸工作容积（气缸排量） : 活塞从上止点到下止点所扫 过的容积。
发动机排量 : 多缸发动机各气缸工作容积的总和。
为气缸直径（mm）； 为活塞行程（mm）; 为气缸数。
表面点火是由于燃烧室内炽热表面（如排气门头，火花塞电极，积
碳）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，也伴有强烈 的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加， 寿命降低。因此，在提高发动机压缩比的同时，必须注意防止爆燃和表面 点火的发生。此外，发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。
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压缩比越大，在压缩终了时混合气压力和温度越高，燃烧速度增快， 因而发动机发出的功率增大，热效率提高，经济性越好。但压缩比过大时 。不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火不正常的燃 烧现象。
爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末
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压缩行程
压缩比 哈尔滨工业大学（威海）
压缩比 :压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最
小容积之比。换言之，压缩比等于气缸总容积（活塞在下 止点时，活塞顶部以上的气缸容积）与燃烧室容积（活塞 在上止点时，活塞顶部以上的容积）之比，即
现代汽油发动机压缩比一般为6～9（轿车有的达到9 ～11）。如一汽-大众捷达轿车EA827型1.6L发动机的压缩 比为8.5，而EA113型1.6L发动机则为9.3。
端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以极高的速率 传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力 波撞击燃烧室壁面时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热、 功率下降、燃油消耗量增加等一些不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧 毁、轴瓦破裂 、活塞烧顶、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
热机
内燃机
外燃机
活塞式内燃机
燃气轮机
往复活塞式
旋转活塞式
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内燃机的特点
内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体 燃料与空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能， 然后再转变成机械能。内燃机具有热效率高、体积小、 质量小、便于移动以及起动性能好等优点，因而广泛应 用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上 。
缸有立式与卧式，多缸有V、W型与对置式；
▪ （5）按冷却方式分类： 水冷式和风冷式两种； ▪ （6）按进气方式分类： 非增压式发动机和增压式发动机； ▪ （7）按每气缸中的气门数分类：二气门、四气门、五气门发动机。
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第一节 汽车用发动机的分类
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