工程机械发动机构造之发动机的基本构造和工作原理
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发动机概述
发动机: 将其它形式的能量转变为机械能的机器。包括 热力机、电力机、风力机、原子能机等。
热力机: 将燃料燃烧使热能转变为机械能的机器。包括内 燃机和外燃机。
内燃机: 燃料在气缸内部燃烧，将产生的热能转变为机械 能的动力装置。包括活塞式、复合式、喷气式发动机。
发动机轴侧剖视图
发动机横剖视图
将空气与汽油的混合气，在进气行程被吸入气缸，经 压缩点火燃烧后的气体所产生的高温高压，推动活塞通过 连杆、曲轴飞轮机构而变为旋转的机械能，对外输出功。
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
四冲程汽油机工作原理
柴油机与汽油机比较 混合气形成方法不同；着火方式不同；压缩比不同;
气缸内气体的压力温度不同。另外，柴油机的压缩比高， 热效率高，燃油消耗率低，同时柴油的价格较低。
汽油机
柴油机
四冲程
二冲程
水冷
风冷
直列
V型
发动机基本构造
发动机通常由以下机构和系统所组成：
曲柄连杆机构 发动机进行能量转换和动力传递的机构。 配气机构 发动机的换气机构。 供给系 供给发动机所需的燃料或混合气，并排出废气。 润滑系 向发动机运动机件摩擦表面供给润滑油。 冷却系 吸收和散发多余热量，维持发动机正常工作温度。 点火系（汽油发动机） 按时点燃气缸内的可燃混合气。
水冷
D
柴油机
6
缸数为6缸
15
系列编号 [单缸排量的1O倍（L）]
67
变型编号（国外引进）
排气行程（540～720 CA） 当作功接近终了时， 排气门打开，大部分废气自行排出。活塞到达下止点后 再向上止点移动，继续将废气强制排到大气中，排气终 了时缸内压力稍大于大气压力（排气阻力存在），约为 0.105～0.115MPa，废气温度约为900～1200 C 。
四冲程柴油机工作原理
二、四冲程汽油机，活塞上部开始压 缩；当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃 混合气进入曲轴箱；
活塞接近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧 膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关闭，曲轴箱内的混 合气受到压缩，当活塞接近下止点时，排气孔打开，排 出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的混 合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。
空调压缩机带轮
气缸盖罩
多楔带 曲轴带轮
发动机外形图
正时齿形带护罩 燃油分配管 机油油尺 进气歧管 空调压缩机 发电机 发电机带轮 张紧轮 导向轮 动力转向油泵 动力转向泵带轮
发动机剖视图
发动机剖视图
发动机的组成
发动机的工作
汽车多采用往复活塞式发动机。分类如下：
按燃料不同分: 柴油机、汽油机和天燃气机； 按冲程数目分: 四冲程、二冲程； 按着火方式分: 压燃式和点燃式； 按进气方式分：增压式、增压中冷式和非增压式； 按冷却方式分: 水冷式和风冷式； 按气缸排列分: 直列式、V式、星形式和对置式；
进气行程（0～180 CA） 活塞自上止点向下止点 移动，活塞上方气缸容积增大，形成一定真空，此时排 气门关闭，进气门打开，纯净空气经进气歧管、进气门 吸入气缸,曲轴旋转180°转角。进气终了时气体压力约为 0.0785～0.0932MPa，气体温度约为300～370 C。
压缩行程（180～360 CA） 活塞从下止点向上止点
例如:四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈,其 转角为720°,发动机的每个气缸应该点火作功一次。且 点火间隔角是均匀的，因此四行程发动机的点火间隔角 为720°/i。
四缸机作功顺序为： 1-3-4-2 或 1-2-4-3。
四缸机各缸工作顺序：1-3-4-2
四缸机各缸工作顺序：1-2-4-3
结构特征符号 用途特征符号
符号 结构特征 符号 用途
无符号 水 冷 无符号 通用型
F 风冷
Q
汽车用
Z 增压
M
摩托车用
国产内燃机型号示例
6100Q-Ⅰ型汽油机：表示６缸，四冲程，100毫 米缸径，水冷，车用，第一种变形产品。
6135Q 型柴油机：表示６缸,四冲程，135毫米缸 径，水冷，车用，第一种变形产品。
移动，进、排气门均关闭,曲轴旋转180 转角。压缩终了
时，气体压力约为3.5～4.5MPa，气体温度约为750～
1000 C。
喷油器 进气门
排气门
活塞 连杆 曲轴
进气行程
压缩行程
作功(爆发)行程
排气行程
作功行程（360～540CA） 进、排气门仍关闭。 当压缩行程接近终了时，可燃混合气自燃，使气缸内的 压力和温度迅速增加，所能达到的最大压力PZ约为3～ 5MPa，相应温度为2200～2800 C。
Vc
活
总容积Va
塞
工作容积
曲 柄
行 程
Vh
长
下止点
S R
2* R =S
1 Vh
Va
VL Vh i
Va=Vc+Vh
发动机的基本工作原理
将可燃混合气（或纯空气）吸入气缸内，压缩并点燃 （或将燃料喷入气缸，遇到压缩后的高温高压空气自行 燃烧），在气缸内产生高温、高压的气体，推动活塞经 连杆使曲轴旋转而作功，同时将燃烧后的废气排出气缸。
六缸机作功顺序为 1-5-3-6-2-4。
六缸机各缸工作顺序：1-5-3-6-2-4
国产内燃机编号规则
首部
中部 6
后部
135
Q
尾部
系列代号 缸数符号
换代 标志 符号
气缸排列形式符号
符号 含 义
无符号直列及单缸卧式
V
V型
P
平卧型
行程符 号，E 表示二 冲程， 无符号 表示四 冲程
缸径符号
同一系列产 品区分符号
完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为 一个工作循环。
每完成一个工作循环，曲轴转两圈(720°)，活塞 上下往复运动四次，称为四冲程发动机。曲轴转一周， 活塞往复两个行程完成一个工作循环，称为二冲程发 动机。
一、四冲程柴油机工作原理
柴油机吸入气缸的为纯净空气，柴油由喷油泵和喷 油器直接喷入气缸，与压缩后的高温空气混合并进行自 燃。
因此，柴油机的动力性、经济性能好，而且排放性 能较好。但它的主要缺点是转速低，质量大，噪声大， 振动大，制造和维修费用高。在其发展过程中，柴油机 不断发扬其优点，克服缺点，提高速度，有望得到更广 泛地应用。
三、二冲程汽油机的工作原理
二冲程内燃机的工作循环也同样包括进气、压缩、作 功和排气四个过程，但它是在曲轴旋转一周、活塞往复 运动两个行程内完成的。
第一行程：活塞上行，活塞上方进行换气、压缩，活 塞下方为进气；第二行程：活塞下行，活塞上方进行作功、 换气，活塞下方为预压缩；
（a）压缩
（b）换气 （c）作功 （d）排气
二冲程汽油机的工作原理
四、多缸发动机的工作顺序
安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续作功的两 缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能 发生的进气重叠现象；作功间隔应力求均匀，各缸发火 的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。
6.燃烧室容积 当活塞位于上止点时，活塞顶上方的 容积。
7.气缸总容积 活塞位于下止点时，活塞顶上方的容 积。
8.压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比。表示气缸 内气体被压缩后缩小的倍数。
柴油机的压缩比一般为16--22，汽油机的压缩比一 般为6--10。
Vh
4
D2
S
106 (L)
上止点
燃烧室容积
曲柄连杆机构
配气机构
燃料供给系
冷却系
点火系
发动机常用术语
1.上止点 活塞顶所能达到的最高位置。 2.下止点 活塞顶所能达到的最低位置。 3.活塞行程 上、下止点间的距离。 4.气缸工作容积 活塞由上止点移动到下止点让出 的容积。 5.发动机工作容积 发动机各气缸工作容积总和， 也称发动机的排量。
8120F 型柴油机：表示8缸，四冲程，120毫米缸 径，水冷。
国外引进发动机型号举例
6BT5.9型柴油机：
6
缸数为6缸
B
内燃机系列（B系列）
Ｔ
增压
5.9
内燃机排量5.9L
SOFIM8142型柴油机：
SOFIM
发动机名称
8
发动机总成
14
缸数为4缸
2
军用汽车（国外引进）
WD615.67型柴油机：
W
发动机: 将其它形式的能量转变为机械能的机器。包括 热力机、电力机、风力机、原子能机等。
热力机: 将燃料燃烧使热能转变为机械能的机器。包括内 燃机和外燃机。
内燃机: 燃料在气缸内部燃烧，将产生的热能转变为机械 能的动力装置。包括活塞式、复合式、喷气式发动机。
发动机轴侧剖视图
发动机横剖视图
将空气与汽油的混合气，在进气行程被吸入气缸，经 压缩点火燃烧后的气体所产生的高温高压，推动活塞通过 连杆、曲轴飞轮机构而变为旋转的机械能，对外输出功。
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
四冲程汽油机工作原理
柴油机与汽油机比较 混合气形成方法不同；着火方式不同；压缩比不同;
气缸内气体的压力温度不同。另外，柴油机的压缩比高， 热效率高，燃油消耗率低，同时柴油的价格较低。
汽油机
柴油机
四冲程
二冲程
水冷
风冷
直列
V型
发动机基本构造
发动机通常由以下机构和系统所组成：
曲柄连杆机构 发动机进行能量转换和动力传递的机构。 配气机构 发动机的换气机构。 供给系 供给发动机所需的燃料或混合气，并排出废气。 润滑系 向发动机运动机件摩擦表面供给润滑油。 冷却系 吸收和散发多余热量，维持发动机正常工作温度。 点火系（汽油发动机） 按时点燃气缸内的可燃混合气。
水冷
D
柴油机
6
缸数为6缸
15
系列编号 [单缸排量的1O倍（L）]
67
变型编号（国外引进）
排气行程（540～720 CA） 当作功接近终了时， 排气门打开，大部分废气自行排出。活塞到达下止点后 再向上止点移动，继续将废气强制排到大气中，排气终 了时缸内压力稍大于大气压力（排气阻力存在），约为 0.105～0.115MPa，废气温度约为900～1200 C 。
四冲程柴油机工作原理
二、四冲程汽油机，活塞上部开始压 缩；当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃 混合气进入曲轴箱；
活塞接近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧 膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关闭，曲轴箱内的混 合气受到压缩，当活塞接近下止点时，排气孔打开，排 出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的混 合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。
空调压缩机带轮
气缸盖罩
多楔带 曲轴带轮
发动机外形图
正时齿形带护罩 燃油分配管 机油油尺 进气歧管 空调压缩机 发电机 发电机带轮 张紧轮 导向轮 动力转向油泵 动力转向泵带轮
发动机剖视图
发动机剖视图
发动机的组成
发动机的工作
汽车多采用往复活塞式发动机。分类如下：
按燃料不同分: 柴油机、汽油机和天燃气机； 按冲程数目分: 四冲程、二冲程； 按着火方式分: 压燃式和点燃式； 按进气方式分：增压式、增压中冷式和非增压式； 按冷却方式分: 水冷式和风冷式； 按气缸排列分: 直列式、V式、星形式和对置式；
进气行程（0～180 CA） 活塞自上止点向下止点 移动，活塞上方气缸容积增大，形成一定真空，此时排 气门关闭，进气门打开，纯净空气经进气歧管、进气门 吸入气缸,曲轴旋转180°转角。进气终了时气体压力约为 0.0785～0.0932MPa，气体温度约为300～370 C。
压缩行程（180～360 CA） 活塞从下止点向上止点
例如:四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈,其 转角为720°,发动机的每个气缸应该点火作功一次。且 点火间隔角是均匀的，因此四行程发动机的点火间隔角 为720°/i。
四缸机作功顺序为： 1-3-4-2 或 1-2-4-3。
四缸机各缸工作顺序：1-3-4-2
四缸机各缸工作顺序：1-2-4-3
结构特征符号 用途特征符号
符号 结构特征 符号 用途
无符号 水 冷 无符号 通用型
F 风冷
Q
汽车用
Z 增压
M
摩托车用
国产内燃机型号示例
6100Q-Ⅰ型汽油机：表示６缸，四冲程，100毫 米缸径，水冷，车用，第一种变形产品。
6135Q 型柴油机：表示６缸,四冲程，135毫米缸 径，水冷，车用，第一种变形产品。
移动，进、排气门均关闭,曲轴旋转180 转角。压缩终了
时，气体压力约为3.5～4.5MPa，气体温度约为750～
1000 C。
喷油器 进气门
排气门
活塞 连杆 曲轴
进气行程
压缩行程
作功(爆发)行程
排气行程
作功行程（360～540CA） 进、排气门仍关闭。 当压缩行程接近终了时，可燃混合气自燃，使气缸内的 压力和温度迅速增加，所能达到的最大压力PZ约为3～ 5MPa，相应温度为2200～2800 C。
Vc
活
总容积Va
塞
工作容积
曲 柄
行 程
Vh
长
下止点
S R
2* R =S
1 Vh
Va
VL Vh i
Va=Vc+Vh
发动机的基本工作原理
将可燃混合气（或纯空气）吸入气缸内，压缩并点燃 （或将燃料喷入气缸，遇到压缩后的高温高压空气自行 燃烧），在气缸内产生高温、高压的气体，推动活塞经 连杆使曲轴旋转而作功，同时将燃烧后的废气排出气缸。
六缸机作功顺序为 1-5-3-6-2-4。
六缸机各缸工作顺序：1-5-3-6-2-4
国产内燃机编号规则
首部
中部 6
后部
135
Q
尾部
系列代号 缸数符号
换代 标志 符号
气缸排列形式符号
符号 含 义
无符号直列及单缸卧式
V
V型
P
平卧型
行程符 号，E 表示二 冲程， 无符号 表示四 冲程
缸径符号
同一系列产 品区分符号
完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为 一个工作循环。
每完成一个工作循环，曲轴转两圈(720°)，活塞 上下往复运动四次，称为四冲程发动机。曲轴转一周， 活塞往复两个行程完成一个工作循环，称为二冲程发 动机。
一、四冲程柴油机工作原理
柴油机吸入气缸的为纯净空气，柴油由喷油泵和喷 油器直接喷入气缸，与压缩后的高温空气混合并进行自 燃。
因此，柴油机的动力性、经济性能好，而且排放性 能较好。但它的主要缺点是转速低，质量大，噪声大， 振动大，制造和维修费用高。在其发展过程中，柴油机 不断发扬其优点，克服缺点，提高速度，有望得到更广 泛地应用。
三、二冲程汽油机的工作原理
二冲程内燃机的工作循环也同样包括进气、压缩、作 功和排气四个过程，但它是在曲轴旋转一周、活塞往复 运动两个行程内完成的。
第一行程：活塞上行，活塞上方进行换气、压缩，活 塞下方为进气；第二行程：活塞下行，活塞上方进行作功、 换气，活塞下方为预压缩；
（a）压缩
（b）换气 （c）作功 （d）排气
二冲程汽油机的工作原理
四、多缸发动机的工作顺序
安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续作功的两 缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能 发生的进气重叠现象；作功间隔应力求均匀，各缸发火 的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。
6.燃烧室容积 当活塞位于上止点时，活塞顶上方的 容积。
7.气缸总容积 活塞位于下止点时，活塞顶上方的容 积。
8.压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比。表示气缸 内气体被压缩后缩小的倍数。
柴油机的压缩比一般为16--22，汽油机的压缩比一 般为6--10。
Vh
4
D2
S
106 (L)
上止点
燃烧室容积
曲柄连杆机构
配气机构
燃料供给系
冷却系
点火系
发动机常用术语
1.上止点 活塞顶所能达到的最高位置。 2.下止点 活塞顶所能达到的最低位置。 3.活塞行程 上、下止点间的距离。 4.气缸工作容积 活塞由上止点移动到下止点让出 的容积。 5.发动机工作容积 发动机各气缸工作容积总和， 也称发动机的排量。
8120F 型柴油机：表示8缸，四冲程，120毫米缸 径，水冷。
国外引进发动机型号举例
6BT5.9型柴油机：
6
缸数为6缸
B
内燃机系列（B系列）
Ｔ
增压
5.9
内燃机排量5.9L
SOFIM8142型柴油机：
SOFIM
发动机名称
8
发动机总成
14
缸数为4缸
2
军用汽车（国外引进）
WD615.67型柴油机：
W