1.发动机的工作原理及总体构造

1.发动机的工作原理及总体构造

D

重点内容

1、基本术语P22 （1）工作循环（2）上、下止点（3）活塞行程S （4）气缸工作容积Vs

（5）内燃机排量Vl （6）燃烧室容积

Vc （7）气缸总容积Va （8）压缩比ε

（9）工况内燃机在某一时刻的运行状

况

表示方法：1 该时刻内燃机输出

的

有

效

工

率

2 该时刻曲轴转速

（10）负荷率（负荷）某一转速有效功率

该转速下的最大有效功率2、往复活塞式内燃机工作原理

四个行程、一个循环重点行程：压缩行程

❖压缩行程

❖爆燃——是因气体压力和温度过高，在燃烧室内离点

燃中心较远处的末端，可燃混合气自燃而形成的一种不

正常燃烧。严重时，气门烧毁，轴瓦破裂等。

四冲程汽油机工作状态P24

行程

状态

温度（K）压力（M P a）

进气行程320——380 0.08——0.090 压缩行程600——750 0.8——1.500

作功行程2200~2800(瞬

时最高)

1200~1500(作

功终了)3~6.5M P a(瞬时

最高)

0.35~0.5M P a

(作功终了)

排气行程900——1200 0.105——0.125 柴油机工作时各行程状态参数

状态

温度(K)压力

行程

进气行

程

320~350800~900k P a 压缩行

程

800~10003~5M P a

作功行程2200~2800(瞬

时最高)

1500~1700(作

功终了)

3~5M P a(瞬时

最高)

300~500k P a

(作功终了)

排气行

程

800~1000105~125k P a

思考题：

四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处和不同之处？

相同点：1、每个工作循环曲轴转两转（720）每一行程曲轴转半转（180）进气行程是进气门开启，排气

行程是排气门开启，其余两个行程进，排气门

均关闭。

2、四个行程中，只有作功行程产生动力，其他三

个行程是作功行程做准备工作的辅助行程是主

要行程，但其他三个行程也不可缺少。

3、发动机运转的第一循环，必须有外力使曲轴旋

转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行

程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成

以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力

就可自行完成。

不同点：

发动机

不同点分类标准

汽油机柴油机

进入气缸气体类型汽油与空气

缸外混合，进

入可燃混合

气

进入气缸纯空气

点火方式电火花点燃

混合气高温气体加热柴油燃烧

发动机总体构造有点火系无点火系

发动机燃油供给系组

成

无喷油器有喷油器

3、二行程发动机工作原理P26

第一冲程（活塞上行）活塞上方:压缩活塞下方：进气

第二冲程（活塞下行）活塞上方：膨胀作功、排气活塞下方：唤气

单缸二冲程柴油机工作原理

二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？

1.四冲程发动机的进、排气是两个分开的专门过程，而二

冲程发动机单纯的排气(或进气)时间极短，主要是一个几乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的换气过程。这样的换气过程不可避免地会发生新鲜气体和废气混合，造成废气难以排净和新鲜气体随废气排出的后果。

2.完成一个工作循环，二冲程发动机只需转一转，而四冲

程发动机需要转两转。因此，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两倍，但实际上，只有1.5～1.6倍，这是由于二冲程发动机难以将废气排净，以及为了安排换气过程而较多地损失了高压气体的作功能力，另外还有可燃混合气随废气排出等所致。

3.当转速相同时，二冲程发动机的作功次数较四冲程发动

机多一倍。因此，二冲程发动机运转较平稳，这对单缸发动机来说更为明显。

4.由于没有气门或只有排气门，也就省去了配气机构或使

配气机构较为简单，简化了发动机的结构。易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。

由于二冲程汽油机有混合气损失，故经济性差，在大中型汽车上的应用受到了限制。但由于它结构简单、重量轻、制造成本低等优点，轻便摩托车和微型汽车的小排量发动机广泛采用。二冲程柴油机由于换气时进入气缸的是纯空气，没有燃料损失，为某些汽车所采用。优点：

1）曲轴每转一周就有一个作功行程。当二四冲程发动机V s，n同，则P二=2P四。

2）由于发生作功过程的频率较大，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。

3）由于没有专门的配气机构，所以它的构造较简单，质量也比较小。

4）使用简便。

缺点：

不易将废气自气缸内排除得较干净且减小了有效工作行程，换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出，使经济性下降。

4、多缸四冲程发动机工作顺序四、六、八缸常用

为了使发动机运转平稳，各缸作功间隔角大都均等。

四冲程六缸发动机各缸作功间隔角为Ψ=720°/6=120°即

曲轴每转120就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接，这样发动机运转较单缸发动机平稳得多。因此，贮存能量的飞轮也较单缸发动机小得多。

各缸做功行程顺序（据机器平衡性及各缸机械负荷和热负荷的均匀性）：

直列四缸：1-3-4-2；1-2-4-3

直列六缸：1-5-3-6-2-4

5、发动机的主要性能指标与特性

发动机的主要性能指标有动力性指标和经济性指标P36

（1） 动力性指标

○

1有效转矩 发动机对外输出的转矩 Te N ·m 。有效功 W=Te ·θ(曲轴角位移)

○

2有效功率 单位时间对外输出的有效功=有效转矩与曲轴角速度乘积Pe=Te ·n/9550KW

发动机标定功率为：15min 功率，1h 功率，12h 功率和持续功率，汽车发动机常用15min 功率作为标定功率。

○

3发动机转速 n r/min 标定工况：发动机在标定功率和标定转速下的工况

○

4平均有效压力 单位气缸工作容积发出的有效功 32me N m N p m m == 越大，发动机的作功能力越强

（2）经济性指标○1有效热效率 ○2有效燃油消耗率P37