柴油发动机结构及示功图
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1-2 四冲程发动机工作原理
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程 2)压缩终了温度、压力
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。 2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2 2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开） 5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA
§1-2 四冲程发动机工作原理
一、四冲程发动机工作循环
四冲程发动机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程发动机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 (动画：四冲程发动机工作原理)
四冲程发动机工作循环示意图
四、增压油机工作原理
1.目的
通过增加每工作循环的空气量，相应增加每工作循环供 油量，提高发动机的功率输出。
2.方式
1）机械增压（输出的动力驱动机械增压器） 2）废气涡轮增压（废气作为动力，驱动废气涡轮增压 器） 注：1。一般增压压力为：0.16kPa~0.2kPa 2。有较大的气门重叠角（利用压缩空气扫除废气） 3。对压缩空气进行冷却（提高进气密度）
发动机内部结构图
发动机内部结构图引言发动机是现代机动车辆中不可或缺的关键部件之一，它负责将燃料转化为能量，驱动车辆行驶。
发动机的内部结构决定了其性能和效率，了解发动机内部结构对于维护和修理发动机至关重要。
本文将介绍发动机的常见内部结构并提供相应的结构图。
缸体和缸盖发动机的缸体是发动机的主体结构，它用于容纳活塞、气缸和气门等关键部件。
缸体通常由铸铁或铝合金制成，以提供足够的强度和耐热性。
缸盖则位于缸体的顶部，密封并承载发动机的气缸盖、凸轮轴和气门等部件。
活塞和连杆活塞是发动机中起着压缩和传递力量作用的关键部件。
它由铝合金制成，具有较低的重量和较高的强度。
活塞通过连杆与曲轴相连，将活塞的上下往复运动转化为曲轴的旋转运动。
连杆一端连接活塞，另一端连接曲轴，起到连接与传递力量的作用。
曲轴和凸轮轴曲轴是发动机中最重要的部件之一，它通过连杆的传动将活塞上下往复运动转化为旋转运动。
曲轴通常由钢铁或铸铁制成，具有高强度和耐磨性。
凸轮轴则用于控制发动机气门的开启和关闭过程，它通过凸轮的形状实现气门的运动。
气门和气门机构气门是控制发动机进气和排气的关键部件，它位于缸体上方的气门座中。
发动机通常具有进气气门和排气气门，它们由气门机构控制开启和关闭。
气门机构通常由凸轮轴、齿轮、摇臂和弹簧组成，通过凸轮的旋转推动摇臂，进而控制气门的运动。
节气门和喷油器节气门用于控制发动机的油气混合物进入气缸的量，通过调节节气门的开度可以控制发动机的功率输出。
喷油器则用于将燃油喷射到气缸内，以完成燃烧过程。
节气门和喷油器一般通过发动机控制单元（ECU）来实现精确的控制。
总结发动机的内部结构是复杂而精密的，各个组件协调工作以提供动力和效率。
本文介绍了发动机的常见内部结构，包括缸体和缸盖、活塞和连杆、曲轴和凸轮轴、气门和气门机构、节气门和喷油器。
了解这些结构对于维护和修理发动机具有重要意义，帮助我们更好地理解发动机的工作原理。
01-发动机的工作原理及总体构造
发动机构造
活塞式内燃机
• 按冷却方式分为
– 液冷发动机
• 水冷发动机 • 油冷发动机
– 风冷发动机
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8
发动机构造
活塞式内燃机
• 按完成一个工作循环所需行程数
– 四冲程发动机 – 二冲程发动机
在一个工作循环中活塞往复四个 行程的内燃机称作四冲程往复活 塞式内燃机 ； 活塞往复两个行程便完成一个工 作循环的则称作二冲程往复活塞 式内燃机。
6
发动机构造
活塞式内燃机
• 按使用燃料
气体燃料发动机（CNG&LPG）
汽油发动机
柴油发动机
添加了一套气 体燃料供给系统
减压器 喷油嘴
混合器
火花塞 强制点火式(点燃式)发动机 压燃式发动机
7
按点火方式
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2018/1/17
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15/30
第二节 往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语
• • • • • • • • • • 基本术语 工作循环 上、下止点 活塞行程 S 气缸工作容积（气缸排 量）Vs 发动机工作容积（发动 机排量）VL = i Vs 燃烧室容积Vc 气缸总容积 Va Va=V s+Vc 压缩比ε ε=Va/Vc 工况：转矩/转速 负荷率：P/Pmax
2018/1/17
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柴油机基本知识
第一章柴油机的基本知识第一节柴油机的基本结构一、柴油机的基本工作原理柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。
它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。
柴油机中燃油的化学能要经过燃烧才能转变成热能。
要燃烧就必须有空气。
为此，在喷入燃油之前必须先使空气进入气缸。
但光有空气和燃油若无点火源（热源）还是不能燃烧。
柴油机是压缩发火的，为此，要将从大气中吸入柴油机气缸内的室温空气，先依靠活塞上行压缩，使之达到足够高的温度和压力。
此时再将燃油以雾化状态喷入，即可在高温高压的空气中自然。
燃油燃烧后放出大量的热能，使燃气的压力、温度急剧增高，在气缸内膨胀，推动活塞作功。
膨胀终了时，气体失去了作功能力，变成废气，排出气缸，以便新气再次进入。
综上所述，柴油机每作一次功，必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实行，进行了这五个过程就完成了一个工作循环。
然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。
二、柴油机的基本结构柴油机的基本结构如图l-1所示，柴油机要按前述工作原理工作，必须包括以下部件、系统和装置。
（一）固定部件主要由气缸盖1、气缸套3、机体10、机座8、主轴承9等构成柴油机本体和运动件的支承，并和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。
（二）运动部件主要由活塞2、活塞销4、连杆5、连杆螺栓6、曲轴7等组成。
它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能的转换。
（三）配气系统它包括进气系统和排气系统。
进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀16、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。
排气系统主要由排气阀19、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。
用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。
发动机工作原理及构造
第四节 发动机的总体构造
三、发动机的基本构造
机体组：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。 机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其
本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷 却系和润滑系的组成部分 两个机构：曲柄连杆机构、配气机构
利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。 利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。 利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。
③温室气体： 二氧化碳2等
④起动性能
6 表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。
7、耐久性指标 指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。
五、 发动机特性曲线
发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况 (负荷、转速)变化而 变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。
1、速度特性曲线 性能指标随发动机曲 轴转速变化的关系称 为发动机的速度特性 曲线。
②有效热效率: 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有 效热效率，记作 ηe。
3、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般
包括升功率和强化系数等。
4 用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。
5、环境性能指标 ①排放：有害气体、、、颗粒物
②噪音
五大系统： 供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、 起动系统
2. 气缸体的特点 （1）水冷发动机的气缸体 和上曲轴箱常铸成一体； （2）风冷发动机气缸体与 曲轴箱分别铸造; （3）气缸体上部的圆柱形 空腔称为气缸，下半部为 支承曲轴的曲轴箱，其内 腔为曲轴运动的空间； （4）在气缸体内部铸有许 多加强筋、冷却水套和润 滑油道等。
发动机构造及工作原理
2．曲柄连杆机构
·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。
·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。
汽车构造及原理
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1.2发动机常用术语
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上止点:（TDC）top dead center
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下止点:（BDC）bottom dead center
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四冲程柴油机
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进气过程
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压缩过程
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做功冲程
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排气冲程
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燃烧室容积: bustion chamber volume
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气缸总容积 : cylinder volume
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压缩比: ratio of pression
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1.3四冲程汽油机的工作原理
工作循环：发动机将热能转化为机械 能,必经过进气、压缩、作功、排气四 个过程，每完成一次这样的过程称一 个工作循环。
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
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排气 门 关闭
进气行程
活 塞
温度370~440 K, 压力
柴油发动机结构及示功图
大型柴油设备上。传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好，柴油机采用压缩空气的办法来提高空
气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
பைடு நூலகம்
因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比
汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要
柴油机的基本构成
柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，
每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽
油大，不容易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，因此，可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。
不同之处主要有，柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸
曲柄连杆机构 好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使 机体 燃料供给系统 用。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体 配气机构 积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高;另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大;柴 气缸套 冷却系统 油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。传
发展在很大程度上取决于相关终端产品市场情况。在农用柴油机领域，发展中国家
体 的市场增长将弥补发达国家的市场滑落，全球人口的快速增长，以及老旧设备的更
作 新换代都对农业机械有较大需求，全球农用柴油机市场将呈现高速增长。在航空发
动机领域，发动机产业是航空工业的核心细分子行业，未来发展前景非常广阔。综
气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
பைடு நூலகம்
因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比
汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要
柴油机的基本构成
柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，
每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽
油大，不容易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，因此，可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。
不同之处主要有，柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸
曲柄连杆机构 好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使 机体 燃料供给系统 用。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体 配气机构 积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高;另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大;柴 气缸套 冷却系统 油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。传
发展在很大程度上取决于相关终端产品市场情况。在农用柴油机领域，发展中国家
体 的市场增长将弥补发达国家的市场滑落，全球人口的快速增长，以及老旧设备的更
作 新换代都对农业机械有较大需求，全球农用柴油机市场将呈现高速增长。在航空发
动机领域，发动机产业是航空工业的核心细分子行业，未来发展前景非常广阔。综
第二章_内燃机的工作指标
二、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit
提高指示效率η不仅改善了内燃机的动力性能，同时也 改善其经济性能，因此，需要从研究内燃机工作循环入 手，深入分析在整个热功转换过程中，各种热力损失的 大小及其分布，掌握各种因素对热力损失的影响程度， 从而寻找减少这些损失的技术措施，而其中最重要的一 个方面就是对内燃机燃烧过程的改进。
4.风阻损失
活塞、连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时， 为克服油雾、空气阻力及曲轴箱通风等将消耗一 部分功，但其数值是很微小的。
5.驱动扫气泵及增压器的损失
在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进 气进行压缩而带来的损失。 上述诸损失中，可将前四项损失之和视作发动 机的内部摩擦损失，并以Pf表示其损耗的功率， 扫气泵或增压器所消耗的功率为PB
图2-4 自然吸气发动机中机械损失各组 成部分随活塞平均速度的变化 a—泵气损失 b—活塞与活塞环的摩擦损失 c—气门机构驱动损失 d—附属机构驱动损失 e—连杆轴承摩擦损失 f—凸轮轴承摩擦损失
二、机械损失的测定
1.示功图法 2.倒拖法 3.灭缸法 4.油耗线法
图2-5 一般发动机的机械损失平 均压力p的范围
2.轴承与气门机构的摩擦损失
轴承与气门机构的摩擦损失包括所有主轴承、连 杆轴承和凸轮轴轴承等的摩擦损失。在这些轴承 里，由于润滑充分，纯液力摩擦因数很低，不过 随着轴承直径的增大和转速的提高，轴颈圆周速 度的增大，运动件惯性力增大，这部分损失也将 增加，但它对气缸中压力的变化不太敏感。至于 消耗在气门驱动机构上的损耗，在额定功率工况 下所占比例是很微小的，在低速小负荷时，它的 比例将增大。
三、改善换气过程，提高气缸的充量系数ϕc
同样大小的气缸容积，在相同的进气状态下若能吸入更 多的新鲜空气，则可容许喷入更多的燃料，在同样的燃 烧条件下可以获得更多的有用功。改善换气过程，不仅 可以提高ϕc，而且可以减少换气损失。为此，必须对 换气过程进行深入研究，分析产生损失的原因，然后从 改善配气机构、凸轮廓线、管道流体动力性能以及采用 多气门、可变气门正时(VVT)与升程及可变进气管长度 (VIM)等方面着手进行研究。关于这方面的详细讨论见 本书第四章。
发动机基本知识PPT课件
排气门
吸气行程 压缩行程 作功行程
排气行程
瞬时：温度
喷油泵
1800~2200K压力.
12
5~10 MPa
思考
四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 相同之处呢？
.
13
共同特点
1 每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴 转半周。
2 只有作功行程产生动力。
.
14
思考
四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 不同呢？
表、油标尺等。
八、起动系：
包括起动机、冷起动加热器及其附属装置。
.
19
进气门 排气门 推杆
挺柱
正时齿轮
■ 配气 机构
■ 曲柄 连杆 机构
连杆
活塞 曲轴 . 飞轮
20
摇臂 凸轮轴
.
21
桑塔纳发动机结构示意图
.
22
桑塔纳发动机冷却系示意图
.
23
桑塔纳发动机润滑系示意图
.
24
§1.4 发动机的主要性能指标与特性
进气行程
排气门关闭
上 止
P点
下 止 点
进气门开启
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
示功图 V
气体压力的变化情况。
.
8
进气门关闭
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
上 止
P点
下 止 点
活
塞
c
大气压力线 r a
示功图 V
.
.
26
三、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 油消耗率三者随发动机 转速n变化的规律，用 曲线表示，称为速度特 性曲线。
柴油机工作原理
四冲程柴油机的工作原理柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。
活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。
现对照上面的动画了说明它的工作理原。
一. 进气冲程第一冲程——进气，它的任务是使气缸充满新鲜空气。
当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。
随着活塞的向下运动，气缸活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸的空气压力低于进气管的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。
图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S)，这个图形称为示功图。
图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸气体压力的变化规律。
从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。
在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。
虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
二. 压缩冲程第二冲程——压缩。
压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。
当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
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
柴油发动机结构及示功图(最新研发版)
2、p-V转角示功图
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82˚。
利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动， 以记录气缸内上止点附 近的压力变化，即将上 止点附近缸内压力，曲 线横坐标放宽。
功用：定性分析研究缸内 燃烧过程。但图形已失 去示功图原形。不能作 为计算功率的依据。
3、手拉展开示功图
在 不 能 测 取 p-V 转 角 示
发展在很大程度上取决于相关终端产品市场情况。在农用柴油机领域，发展中国家
体 的市场增长将弥补发达国家的市场滑落，全球人口的快速增长，以及老旧设备的更
作 新换代都对农业机械有较大需求，全球农用柴油机市场将呈现高速增长。在航空发
动机领域，发动机产业是航空工业的核心细分子行业，未来发展前景非常广阔。综
功 合以上对各领域的分析，我们认为，全球柴油发动机将保持8%的速度稳步向前发展。
存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力
发动机无法取代
一、柴油机外壳
狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当 上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型 发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家
六、起动系统
飞轮齿圈
24V电瓶
驱动齿轮
起动 开关
起动机
起动机结构
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
柴油机的基本术语
上、下止点 缸径 行程 工作容积
排量 燃烧室容积 压缩比
柴油机工作原理
燃料与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。
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功用：定性分析研究缸内 燃烧过程。但图形已失 去示功图原形。不能作 为计算功率的依据。
3、手拉展开示功图
在不能测取p-V转角示
功图的柴油机上， 为了能研究缸内燃 烧过程情况。如发 火时刻等，可测取 手拉展开图。此时 转筒机构的绳索用 手工快速拉动。
4、梳形图
如需较准确的测 取缸内最高爆 发压力（pz） 和压缩压力 （pc）可测取 梳形图。此时 可慢慢拉动示 功器转筒绳索， 测出多条pz线 和pc线（单缸 停油）。
内容
系
组 成
统1
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统2
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统3
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统4
泵喷嘴 活塞 活塞环 连杆
一、柴油机外壳
正时齿轮
一
机 体 作 功 系组
成 中间齿轮
统 5 曲轴齿轮
气门顶杆
凸轮轴
气门摇臂
活塞环 活塞 飞轮 连杆 曲轴
一、柴油机外壳
一
机
体
柴油机和汽油机区别
• 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高， 质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油 机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都 比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。
• 由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本 越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到 了克服。
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
二、示功图的计算
1、面积仪法
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
二、燃油系统
二 燃 油 系 统
喷 油 泵
二、燃油系统
二 燃 油 系 统
喷 油 器
二、燃油系统
喷油器结构
喷油器工作原理
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油 机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
5、弱弹簧示功图
研究和检查换气过程的情况，则应测取弱弹簧示功图。示 功器应换用1／1标准活塞和软弹簧。
6、p-φ示功图（用电子示功器测取）
– 功用：计算柴油机的指示功率
–评估燃烧与扫气过程 –测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc –计算放热率,测定发火角
一、正常示功图的特征（船舶试航报告提供）
柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射
到柴汽缸油内发与空动气混机合结，燃构烧及得到示热能功转图变
为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧 时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过 曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械 功。
弘深土建：王文彬
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
柴油机的基本构成
燃油10MP汽A0.喷油6-机入1.：2，M压PA燃力温：烧 温度提升到度压：缩：6比060：--97101M0.PK4A,温 度：2000-2500K
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早 开和排气门晚关， 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象，称为气 门叠开。同时开 启的角度，即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ)，称为气 门叠开角。
• 燃油供给系统：
– 柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴 系统。
• 柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套 驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。
• 近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。
– 汽油机：汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近 代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷 系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。
柴油机的基本术语
上、下止点 缸径 行程 工作容积
排量 燃烧室容积 压缩比
柴油机工作原理
燃料与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。
二、工作原理
吸入的是纯空气
压缩
废气排除
进气 工作循环 做功
排气
柴油自然 温度： 650K
气体压力:3.5-4.5MPA 气体温度：750-1000k 压缩比：16-22
骨架
机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
五大系统
燃料供给系统 冷却系统 润滑系统 进排气系统 起动系统
一、柴油机外壳
缸盖 排烟出口 风扇
预热装置 充电机
空滤
散热器 启动电机 水滤 机滤 增压器 油底壳 废气管
柴滤 ECU 输油泵
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
三、示功图的种类和用途
1. p-V示功图
计算柴油机的功率 调整各缸负荷的均匀性 量取最高爆炸压力 判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等
2、p-V转角示功图
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82˚。
利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动， 以记录气缸内上止点附 近的压力变化，即将上 止点附近缸内压力，曲 线横坐标放宽。
摇臂轴
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮
推杆
摇臂
挺柱
根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启 和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气 进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气
六、起动系统
飞轮齿圈
24V电瓶
驱动齿轮
起动 开关
起动机
起动机结构
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
作
功
系
组 成
统6
二、燃油系统
滤清器
高压油泵
手摇泵
喷油器
油箱
油水分离器
燃油系统的构成和油路走向
二
燃 油 系 统
组 成 1
二、燃油系统
二、燃油系统
调速器的功用与类型： 功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组
输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要 求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。
三、冷却系统
三 冷 却 系 统
示 意 图
冷却水中冷管路图
四、润滑系统
三 润 滑 系 统
示 意 图
润滑系统演示图
组成：由机油 泵、机油滤清 器、机油冷却 器、油底壳、 机油集滤器、 润滑油道和一 些阀门等组成
五、进排气系统
三
进
排
气
系
统
示 意
图
进气增压系统
进气中冷器
三 进 排 气 系 统
配气机构
（1）工作过程曲线圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状； （2）工作过程各主要特征值，如最高爆发压力pz、压缩
压力pc等符合试航报告的规定值； （3）工作过程曲线无异常波动现象； （4）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。
各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
柴油机和汽油机区别
• 空燃比：
– 柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：α＞1； 柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油 机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点
– 汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1 ； 或α＝1；或α＜1。汽油机动力和经济性相对较 低，废气排放控制技术要求更高、更难。
3、手拉展开示功图
在不能测取p-V转角示
功图的柴油机上， 为了能研究缸内燃 烧过程情况。如发 火时刻等，可测取 手拉展开图。此时 转筒机构的绳索用 手工快速拉动。
4、梳形图
如需较准确的测 取缸内最高爆 发压力（pz） 和压缩压力 （pc）可测取 梳形图。此时 可慢慢拉动示 功器转筒绳索， 测出多条pz线 和pc线（单缸 停油）。
内容
系
组 成
统1
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统2
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统3
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统4
泵喷嘴 活塞 活塞环 连杆
一、柴油机外壳
正时齿轮
一
机 体 作 功 系组
成 中间齿轮
统 5 曲轴齿轮
气门顶杆
凸轮轴
气门摇臂
活塞环 活塞 飞轮 连杆 曲轴
一、柴油机外壳
一
机
体
柴油机和汽油机区别
• 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高， 质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油 机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都 比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。
• 由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本 越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到 了克服。
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
二、示功图的计算
1、面积仪法
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
二、燃油系统
二 燃 油 系 统
喷 油 泵
二、燃油系统
二 燃 油 系 统
喷 油 器
二、燃油系统
喷油器结构
喷油器工作原理
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油 机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
5、弱弹簧示功图
研究和检查换气过程的情况，则应测取弱弹簧示功图。示 功器应换用1／1标准活塞和软弹簧。
6、p-φ示功图（用电子示功器测取）
– 功用：计算柴油机的指示功率
–评估燃烧与扫气过程 –测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc –计算放热率,测定发火角
一、正常示功图的特征（船舶试航报告提供）
柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射
到柴汽缸油内发与空动气混机合结，燃构烧及得到示热能功转图变
为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧 时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过 曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械 功。
弘深土建：王文彬
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
柴油机的基本构成
燃油10MP汽A0.喷油6-机入1.：2，M压PA燃力温：烧 温度提升到度压：缩：6比060：--97101M0.PK4A,温 度：2000-2500K
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早 开和排气门晚关， 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象，称为气 门叠开。同时开 启的角度，即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ)，称为气 门叠开角。
• 燃油供给系统：
– 柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴 系统。
• 柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套 驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。
• 近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。
– 汽油机：汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近 代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷 系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。
柴油机的基本术语
上、下止点 缸径 行程 工作容积
排量 燃烧室容积 压缩比
柴油机工作原理
燃料与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。
二、工作原理
吸入的是纯空气
压缩
废气排除
进气 工作循环 做功
排气
柴油自然 温度： 650K
气体压力:3.5-4.5MPA 气体温度：750-1000k 压缩比：16-22
骨架
机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
五大系统
燃料供给系统 冷却系统 润滑系统 进排气系统 起动系统
一、柴油机外壳
缸盖 排烟出口 风扇
预热装置 充电机
空滤
散热器 启动电机 水滤 机滤 增压器 油底壳 废气管
柴滤 ECU 输油泵
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
三、示功图的种类和用途
1. p-V示功图
计算柴油机的功率 调整各缸负荷的均匀性 量取最高爆炸压力 判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等
2、p-V转角示功图
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82˚。
利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动， 以记录气缸内上止点附 近的压力变化，即将上 止点附近缸内压力，曲 线横坐标放宽。
摇臂轴
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮
推杆
摇臂
挺柱
根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启 和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气 进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气
六、起动系统
飞轮齿圈
24V电瓶
驱动齿轮
起动 开关
起动机
起动机结构
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
作
功
系
组 成
统6
二、燃油系统
滤清器
高压油泵
手摇泵
喷油器
油箱
油水分离器
燃油系统的构成和油路走向
二
燃 油 系 统
组 成 1
二、燃油系统
二、燃油系统
调速器的功用与类型： 功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组
输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要 求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。
三、冷却系统
三 冷 却 系 统
示 意 图
冷却水中冷管路图
四、润滑系统
三 润 滑 系 统
示 意 图
润滑系统演示图
组成：由机油 泵、机油滤清 器、机油冷却 器、油底壳、 机油集滤器、 润滑油道和一 些阀门等组成
五、进排气系统
三
进
排
气
系
统
示 意
图
进气增压系统
进气中冷器
三 进 排 气 系 统
配气机构
（1）工作过程曲线圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状； （2）工作过程各主要特征值，如最高爆发压力pz、压缩
压力pc等符合试航报告的规定值； （3）工作过程曲线无异常波动现象； （4）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。
各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
柴油机和汽油机区别
• 空燃比：
– 柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：α＞1； 柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油 机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点
– 汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1 ； 或α＝1；或α＜1。汽油机动力和经济性相对较 低，废气排放控制技术要求更高、更难。