发动机原理及总体构造

第一章
发动机原理及总体构造
汽车构造
第一章 发动机原理及总体构造
概述 四行程发动机工作原理 发动机的总体构造 发动机的主要性能指标与特性 内燃机名称及型号编制规则
发动机原20理20/11/29
§1.1 概 述
汽车构造
一、发动机的定义：
发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。
热力发动机，电力发动机，风力发动 机，…。
热力发动机又可分为：外燃机 内燃机
燃气轮机 活塞式内燃机——往复式
旋转式
现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。
发动机原20理20/11/29
二、发动机的分类 ：
1、按燃料的使用不同分
汽油发动机 柴油发动机 气体燃料发动机 非石油燃料发动机
汽车构造
四行程柴油机工作原理
汽车构造
与汽油机工作 原理相比，只有一 个行程即作功行程 中，柴油机由于用 的柴油粘度比汽油 大、不易蒸发，且 自然温度又较汽油 低，所以采用的是
压缩自燃式点火。
发动机原20理20/11/29
四行程柴油机各行程示意图
汽车构造
新鲜空气
压缩纯空气 缸内形成混合气和压燃
进气行程
发动机原20理20/11/29
柴油机
吸入气缸的是纯空气
压缩纯空气
高温气体加热柴油燃烧
柴油的自然温度340 ℃左右 ε＝16～21
汽车构造
分析和比较汽油机、柴油机的工作异同 ?
首先分别看一下汽油机和柴油机的图示
火花塞
喷油器
发动机原20理20/11/29
汽车构造
汽油机与柴油机优劣比较：
(1)汽油机： 优：转速高、比质量小、工作噪声小、起动容易、
发动机原20理20/11/29
c
r
a
示功图 V
3、作功行程（燃烧wk.baidu.com膨胀行程）
上
P
止 点
汽车构造 下 止 点
进气门关闭
Z
排气门关闭
活 塞 点燃混合气 下 行
大气压力线
作功中气缸内最高压强可达3～6.5Mpa， 最高温度可达2200～2800K；作功终了 时气缸内压强下降至0.3～0.5Mpa，温度 下降至1200～1500K。
发动机原20理20/11/29
汽车构造
四行程发动机 2、按完成一个工作循环所需行程数
二行程发动机
3、按冷却方式不同
水冷发动机 风冷发动机
发动机原20理20/11/29
4、按气缸数及排列方式
单缸发动机 单列式 多缸发动机 Ｖ型
对置式
汽车构造
单列式
发动机原20理20/11/29
Ｖ型
对置式
直列式
汽车构造 V型
发动机原20理20/11/29
对置式
汽车构造
§1.2 四行程发动机工作原理
一、发动机结构基本术语
上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸总容积(Va )
气缸工作容积(Vh) 燃烧室容积(Vc ) 压缩比
发动机排量 工作循环
发动机原20理20/11/29
观 看 演 示
发动机原20理20/11/29
发动机原20理20/11/29
汽车构造
二、 四行程发动机工作原理
基本构成：
活塞、连杆、曲轴、气缸、气缸盖、
观
进气门、排气门、火化塞（喷油器）
看
演 示
1、进气行程
2、压缩行程
3、作功行程 4、排气行程
发动机原20理20/11/29
汽车构造
(一)四行程单缸汽油机的工作原理
发动机原20理20/11/29
工作稳定、操作省力、适应性好、制造和维修 费用低 劣：燃油消耗率高、经济性差 (2)柴油机： 优：压缩比高，经济性好，没有电气和点火系统 的故障 劣：转速低、质量大、制造和维修费用高
发动机原20理20/11/29
三.单杠二行程汽油机的工作原理
构造特点： 1.没有进、排气门，设有进、
排气口和换气道； 2.曲轴箱是密封的； 3.大部分活塞是凸顶的。 换气道
压缩行程 作功行程 排气行程
汽车构造
四行程汽油机、柴油机的工作相同点：
每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周; 只有作功行程产生动力。
汽油机、柴油机的工作不同点：
汽油机
汽油与空气缸外混合，吸 入可燃混合气
压缩可燃混合气
电火花点燃混合气
汽油自燃温度为360 ℃左右 用明火点燃；为防止自燃 ε ＝6～11 发动机原20理20/11/29
发动机原20理20/11/29
c
b
r
a
示功图 V
汽车构造
4、排气行程（靠转惯性力活塞从下止点向上止点移动）
残余废气
P
上 止
下 止
点
点
进气门关闭
Z
排气门打开
活
塞 上
c
行
大气压力线 r
ba
排气终了时气缸内压强下降至0.102～ 0.120Mpa，温度下降至900～1200K
示功图 V
发动机原20理20/11/29
汽车构造
基本构成：
活塞、连杆、曲轴、气缸、 气缸盖、进气门、排气门、 火花塞（喷油器）
汽车构造 发动机原20理20/11/29
动态演示
发动机原20理20/11/29
汽车构造
压缩比
汽车构造
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比， 用ε表示。
＝Va VhVc 1Vh
Vc Vc
Vc
Va － 气缸总容积； Vh － 气缸工作容积； Vc － 燃烧室容积；
例如：现代化油器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的
达10以上)。柴油机压缩比一般为为16～22。
发动机原20理20/11/29
汽车构造
发动机排量
多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排
量 ，用VL表示 。
VL= Vh × i
Vh－气缸工作容积 （气缸排量）
工作循环
i － 气缸数目
对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均 要经过进气、压缩、作功（燃烧和膨胀）、排气四个过程。 这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循 环。
活 塞 下 行
大气压力线
吸入可燃混合气，进气终了时气缸内 压强为0.08～0.09Mpa，温度上升至 320～380K
发动机原20理20/11/29
r
a
示功图 V
汽车构造
2、压缩行程（靠惯性力活塞从下止点向上止点移动）
进气门关闭
P
上 止
下 止
点
点
排气门关闭
活 塞 上 行
大气压力线
压缩可燃混合气，压缩终了时气缸内压 强上升至0.6～1.5Mpa，温度继续上升 至600～750K 。
汽油发动机四个行程的图示
汽车构造
1.进气行程 ２.压缩行程 ３.作功行程 4.排气行程
发动机原20理20/11/29
每一行程工作的具体分析如下
汽车构造
1、进气行程（靠飞轮旋转惯性力活塞从上止点向下止点移动）
示功图：表示活塞
在不同位置时气缸内
气体压力的变化情况。
P
上 止
点
下 止 点
进气门开启
排气门关闭