发动机分类与基本原理
发动机的分类、工作原理及构造
第一章
发动机的分类
一、热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。 热力发动机
内燃机
外燃机
①内燃机：可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能， 然后再转为机械能。 ②外燃机：燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅内 的水加热，使之变为高温高压的水蒸气，然后送至 机器内部，使所含热能转变为机械能。
ε越大，压缩终了的P、T越高，燃烧越快，膨胀作功愈充分。从而使发 动机的动力性、经济性提高。但ε过高，对汽油机来说，会引起T过高而造成两 种不正常燃烧即：
爆燃：由于ε过大
P、T过高，远离火焰中心的可燃混合气在火焰尚未
到达就自行发火燃烧的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以1500—2000m/s的 速度向外传播，P、T极剧增加，形成压力波，撞击燃烧室壁，发出尖锐的 敲缸声。同时，引起发动机过热功率↓，气门、火花塞等部件被燃坏。
进关 排关
上
V↓ P↑，T↑
电极发出的电火花点燃。
“柴”压缩接近终了，由喷油泵把柴油提高
至上百个大气压以上使之雾化，再送至喷 油器，由喷油器把雾状柴油喷入气缸，使
与压缩后的高温空气混合，达自然温度时，
便自行发燃烧。 终了 P、T：“汽” 6—12 ； 300— 400º C
“柴” 35— 45 ； 500—700º C 压缩比ε： ε=Va/ Vc= 1+Vh/ Vc 是发动机重要的结构参数。
发动机的组成及工作原理
发动机的组成及工作原理
一、发动机的组成
发动机是汽车的核心部件，它负责产生动力驱动汽车运行。发动机主要由以下
几个部分组成：
1. 缸体和缸盖：缸体和缸盖是发动机的主要承载部件，它们通常由铸铁或铝合
金制成。缸体内设置有气缸，用于容纳活塞运动。
2. 活塞和连杆：活塞是发动机的运动部件，它通过连杆与曲轴相连，将往复运
动转化为旋转运动。活塞通常由铝合金制成，具有良好的散热性能。
3. 曲轴：曲轴是发动机的核心部件之一，它将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而驱动汽车前进。曲轴通常由高强度的合金钢制成，具有较高的耐磨性和强度。
4. 气门和气门机构：气门是发动机进气和排气的通道，它通过气门机构的控制
来实现开启和关闭。气门机构通常由凸轮轴、气门弹簧等部件组成。
5. 燃油系统：燃油系统负责将燃油输送到发动机，并进行混合和喷射。燃油系
统通常包括燃油箱、燃油泵、喷油器等部件。
6. 点火系统：点火系统用于点燃燃油与空气混合物，产生爆炸力推动活塞运动。点火系统通常包括火花塞、点火线圈、点火控制模块等部件。
7. 冷却系统：冷却系统负责将发动机产生的热量散发出去，保持发动机在适宜
的工作温度范围内。冷却系统通常包括水泵、散热器、风扇等部件。
8. 润滑系统：润滑系统用于减少发动机各部件之间的摩擦，保持其正常运转。
润滑系统通常包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器等部件。
二、发动机的工作原理
发动机的工作原理可以简单分为四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：发动机的进气过程是通过活塞的下行运动，使气缸内的气门打开，外部空气通过进气道进入气缸。同时，燃油也被喷入气缸，与空气混合形成可燃混合气。
试说明发动机的分类及各类发动机的特点
发动机的分类及各类发动机的特点
1. 引言
发动机是现代机械设备的重要部件之一，广泛应用于各个领域，如汽车、航空、船舶等。发动机根据工作原理和应用领域的不同，可以分为多个不同的分类。本文将对发动机的分类及各类发动机的特点进行全面、详细、完整且深入地探讨。
2. 内燃发动机
2.1. 概述
内燃发动机是一种通过燃烧燃料使发动机内部空腔的气体产生高温高压，从而驱动工作装置进行工作的发动机。它根据燃料的不同可以分为汽油发动机和柴油发动机。
2.2. 汽油发动机
2.2.1. 原理
汽油发动机是利用汽油的燃烧能释放出的热能，使发动机内部的气体产生膨胀，驱动活塞运动，从而实现发动机的工作。汽油发动机通常采用点火器件将点火能量传递到燃烧室内，引燃混合气体。
2.2.2. 特点
•灵活性好：汽油发动机启动迅速，可以快速达到额定转速。
•高转速特性：汽油发动机的最大功率输出发生在较高的转速下，适合于需要高功率输出的应用场景。
•较高的能量密度：相比柴油发动机，汽油发动机的质量和体积相对较小。
2.3. 柴油发动机
2.3.1. 原理
柴油发动机是利用柴油的燃烧能释放出的热能，使发动机内部的气体产生膨胀，驱动活塞运动，从而实现发动机的工作。
2.3.2. 特点
•较高的热效率：柴油发动机具有较高的压缩比和较低的燃料消耗，因此具有较高的热效率。
•高扭矩特性：柴油发动机的最大功率输出发生在较低的转速下，因此适合需要较大扭矩输出的应用场景。
•耐用性好：柴油发动机结构相对简单，零部件较少，因此具有较高的可靠性和耐久性。
3. 外燃发动机
3.1. 概述
发动机总体结构与工作原理
结语
谢谢大家！
四冲程柴油机的工作原理
温度800~1000K压力 105~400 kPa
温度300~370K 压力800~900 kPa
温度800~1000K压力3~5 MPa
终了：温度800~1000K 压力105~400 kPa
进气门
纯空气
喷油器
排气门
进气行程
压缩行程
瞬时：温度1800~2200K 压力5~10 MPa
发动机总体结构与工作原理
一、发动机的分类
发动机是将其它形式的能量转变为机 械能的机器。
分类： 按使用燃料分：汽油机、柴油机等。
按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。
按冷却方式分：水冷式、风冷式
按气门装置位置分：侧置式、顶置式
按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。
按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。
作功行程
排气行程
喷油泵
四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较
相同点： 每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开，其余两个冲程进、
排气门均关。 四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。 必须用外力起动。 工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同，结构基本相同。
最全发动机原理图解(简单直观,一看就懂)
最全发动机原理动图（简单直观，一看就懂）
通过直观的发动机动图，我们来了解各种发动机的工作原理！
1、单缸发动机
单缸发动机是所有发动机中最简单的一种，它只有一个气缸，是发动机的基本形式。
单缸发动机工作时，曲轴每转一圈(二冲程)或两圈(四冲程)，气缸内的混合气点火燃烧一次，从声音和振动上，能明显地感到发动机的工作是断续的，排气也是"突突"的断续声。
如果从工作的连贯性来看，单缸机工作不平稳，转速波动较大，容易熄火。但是，它的结构简单，制造成本较低，维护也不复杂，是中低档小型摩托车发动机的首选。
2、双缸发动机
双缸发动机，是指有两个气缸的发动机，它是由两个相同的单缸排列在一个机体上共用一根曲轴输出动力所组成。
▲水平对置双缸发动机
双缸发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器，比如汽油发动机，航空发动机。
▲摩托车双缸发动机
双缸发动机多用于轿车的发动机、摩托车、油锯和其他小功率动力机械中。
3、三缸发动机
三缸发动机是拥有三个气缸的发动机，一般排量比较小，为了满足动力需求，那些紧凑级的车型一般都会配备涡轮增压版的三缸车型。
三缸发动机的油耗表现会比较好，但是发动机的声音不那么悦耳。它的体积小、质量轻、成本低，但振动有些大。
4、四缸发动机
四缸发动机，又可称为四缸引擎，其机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等部件组成。
四缸发动机其基本原理是将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能。
▲四冲程发动机做功过程▲直列式发动机
直列式发动机：所有汽缸均肩并肩排成一个平面，它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。其缺点是功率较低。
发动机工作原理及构造
点火系统
组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等； 作用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。
冷却系统
组成：水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗、分水管以及气缸体和气缸盖内铸出 的水套等。 功用：把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。
散
散热器盖
水温表
热
器
风扇
节温器
因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同 汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高，约为0.085～0.095 ，而温度 略低，约为310～340 K。
➢压缩行程（） ➢ 柴油机的压缩比大(一般为16～22)，压缩终了时缸内气体压力约为3 ～5 ，温度约为750～1000 K，都比汽油机的高。
第一冲程：压缩、进气 第二冲程：做功、排气
第一冲程：活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入 气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜 空气的压缩。
第二冲程：活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴来自百度文库与 气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间， 排气门打开。
风扇
水套
百
分水管
叶
窗
水 水泵 泵
放水阀
润滑系统
组成：机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。 功用：减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地 冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。
发动机的工作原理和总体构造
转子发动机结构简单，零部件数量少，拆卸和维护简单，有着出色
的环保性能，转子发动机从结构上讲是最适合燃烧氢气，氢燃烧完后排 出的水蒸汽对环境没有任何污染，在装载转子发动机的马自达HR-X汽 车上，1立方米的燃料箱吸储了相当43立方米的压缩氢气，使它可以以 60km/h的车速行驶230km。在目前的车中，装备Renesis转子发动机的 马自达RX-8运动型轿车已能满足欧Ⅳ排放要求。
和维修费用高（喷油泵和喷油器加工精度要求高）。 国外轿车用柴油机 5000r/min。
第三节 二冲程发动机的工作原理
第一行程 活塞上行：上方－压缩
下方－吸气
第二行程 活塞下行(上半程)
上方－作功 下方－预压
活塞下行(下半程)
上方－换气 下方－预压
二冲程与四冲程比较
优点： 1、曲轴每转一周，有一个作功行程。理论上，在相同的工作容积和 转速下，二冲程的功率等于四冲程的2倍（实际：1.5～1.6倍）。 2、发生作功过程的频率高，二冲程发动机运转比较均匀平稳。 3、二冲程没有专门的换气机构，结构简单，质量比较小。 4、使用方便。附属机构少，易受磨损和经常需要修理的运动部件数 量也比较少。 缺点： 1、不易将废气排的干净，并且在换气时减少了有效工作行程。 2、 换气时有新鲜可燃混合气随同废气排除，经济性差。
发动机工作原理和总体构造
（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。
动性能，压缩比远较汽油机的高。 柴油机压缩比应在保证良好的冷起动性能前提下尽可能低，因为过高的压缩比会导致发动机工作粗暴，
而且，发动机的循环热效率随着压缩比的增加已接近缓慢，增加不明显，对燃油经济性并没有带来多大改善
（二）柴油机与汽油机工作原理的不同： 1、着火方式不同：汽油机是点燃式，柴油机是压燃式；
往复活塞式内燃机:
1、按所用的燃料分： （1）液体燃料发动机；汽油机（gasoline engine）； 柴油机（diesel engine）。
（2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）； 液化石油气发动机（LPG）。 2、按发火方式分：（1）点燃式
发动机（如汽油机、气体燃料发动机）； （2）压燃式发动机（如柴油机）。
柴油的自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的着火方式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不 同（否则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。
柴油机压缩比较高（一般为16～22），所以压缩终了时的压力可达3.5～4.5MPa，温度高达750～1000K， 大大超过柴油的 自燃温度，故柴油高压（10MPa以上）喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便自行着火燃 烧，最大爆发压力可达6～9MPa，最高燃气温度可达2000～2500K。
发动机的基本知识
发动机的基本知识
发动机是汽车的核心部件之一，它是负责车辆行驶的动力源。了解发动机的基本知识有助于我们更好地理解车辆的工作原理。
一、发动机的种类
1. 按燃料类型分类：汽油发动机、柴油发动机、氢燃料电池发动机等。
2. 按缸数分类：单缸、双缸、三缸、四缸、六缸、八缸、十二缸等。
3. 按结构分类：直列式、V型、W型、水平对置等。
二、发动机的组成部分
1. 缸体：发动机最基本的承载部件。
2. 活塞：位于缸体内，负责往复运动，配合连杆实现转化机械功。
3. 连杆：把活塞上的线性运动转变为曲轴上的回转运动。
4. 曲轴：发动机心脏之一，把连杆上的运动转化为旋转运动。
5. 气门：控制进出气体，调整燃烧室内的气压、温度和流量。
6. 点火系统：引入高压电，使点火塞产生电火花，点燃混合气体。
7. 燃油系统：供给发动机所需燃料，包括油箱、油泵、油管、喷油嘴等。
三、发动机的工作原理
1. 进气阶段：活塞由曲轴带动向下运动，吸入混合气体。
2. 压缩阶段：活塞由曲轴带动向上运动，将混合气体压缩至一定程度。
3. 燃烧阶段：点火系统点燃混合气体，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
4. 排气阶段：活塞向上运动，将燃烧后产生的废气排出。
四、发动机维护
1. 按照规定换油、换滤：发动机长时间运转后，机油会变质，影响发动机工作效率，换油周期一般为5000公里。
2. 定期检查火花塞：火花塞会随着使用时间增加而磨损，建议每一年更换一次。
3. 定期检查进气系统：保持进气口内的空气干净，预防空气滤清器阻塞。
4. 定期检查传动系统：检查传动皮带、链条、曲轴皮带等是否有断裂或开裂等情况。
发动机构造及工作原理
§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
远处的末端可燃混合气自 力波，以声速向前
燃而造成的一种不正常燃 推进。当压力波撞
烧。
击燃烧室壁时就发
出尖锐的敲缸声。
后果
还会引起发动机过热，功 率下降，燃油消耗量增加 等一系列不良后果。严重 爆燃时甚至造成气门烧毁、 轴瓦破裂，火花塞绝缘体 击穿等。
表面点火
由于燃烧室内炽热表面与 炽热处(如排气门头，火 花塞电极，积炭处)点燃 混合气产生的另一种不正 常燃烧。
气体燃料发动机（代用燃料） 单缸发动机
多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机 双列式发动机
§2 发动机的基本结构及基本术语
一、发动机基本结 构
发动机是汽车 最主要的总成 之一，动力的 来源。被称为 汽车的“心脏 ”。
二、基本术语
上止点（Top Dead Center ）
下止点（Bottom Dead Center ）
分类 按不同的分类方法大致分为四大类
常用术语 十个基本术语
发动机原理复习知识点
柴油发动机Hale Waihona Puke Baidu
常用于卡车和大型车辆，具有较高的扭矩和燃油 效率。
燃烧过程和工作循环
发动机内燃烧过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个阶段，这些阶段共同构成了发动机的工作循环。 < tim eline orientation= "horizontal">
进气
发动机原理复习知识点
本篇幻灯片将介绍发动机的基本原理和工作过程，以及相关的系统和结构。
发动机的定义和作用
发动机是一种将燃料能量转化为机械能的装置，用于驱动各种交通工具和机 械设备。
发动机的分类和结构
发动机按照燃料类型可分为汽油发动机和柴油发动机，按照结构可分为单缸发动机、多缸发动机等。
汽油发动机
气缸吸入混合气。
压缩
活塞向气缸内部压缩混合气。
燃烧
混合气被点燃并燃烧产生能量。
排气
废气排出气缸。
燃油系统和点火系统
燃油系统负责将燃料供应给发动机，点火系统负责在适当的时机点燃混合气。
燃油系统
包括油箱、燃油泵和喷油器等组件，确保燃 料的供应和调节。
点火系统
通过火花塞点燃混合气，促使燃烧过程发生。
润滑系统和冷却系统
2 传动系统
包括离合器、变速器和驱动轴等组件，将动力传递到驱动装置。
发动机的构成和各部分的工作原理
发动机的构成和各部分的工作原理
1. 概述
发动机是指将化学能转化为机械能的装置，是汽车的重要组成部分。发动机可以根据工作原理分为内燃机和外燃机，根据燃料种类又可以分为汽油机和柴油机。
2. 发动机结构
发动机主要由缸体、缸盖、曲轴、连杆、气门、油泵、燃油喷嘴等组成。
2.1 缸体和缸盖
发动机的缸体和缸盖是发动机的关键部分。发动机的缸体包裹着活塞和气缸，形成气缸体，当汽油燃烧时，活塞在气缸中上下移动，产生了机械能。缸盖上有气门和火花塞孔，气门用于控制气缸内的进出气，火花塞则用于产生火花点火。
2.2 曲轴和连杆
曲轴是发动机的“心脏”，是一个主轴，承载着连杆和活塞进行往复运动，并通过曲轴轴承与主轴轴承固定在发动机的缸体上。连杆由两颗轴承和一根连杆连接而成，是连接曲轴和活塞的零件之一。曲轴和连杆工作起来，实际上就是将活塞的往复运动变成了曲轴的旋转运动。
2.3 气门
发动机的气门是控制气缸内进出气的开关，分为进气门和排气门。气门的开启和关闭实际上就是通过凸轮轴“指使”的。发动机的排气
系统会把废气排出汽车，保证发动机正常工作；而进气系统则会将空
气和油混合，然后进入气缸进行燃烧。
2.4 油泵和燃油喷嘴
油泵是用来将油从油箱中吸出并送到发动机油路的一个装置，将
汽油和空气混合后送入气缸。燃油喷嘴则是控制油量和油的雾化细度的，将燃油雾化后，与空气混合，进入气缸被点燃。
3. 发动机工作原理
在汽车行驶时，发动机的循环过程大约可以分为4个过程:吸气、
压缩、爆炸、排放。
3.1 吸气
发动机工作开始后，活塞会向下移动形成的吸气冲程，气门打开，活塞从气缸内吸入新鲜空气和油的混合物。
汽车发动机的分类
汽车发动机的分类
汽车发动机的分类、常用术语与工作原理发动机是汽车的心脏，将化学能转化为机械能，为汽车提供动力。现代汽车发动机常以往复式内燃发动机（内燃机）居多，这类发动机在汽车上使用广泛，技术相当成熟。
内燃机属于热力发动机中的一类。通过气体或液体燃料与空气混合后在发动机内燃烧产生热能，在转化为机械能；由于燃烧产生热能的过程在机体内部完成，所以称为内燃机。
一、发动机分类
汽车发动机种类繁多，可按照不同特征加以分类。
1.燃料
汽油机，汽油与空气混合，形成可燃混合气；
柴油机，雾化柴油与空气混合，形成可燃混合气。
2.点火方式
点燃式：汽油机，用火花塞点火燃烧；
压燃式：柴油机，可燃混合气在高温、高压下自燃、
3.行程数
四冲程，活塞在气缸内往复四个冲程完成一个工作循环，叫做四冲程发动机；
二冲程，活塞在气缸内往复两个冲程完成一个工作循环，叫做二冲程发动机。
4.冷却方式
水冷式发动机，冷却介质：水或水与乙二醇的混合液；
风冷式发动机，冷却翼片散热。
二、常用术语
1.上止点：活塞上行到达最高处的位置，叫活塞上止点。
2.下至点：活塞下行到达最低处的位置，叫活塞下至点。
3.活塞行程：活塞在上、下止点之间的运行距离，用S来表示。
4.燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞与汽缸盖之间的容积，用V C来表示。
5.气功总容积：活塞在下至点时，活塞顶上方整个空间的容积，用V a来表示。
三、工作原理
往复活塞式发动机依靠曲柄连杆机构将活塞的直线运动转变成曲轴的回转运动。下面将着重介绍四冲程汽油机的工作过程及原理。
1.四冲程汽油机的工作过程及原理
试说明发动机的分类及各类发动机的特点
试说明发动机的分类及各类发动机的特点
发动机是现代工业化生产的核心部件之一，它的作用是将燃料能转化
为机械能，驱动车辆或机器运转。根据不同的工作原理和应用领域，
发动机可以分为多种类型。下面将从分类、特点等方面详细介绍各类
发动机。
一、按工作原理分类
1. 内燃发动机
内燃发动机是指将混合气体（空气和燃料）在缸内压缩并点火爆炸后，利用爆炸产生的高温高压气体推动活塞运动，驱动曲轴旋转以达到输
出功率的目的。内燃发动机又可分为汽油发动机和柴油发动机。
2. 外燃发动机
外燃发动机是指在外部加热介质（如蒸汽或气体）使其膨胀并推动活
塞运行，从而输出功率。外燃发动机常见的有蒸汽机和柴油电力站。二、按应用领域分类
1. 汽车用发动机
汽车用发动机是指专门为汽车设计制造的内燃发动机。根据不同的工
作原理和燃料种类，汽车用发动机又可分为汽油发动机、柴油发动机、混合动力发动机和电动汽车等。
2. 船用发动机
船用发动机是指专门为船舶设计制造的内燃发动机。由于航行环境的
特殊性，船用发动机要求具有高功率、低噪音、低振动等特点。根据
不同的应用场景和功率需求，船用发动机又可分为主推进器和辅助推
进器。
3. 飞行器用发动机
飞行器用发动机是指专门为飞行器设计制造的内燃或外燃发动机。由
于飞行器需要在高空高速运行，因此要求飞行器用发动机具有高功率、轻量化、耐高温等特点。根据不同的应用场景和功率需求，飞行器用
发动机又可分为活塞式内燃发动机、涡轮喷气式发动机和涡扇式发动
机等。
三、按结构形式分类
1. 活塞式内燃发动机
活塞式内燃发动机是指利用活塞上下运转来完成吸气、压缩、燃烧和排气等过程的内燃发动机。活塞式内燃发动机又可分为单缸和多缸两种，多缸发动机通常采用V型、直列或对置等结构形式。
发动机的工作原理及总体构造
发动机是一种将其他形式的能量转换为机械能的装置。
分类
发动机可以根据不同的分类标准进行分类，如按照燃料类型可分为汽油发动机、柴油发动机、燃气发动机等；按 照进气方式可分为自然吸气发动机和增压发动机；按照气缸排列形式可分为直列、V型、W型和H型等。
发动机的工作原理简介
四冲程发动机工作原理
配气机构
发动机的工作循环包括进气、压缩、 做功和排气四个冲程，每个冲程涉及 到气缸内可燃混合气的不同状态。
转子发动机工作原理
转子旋转时，三个转子叶片与缸 壁之间的空间不断变化，形成进 气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
转子发动机没有气门机构，因此 具有较高的转速和较低的振动。
由于转子发动机的燃烧室形状特 殊，能够实现均匀的混合气分布
和高效的燃烧。
PART 03
发动机的总体构造细节
气缸与活塞
气缸
气缸是发动机的重要组成部分， 用于封闭燃烧室，提供燃料和空 气的压缩空间。气缸通常由缸体 、缸盖和活塞组成。
活塞
活塞是发动机的关键部件之一， 它在气缸内上下运动，通过与气 缸的配合实现发动机的吸气、压 缩、做功和排气过程。
气门与气门机构
气门
气门是控制发动机进气和排气的机构 ，分为进气门和排气门。气门由气门 杆、气门头和气门座组成。
气门机构
气门机构包括气门弹簧、气门摇臂、 气门导管等部件，用于驱动气门的开 启和关闭，并确保气门的密封性。
发动机的组成及工作原理
发动机的组成及工作原理
发动机是汽车、飞机、船舶等交通工具中的核心部件，它负责将燃料转化为机
械能，驱动交通工具运行。本文将详细介绍发动机的组成和工作原理。
一、发动机的组成
1. 缸体：发动机的主要结构之一，通常由铸铁或铝合金制成。缸体内部有多个
气缸，每个气缸都有一个活塞。
2. 活塞：位于缸体内的活动部件，由铝合金制成。活塞的上部连接连杆，下部
与曲轴相连。
3. 曲轴：位于发动机底部，是发动机的核心部件之一。曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞的上下运动转化为旋转运动。
4. 气门：位于缸体上方，控制气缸内燃料和空气的进出。气门的开关由凸轮轴
驱动。
5. 燃料系统：包括燃油箱、燃油泵、喷油器等部件，负责将燃料输送到燃烧室。
6. 点火系统：包括火花塞、点火线圈等部件，用于点燃燃料混合气。
7. 冷却系统：包括水泵、散热器等部件，用于冷却发动机，防止过热。
8. 润滑系统：包括机油泵、机油滤清器等部件，用于给发动机提供润滑油，减
少摩擦。
9. 排气系统：包括排气管、催化转化器等部件，用于排出燃烧后产生的废气。
二、发动机的工作原理
1. 进气冲程：活塞下行，气门打开，进气门打开，燃料和空气混合物进入气缸。
2. 压缩冲程：活塞上行，气门关闭，燃料和空气混合物被压缩，增加燃烧效率。
3. 燃烧冲程：活塞上行到达顶点时，点火系统点燃燃料混合物，产生爆炸，推
动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞下行，气门打开，废气从气缸排出。
发动机的工作原理可以用“四冲程循环”来描述，即进气冲程、压缩冲程、燃烧
冲程和排气冲程。这个循环不断重复，从而驱动连杆和曲轴的旋转运动，最终输出动力。
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发动机的分类和基本原理
发动机图1
发动机的分类和基本原理
发动机图1
发动机的分类和基本原理
1.4 发动机基本工作原理
一、内燃机的基本构造
如图所示，曲轴带动活 塞由上向下移动，油气经进气 管、进气门进入气缸内，继之 活塞反向上移，气缸内油气受 到活塞的压缩，温度升高，由 火花塞点燃，由于燃气膨胀而 产生巨大的压力推动活塞向下 运动，并通过连杆使曲轴旋转， 因而对外输出扭矩作功，最后， 活塞由下向上移动，将膨胀后 的发废动机气的分排类和出基本原气理 缸。至此，完成 了一个工作循环。
燃料在发动机外部燃烧的热力发动机叫做
外燃机： 活塞式蒸汽机
蒸汽轮机；
燃料在发动机内部燃烧的热力发动机叫做
内燃机： 活塞式内燃机
燃气轮机
喷气式发动机
内燃机特点：结构紧凑，体积小，质量轻，容易
起
动，应用广泛。
外燃机特点：热效率低，体积大，笨重 。现
代汽车上
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很少应用。
• 二 、 活塞式内燃机的分类
• 6、燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶面以上气
缸盖底面以下所形成的空间的容积， 也叫压缩容积。VC
• 7、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和。
VA=VH+VC
• 8、压缩比:气缸总容积与燃烧室容积之比 Ε=VA/VC=1+VH/VC
压缩比大小反映了气缸内气体被压缩的程度 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度就越高。
曲柄连杆组中主要包括：活塞、连杆、带 飞轮的曲轴组成，是发动机实现工作循环、完 发动成机的分能类和量基本原转理 换的主要运动零件。
• 2、配气机构一般由气门组、气门传动组、气门驱动组组 成。包括：进、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、 凸轮正时齿轮等。
• 功能是：根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启 和关闭进、排气门，实现换气。
在止点处，活塞运动速度为零
• 3、活塞行程（冲程）：上下止点间的距离S。S=2R
• 4、气缸工作容积：上下止点间所包容的气缸容积，
VH=Π(D/4)2S*10-6 ( L )
• 5、发动机排量：多缸发动机所有气缸工作容积的总和
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VL=IVH（ L ）
I为气缸数
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按运动方式分：往复活塞式、旋转活塞式 按燃料分：汽油机、柴油机、气体燃料发动机
（天然气、液化石油气、其他）
按冷却方式分：水冷发动机、风冷发动机 按活塞行程数分：二冲程、四冲程 按进气状态分：增压、非增压
按用途分：汽车、农用、船用、机车用等等 目前汽车上应用最广的是水冷、四冲程往复活塞式发 动机
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• 1、两大机构：曲柄连杆机构、配气机构 • 2、五大系统：进排气系统、燃油供给系统、冷却系统、
润滑系统、起动系统 汽油机：点火系统 增压发动机：增压系统
发动机的分类和基本原理
发动机的分类和基本原理
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• 二、各系统简介
• 1、曲柄连杆机构中的机体组一般由气缸盖、缸 体、油底壳等组成。其作用是作为发动机各机 构、各系统的装配基体或组成部分。气缸盖和 气缸体的圆筒内壁（气缸）共同组成燃烧室， 是承受高温高压的机件，一般高强度的铸铁铸 制而成，但不同类型的发动机略有不同，一般 采用镶嵌式气缸套，周围有水套，用于冷却。
最大扭矩工况：发动机发出的扭矩最大
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• 10、负荷率：简称负荷，在某一转速下，发出
1.3 汽车发动机总体构造
• 一、系统构成：发动机是一台由许多机构和系统组成的复 杂机器，现代汽车发动机的结构形式很多即使是同一类型 的发动机，其具体构造也是各种各样的，但就其总体功能 而言，基本上是由如下的机构和系统组成
发动机的分类和基本原理
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1.1 发动机的分类
• 一、发动机的基本概念：是将一种能量转变为机械 能的机器。按照转变能量的方法，发动机可分为 ：
热力机，
电力机，
水力机，
风力机，
及原子能发动机。
热力发动机：将燃料燃烧而得的热能转变为机 ຫໍສະໝຸດ Baidu能。
热力发动机：内燃机
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外燃机
发动机的分类和基本原理
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• 9、工况：内燃机在某一时刻的运转状况，以该
时刻有 效输出功率和曲轴转速表示。
几种典型工况：
怠速工况：最低空载稳定转速
标定工况：
标定功率：发动机生产厂家标出的铭牌功率，表 明该发动机规定的许用有效功率
标定转速: 发动机生产厂家铭牌标出的额定转速 标定功率分类：15分钟、1小时、12小时、持续功率
迄今为止， 马自达已经 生产了将近 两百万辆以 转子发动机 为动力的汽 车，其中一 辆曾在1991 年的法国创 造了历史。
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1.2 发动机的基本术语
• 1、工作循环：由进气、压缩、作功、排气四
个工作过程组成封闭过程，
• 2、上止点：活塞顶离曲轴回转中心最远处
下止点：活塞顶离曲轴回转中心最近处
• 5、冷却系由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器 组成。 功用：将受热零件吸收的部分热量及时散发出去， 保证发动机的适宜的工作温度。
• 6、点火系由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、 火花塞组成。 功用：定时在火花塞电极间产生点火花，点燃气缸 内的可燃混合气。
• 7、起动系：用外力使发动机由静止过渡到工作状态
三 往复活塞式内燃机的工作原 理
一) 四冲程汽油机工作原理
在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功、排气等四个过程。
进气
压缩
作功
排气
活塞位置 上止--下止 下止--上止 上止--下止 下止--上止
排气门 进气门 气缸容积 压强Mpa
关 开 增大 0.08-0.09
320-380 温度K
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• 3、供给系（汽油）包括：油箱、汽油泵、过滤器、化油 器、空滤器、进、排气管、消声器等。
功用：根据发动机的要求，配置出一定数量和浓度的可 燃混合气，并送入气缸。
柴油机供给系：把空气和柴油分别送入气缸，在燃烧室 内混合并燃烧。
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• 4、润滑系主要由机油泵、集滤器、限压阀、润滑 润滑油道、机油粗滤、细滤器、机油冷却器。 功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润 滑油，实现液体摩擦，减小阻力和磨损，并对零件表 面进行清洗和冷却。