01 第一章 发动机的工作原理和总体构造

排气门关闭
活P
塞
上止点
下止点
压力0.075~0.090 MPa ， 温度370~400 K
大气压 r
力线
a
示功图 V
(2)压缩行程
进气门关闭
压力0.6~1.2 MPa ， 温度600~700K
排气门关闭
P
活 塞
大气压 力线
上止点
c r
下止点
a V
(3)作功行程
进气门关闭
瞬时最高：压力 3~5MPa ，温度 2200~2800 K
第四节
发动机的总体构造
第五节 发动机主要性能指标与特性
发动机的主要性能指标： 动力性指标（有效转矩、有效功率、转速等） 经济性指标（燃油消耗率） 运转性能指标（排气品质、噪声和起动性能等）
一、 动力性能指标
1. 有效转矩Ttq :指发动机通过飞轮对外输出的平均转矩。 2. 有效功率Pe : 指发动机通过飞轮对外输出的功率。
三、四冲程柴油机工作原理
柴油机 的可燃 混合气 是在气 缸内部 形成的
压力6~9MPa ，温 度2000~2500K
压力3.5~4.5MPa 温度750~1000K
四冲程 柴油机 的每个 工作循 环也经 历进气、 压缩、 作功、 排气四 个行程。
单缸四冲程发动机的工作过程表
曲轴转角
活塞运 动方向
be
B Pe
10 3
B － 每小时的燃油消耗量，kg/h； Pe－ 有效功率，kW。
三、运转性能指标
排气品质、噪声和起动性能等应符合国标。
四、速度特性
发动机的性能指标Ttq，Pe，be 随发动机转速n改变而变化的曲线， 称为速度特性曲线。 发动机外特性：燃料供给调节机 构位置达到最大时的速度特性。 部分速度特性：燃料供给调节机 构其他位置下得到的速度特性。
2.按使用燃料种类分类： 液体燃料（柴油机、汽油机） 气体燃料（天然气发动机、液化石油气发动机）
3.按冷却方式分类： 水冷发动机 风冷发动机
4．按进气状态分类： 增压式：有增压器，空气被增压器增压后送入气 缸，增加了进气量，相应增大发动机的 供油量，可提高发动机的功率。 非增压式：又称为自然吸气式，利用活塞的抽吸 作用将空气吸入气缸。
四、柴油机与汽油机各自特点:
优点：转速高、质量小、噪声低、
汽油机
起动容易、制造和维修费用低。
缺点：燃油消耗率高，燃油经济性差。
优点：燃油消耗率低，燃油经济性好。 柴油机
缺点：转速低、质量大、制造和维修费用高。
第三节 二冲程发动机的工作原理
一、二冲程汽油机工作原理
1-进气孔 2-排气孔 3-扫气孔
发动机的外特性代表了发动 机所具有的最高动力性能。
五、发动机工作状况 发动机运转状态或工作状态（简称工况）常以
功率和转速来表征，有时也用负荷与转速来表征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功
率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速 下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下 所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。
风力发动机、电力发动机等。 热力发动机 外燃机
内燃机 燃气轮机
现广泛使用的汽车发动机 是指往复活塞式内燃机。
活塞式内燃机 旋转活塞式
往复活塞式
二、汽车发动机的分类
1.按着火方式分类： 压燃式：利用压缩气缸内的空气或可燃混合气， 产生高温，引起燃料着火的内燃机。 点燃式：将压缩气缸内的可燃混合气用点火器点 火燃烧的内燃机。
工况a 工况b 工况c 工况d
负荷为零(称为发动机空载工况) 负荷=20/45×100%=44.4% 负荷=32/45×100%=71.1% 负荷=45/45×100%=100%(即发动机全负荷）
不要把负荷和功率的概念相混 淆。如某一转速时全负荷，并 不意味是发动机发出的最大功 率。发动机的最大功率，应当 是工况e的功率。又如，在工 况f下,虽然功率比工况c小,但却 是全负荷。就是说，功率的大 小并不代表负荷的大小。
第一章 发动机的工作原理和总体构造
第一节 发动机的分类 第二节 四冲程发动机工作原理 第三节 二冲程发动机的工作原理 第四节 发动机的总体构造 第五节 发动机主要性能指标与特性 第六节 内燃机产品名称和型号编制规则
第一节 发动机的分类
一、发动机的定义：
发动机：将自然界某种能量转换为机械能并拖动某
些机械进行工作的机器。它包括热力发动机、水力发动机、
Va Vc VS 1 VS
Vc
Vc
Vc
汽油机ε=6～9（轿车有的达到9～11）
柴油机ε=16～22
ε过大的危害：爆燃和表面点火。
二、四冲程汽油机工作原理：
四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气 行程、压缩行程、膨胀行程(作功行程)和排气行程。
（1）进气行程： 可燃混合气
进气门开启
6. 按气缸数及布置分类： 单缸发动机:有立式、卧式 多缸发动机:直列式、对置式、V形
第二节 四冲程发动机的工作原理
一、基本术语
1.上止点：活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点。 2.下止点：活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点。 3.活塞行程S：活塞运行的上、下止点之间的距离。
S=2R R表示曲 柄半径
机。 4.四冲程汽油机的进气行程中，进入气缸的是_____。 5.四冲程发动机的一个工作循环中，曲轴转______，进、排气
门各开启____次。 6.四冲程汽油机和四冲程柴油机比较，汽油机的压缩比较柴油机
的______。
7.当发动机工作容积、压缩比和转速相等时，从理论上讲， 二冲程发动机的功率应为四冲程发动机功率的_____倍。
4.气缸工作容积V s（L） 5.燃烧室容积Vc 6.气缸总容积Va
Va= Vc + Vs
7. 发动机排量V st：一台发动机全部气缸工作容积
的总和。
D——气缸直径（mm）
Vst＝Vsi
D 2
4 10 6
Si
S——活塞行程（mm）
i——气缸的数目
8. 压缩比ε ：气缸总容积Va与燃烧室容积VC之比。 Nhomakorabea关闭排气孔
活 塞
容积加大、 压力降低
第一行程：在活塞上方进行压缩过程； 在活塞下方进行预进气过程。
第二行程： 在活塞上方 进行作功过 程和换气过 程；
在活塞下方 进行预压缩 过程。
压缩上止点火花塞 点燃混合气作功。
活 塞
打开扫气孔，进气、扫气 打开排气孔，排气
关闭进气孔， 混合气被预压缩
三、二冲程与四冲程发动机的比较:
排气门关闭
Z
P 上止点
下止点
活 塞
c b
大气压 r
力线
a
V
作功终了：压力0.30~0.50 MPa ， 温度1300~1600 K
(4)排气行程
进气门关闭
残余废气
P
排气门打开
上止点
下止点
c
活 塞
大气压 r
力线
a
压力0 .105~0.115 MPa 温度900~1200 K
V
在示功图中，曲线所围 成的面积表示发动机整 个工作循环中气体在单 个气缸内所做的功。
5．按冲程数分类：
一个工作循环：内燃机工作时，每一次将热能转变为 机械能，都要经过进气、压缩、作功、排气四个连续过程， 每完成这四个过程一次叫一个工作循环。
冲程（行程）：活塞从一个止点运动到另一个止 点叫活塞走过了一个冲程。
四冲程式发动机：曲轴旋转两圈，活塞经过四个 冲程完成一个工作循环。
二冲程式发动机：曲轴旋转一圈，活塞经过两 个冲程完成一个工作循环。
1、结构
二冲程汽油机没有气门式配气机构，在气缸上 有三个孔：进气孔、排气孔、扫气孔。
进气孔与化油器相连； 排气孔与排气管相连； 扫气孔将曲轴箱与气缸相连。
二冲程汽油机曲轴箱是密闭的。利用活塞上、下运 动，先后开启、关闭气孔，以达到配气的目的。
2. 工作过程
压缩混合气
关闭扫气孔
打开进气孔， 可燃混合气被 吸入曲轴箱内
它等于有效转矩和曲轴角速度的乘积。
Pe
Ttq
2n
60
10 3
Ttq n 9550
3. 转速n
Pe －有效功率（KW）； Te － 有效扭矩(N·m)； n － 曲轴转速(r/min)。
指发动机曲轴每分钟的转数。发动机产品标牌上
标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。
二、 经济性能指标
燃油消耗率：发动机每发出1kW有效功率在1h内 所消耗的燃油质量（以g为单位），燃油消耗率通常用 be表示，其单位为g/kW·h，计算公式如下
1E65F：单缸、二冲程、缸径65mm、 风冷、通用型。
CA488：四缸、四冲程、缸径88mm、 水冷、通用型、CA表示系列符号
495T：四缸、直列、四冲程、缸径95mm、 水冷、拖拉机用。
12V135ZG：12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水
冷增压、工程机械用。
作业
一、填空：
1.活塞从上止点到下止点所让出的空间容积称__。 2.压缩比是指______与燃烧室容积的比值。 3. 活 塞 往 复 ____ 个 行 程 完 成 一 个 工 作 循 环 的 称 为 四 冲 程 发 动
1.曲轴每转一周就有一个作功行程，故在相同的
工作容积和转速时，在理论上它的功率等于四冲
优点
程发动机的2倍。 2.运转平稳。
3.省去了气门式配气机构，构造简单，质量小，
使用方便。
1 .不易将废气从气缸内排干净，并且在换气时减 少了有效作功行程，所以实际上它的功率只是四 缺点 冲程发动机的1.5~1.6倍。 2 .在换气时，有一部分新鲜可燃混合气随废气排 出，故其经济性较差。