第一章 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。
发动机工作原理
第一章发动机工作原理发动机是将其他形式的能量转变为机械能的一种机械装置。
内燃机是燃料在发动机内部燃烧,内燃机每实现一次热功转换，都要经历一系列连续的工作过程，构成一个工作循环，否则，就不能实现热功的转换。
第一节发动机总体结构及基本原理现代汽车发动机根据所用燃料的不同可分为:1.汽油发动机(简称汽油机)1). 化油器式汽油机: 汽油和空气在化油器内混合成可燃混合气,在输入气缸加以压缩，然后用电火花点火使之燃烧而发热作功。
2). 汽油喷射式发动机: 将汽油直接喷人进气管或气缸内，与空气混合形成可燃混合气，再用电火花点燃。
2.柴油发动机(简称柴油机)：汽车用柴油机使用的燃料一般是轻柴油，它是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷人气缸，与气缸内经过压缩的空气混合，使之在高温下自燃作功。
一．发动机总体构造发动机基本由以下机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。
1．曲柄连杆机构：它的功用是将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
2．配气机构：它的功用是使可燃混合气及时充人气缸并及时从气缸排出废气。
3．供给系：它的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供人气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
4．润滑系：它的功用是将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件5．冷却系：它的功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
6．点火系：它的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。
7．起动系：它的功用是用以使静止的发动机起动并转入自行运转。
汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。
对于汽车用柴油机，由于其混合气是自行着火燃烧的，所以柴油机没有点火系。
因此柴油机由两个机构和四个系统组成。
二．四冲程发动机工作原理（一）汽车发动机的基本名词术语1．活塞行程与止点上止点：活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点。
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。
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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
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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
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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
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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。
第一章汽车发动机工作原理及总体构造
第一章汽车发动机工作原理及总体构造汽车发动机是汽车的动力装置，负责将燃料燃烧后的化学能转化为机械能，驱动汽车前进。
本文将对汽车发动机的工作原理及总体构造进行详细介绍。
一、工作原理汽车发动机的工作原理可以简单概括为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1.进气：汽车发动机通过进气门将空气吸入气缸内。
2.压缩：进气门关闭后，活塞向上运动，将空气压缩至高压状态，使燃料更易于燃烧。
3.燃烧：进气阀关闭后，电火花塞产生火花点燃燃料，产生爆发力将活塞推向下方。
4.排气：在活塞向上运动时，排气门打开，将燃烧后产生的废气排出。
这个过程是一个连续循环，每个活塞都会经历这四个步骤。
不同的汽车发动机具有不同的工作原理，根据不同的工作循环可分为四冲程发动机和两冲程发动机。
二、总体构造汽车发动机由许多组件组成，包括气缸、活塞、气门、曲轴、连杆、燃烧室等。
1.气缸：是发动机的主要构件之一，用于容纳活塞、气门和燃烧室。
气缸通常由铸铁或铝合金制成。
2.活塞：是发动机中心运动的部分，与曲轴相连，通过往复运动来压缩和推动气缸内的空气燃料混合物。
3.气门：用于控制气缸内的进气和排气。
进气门控制空气进入气缸，排气门控制废气的排出。
4.曲轴：是将活塞的往复运动转换为旋转运动的关键部件。
曲轴通过连杆与活塞相连接，将活塞运动转化为动力。
5.燃烧室：是燃烧燃料的空间。
燃烧室的形状和设计可以影响燃烧效率和发动机性能。
除了上述主要组件之外，汽车发动机还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备，以保证发动机的正常工作。
总结：汽车发动机是汽车的心脏，驱动着汽车的运行。
它的工作原理是通过不断循环的进气、压缩、燃烧和排气过程将燃料化学能转化为机械能。
总体构造包括气缸、活塞、气门、曲轴、燃烧室等组件，还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备。
了解汽车发动机的工作原理及总体构造，有助于我们更好地了解汽车机械原理和性能，对汽车的使用和维护有一定的参考意义。
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。
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
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。
第一章 汽车发动机的工作原理和总体构造
18-气缸盖 19-进气门 20-排气门 21-正时齿形带 22-凸轮轴正时齿形带轮 23-水泵齿形带轮 24-曲轴正时齿形带轮 25-机油泵链 26-机油泵 27-机油盘 28-水泵 29-曲轴 30-活塞 31-连杆 32-限压阀 33-机油滤清器 34-气缸体 35-喷油器
发动机的装配
• • • • •
4. 发动机着火的基本条件是： 油：是否有油，浓度是否合适。 电：能否产生足够的火花,点燃可燃混合气。 气：气缸压力是否足够。 点火正时：压缩冲程上止点前点火。
• 配气正时：定时将进、排气门开关。
二.四冲程柴油发动机工作原理
四冲程柴油机 示意图 1-曲柄 2-进气门 3-喷油器 4-排气门 5-气缸 6-活塞 7-连杆 8缸工作容积
气缸工作容积动画
• 5.发动机的排量
气缸工作容积动画
• 6.燃烧室容积
燃烧室容积动画
• 7. 气缸总容积
气缸总容积动画
• 8. 压缩比
压缩比动画
• 压缩比对汽车性能的影响
第二节
发动机的工作原理
一、四冲程汽油 发动机的工作原理
四冲程发动机的工作原理 a）进气 b）压缩 c）作功 d）排气 1-曲轴连杆 2-活塞 3-进气门 4-火花塞 5-排气门
发动机示意图 1-进气门 2-排气门 3-气 缸 4-活塞 5-连杆 6-曲轴中心 7-曲柄
汽油发动机组成示意图
进气门
火 花 塞
排气门 气缸盖 活塞
气缸体
连杆
曲轴 油底壳
• 发动机术语综合图flash
• 1. 工作循环
工作循环动画
• 2. 上、下止点
上止点动画
下止点动画
• 3. 行程
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工作原理和结构的不同点
汽油机
柴油机
混合气形成地点 气缸外（化油器内）
气缸内
混合气着火方式
点燃式
压燃式
点火系 燃油供给系
有 化油器
无 喷油器，喷油泵
柴油机与汽油机的特点比较
汽油机
优点：具有转速高，质量小、工作噪 声小、 起 动容易、制造 和维修 费用低等特点。
缺点：燃油 消耗率高，燃油经济性差。
应用：用在轿车和轻型货车及 越野车。 柴油机
2、噪声
汽车是城市主要的噪声源之一，发动机又是汽车 的主要噪声源，故必须给予控制。
3、起动性能
起动性能好的发动机在一定温度下能可靠发动， 起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。
四、发动机的速度特性
发动机速度特性：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。
测量：可以通过发动机 在试验台上进行试验求得。
发动机外特性：如果改 变节气门开度可得到不同组 特性，当节气门到最大时所 得到的发动机的速度特性。
作用：发动机外特性代 表了发动机所具有的最高动 力性能。
五、发动机工作状况
发动机工作状况 一般是用它的功率与 曲轴转速来表征，有 时也用负荷与曲轴转 速来表征。
§1.6 内燃机产品名称和型号编制规则
3.汽油机、柴油机可燃混合气的形成方式与点火 方式有什么不同？
4.汽油机、柴油机在总体构造上有何异同？
模拟 题
1.一般情况下，汽油机的压缩比大于柴油机。
（× ）
2. 发动机压缩比是指 气缸总容积 和 气缸压缩容积 的比值。
CA6102： 表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通 用型，CA表示系列符号
8V100： 表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水 冷通用型
TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用， TJ表示系列符号
• 2、 柴油机
• 195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷 通用型
• 165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风 冷通用型
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
燃油供给系
点火系
五大系统 冷却系
润滑系
起动系
（1）曲柄连杆机构
构成：包括机体、 气缸、气缸盖、气缸垫、 活塞、连杆、带有飞轮 的曲轴等。
作用：支承发动机 的所有零部件，将活塞 的直线往复运动变为曲 轴的旋转运动并输出动 力。
（2）配气机构 构成：包括进气门、排气门、摇臂、气门间隙
作用：把受热机件 的热量散到大气中去， 以保证发动机正常工作。
冷 却 系 统
（7）起动系
构成：蓄电 池、起动开关、 起动机等组成。
作用：用以 使静止的发动机 起动并转入自行 运转。
起 动 系 统
§1.பைடு நூலகம் 发动主要性能指标与特性
一、动力性指标
1、有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，以 Te表示，单位为N·m。 2、有效功率 发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用 Pe表示，单位为kW。
改正措施：采用多缸发动机。
2、在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的 工作过程是相同的，并按上述次序进行，但所有气缸 的作功行程并不同时发生。
优点：气缸数越多，发动机的工作越平稳。
缺点：一般将使其结构复杂，尺寸及质量增加。
§1.3 二冲程发动机工作原理
§1.3.1 二冲程汽油机工作原理
1、定义 二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内，即 曲轴旋转一周的时间内完成的。 2、在二冲程发动机内，一个工作循环所包含的两 个行程是: （1）第一行程 (压缩+进气) 活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸
汽 油 机 工 作 循 环
三、四冲程汽油发动机的工作循环
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
温度370~400 K， 压力0.07~0.09MPa
进气行程
排气门关闭
进气门开启
上 止
P点
下 止 点
活 塞
大气压力线 r a
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。
内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例 如汽油机、柴油机、煤气机等。
内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组 成。
内燃机型号由以下四部分组成：
1、 汽油机
1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用 型
4100Q： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用
4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车 用，第四种变型产品
内的混合气被压缩，当进气孔打开，新的可燃混合气又 自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。
（2）第二行程 (作功+排气或换气) 接近上止点时，燃烧。活塞自上止点向下移动，活
塞上方进行着作功过程和换气过程。
压缩混合气 排气孔
点火燃烧
火花塞
进气孔
进气
换气孔
单缸二冲程汽油机工作原理示意图
排气
单缸二冲程汽油机工作原理示意图
示功图 V
进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
活
温度600~700K，
塞
压力0.6~1.5 MPa
排气门关闭
上 止
P点
下 止 点
c
大气压力线 r a
示功图 V
作功行程
排气门关闭
进气门关闭
瞬时最高：温度 2200~2800 K， 压 力3~5MPa
上 止
Z
P点
下 止 点
活
c
塞
大气压力线 r
b
a
3、二冲程和四冲程相比较
优点：曲轴每转一周，作功一次，在相同 的n,V下，功率是四冲程的2倍。运转平稳、结 构简单、质量小、使用方便。
缺点：没有专门的换气机构（造成废气排 不干净，有效行程减小），功率是四冲程的 1.5~1.6倍，不经济。
应用：摩托车（广泛）
§1.3.2 二冲程柴油机工作原理
1、第一行程（换气＋压缩）
活塞从下→上，进气孔、排气门打开，进行换 气。继续向上，进气孔、排气门关闭，进行压 缩。
2、第二行程
接近上止点处，喷油燃烧。活塞从上→下，作 功。2／3S处，进行排气。剩下1／3S，进气孔 打开，进行换气。
应用：大型低速船
扫气泵
压缩
喷油器
排气
空 气
换气 排气门
燃烧
废 气
§1.4 发动机的总体构造
作功终了：温度 1300~1600 K， 压 力0.3~0.5 MPa
示功图 V
排气行程 进气门关闭
排气门打开
上Z
止
下 止
P
点
点
残余废气
b 大气压力线 r
活 塞
V
示功图
温度900~1200 K 压力 0.105~0.115 MPa
汽 油 机 工 作 原 理
§1.2.2 四冲程柴油机工作原理
温度300-370K 压力0.0785～ 0.0932MPa
调节器、凸轮轴以及凸轮轴定时带轮。 作用：使可燃混合气（或空气）及时充入气缸并
及时从气缸 排出废气。
（3）燃料供给系 构成：包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、
空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。 作用：把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供
入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
燃气轮机
§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、单缸发动机 结构示意图
曲柄连杆机构 配气机构
二、基本术语
1、上止点 2、下止点 3、活塞行程 4、曲柄半径 5、气缸工作容积 6、燃烧室容积 7、气缸总容积 8、压缩比 9、内燃机排量 10、工作循环
汽 油 机 工 作 原 理
进气门
温度750-1000K 压力3-5 MPa
喷油器
纯空气
温度800-1000K
压力0.105-
0.125MPa
终了：温度
1200～1500k压 力0.2-0.4MPa
排气门
吸气行程
瞬时：温度20002500K压力6-9 MPa
压缩行程
作功行程
排气行程
柴 油 机 的 工 作 原 理
柴 油 机 的 工 作 循 环
• 495Q： 表示四缸，四行程，缸径95mm，水 冷车用
• 6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm， 水冷车用
• X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm， 水冷通用型，X表示系列代号
思考题
1.什么叫压缩比？汽油机、柴油机的压缩比有什 么不同？为什么？
2.四冲程发动机的工作循环有什么组成？一个工 作循环曲轴转几圈？
第一编 汽车发动机
第一章 发动机的工作原理和总体构造
§1.1 发动机的分类
外燃机：蒸汽机、汽轮机、热气机等
发动机 内燃机
活塞式内燃机
按所用的燃料分类：液体燃料发动机 和气体燃料发动机 按冷却方式分类：水冷式和风冷式 按活塞运动的行程数分类：四冲程和二冲程发动机 按进气状态分类：增压和非增压 按气缸数及其排列方式分类：单缸和多缸，立式与卧式 按着火方式分类：点燃式发动机与压燃式发动机
化 油 器 式 燃 油 供 给 系 统
电 控 燃 油 喷 射 式 燃 油 供 给 系 统
柴 油 机 燃 油 供 给 系 统
（4）点火系 构成：包括供给低压电流的蓄电池和发电机以及分
电器、点火线圈与火花塞等。 作用：保证按规定时刻准时点燃气缸中被压缩的混
合气。
点 火 系 统
（5）润滑系 构成：油底壳、
二、经济性指标
发动机每发出lkW有效功率，在lh内所消耗 的燃油质量，称 为燃油消耗率，用be表示。很 明显，燃油消耗率越低，经济性越好。