汽车发动机的认识概述

只需转一转，而四冲程发动机需要转两 少。
转。因此，当发动机工作容积、压缩比
由于二冲程汽油机有混合气损失，
和转速相等时，从理论上讲，二冲程发 故经济性差，在大中型汽车上的应用
动机的功率应为四冲程发动机功率的两 受到了限制。但由于它结构简单、重
倍，但实际上，只有1.5～1.6倍，这是 量轻、制造成本低等优点，轻便摩托
？
思考
四冲程汽 油机和柴油 机的工作循 环有什么不 同呢？
汽油机、柴油机的工作不同点：
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 缸外喷油(缸内直喷)
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 缸内喷油
柴油机和汽油机的比较
柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩 比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴 油价格也较低，因此，柴油机的燃料经济 性能好，而且柴油机的排气污染少，排放 性能较好。但它的主要缺点是转速低，体 积较大，噪声大，振动大，制造和维修费 用高。在其发展过程中，柴油机不断发扬 其优点，克服缺点，提高速度，现已得到 了比较广泛地应用。
（二）四冲程柴油机的工作原理
温度800-1000K 压力0.105-
温度300-370K
0.125MPa
压力0.0785～ 0.0932MPa
进气门
温度750-1000K 压力3-5 MPa
终了：温度 喷 油 器 1200～1500k
压力0.2-0.4MPa
排气门
纯空气
瞬时： 温度 20002500K压 力6-9 MPa
2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其它 三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，虽 然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺 少。
3.发动机运转的第一个循环，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。
由于上述的缺点，二行程发动机没有在汽车上采用，但由于制造 费用低廉，构造简单，重量小，所以在摩托车上广泛应用。
课后问题：
一、 发动机工作偱环四行程中；进气、 压缩、作功、排气行程时相对应的气门精确 工作状态？
二、四行程汽油机的工作原理 三、二行程汽油机的工作原理
三角活塞转子发动机简介
与汽油机工作原理相比， 其进气和压缩行程的气都是 新鲜空气。且在作功行程时 与汽油机有所不同，由于用 的柴油粘度比汽油大、不易 蒸发，且自燃温度又较汽油 低，所以采用的是 ：
压缩自燃式点火
注：相比较而言柴油机的 压缩比比汽油机要高得多， 汽油机为8—11，而柴油机可 达到16—22。且压缩压强也 要大得多，压缩终了是可达 到3.5—4.5MPa。
Va － 气缸总容积；
Vh － 气缸工作容积；
Vc － 燃烧室容积；
例如：现代汽油车发动机压缩比一般为8～11(中高级轿车
基本达到10以上)。柴油机压缩比一般为18～23。
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 ，用表示VL 。
VL= V h ×i
Vh－气缸工作容积
（单缸排量）
工作循环
燃烧室容积
活塞处于上止点时，活塞顶部与缸盖所形成 的空间称为燃烧室容积（VC）。
气缸总容积
活塞在下止点时，活塞上方全部空间，称为气 缸总容积（Va）。
曲柄半径
与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销 中心到曲轴回转中心的距离。
曲轴每转一圈，活塞移动两个行程
压缩比
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，
用ε表示。
§1.2 发动机相关常用术语
一、发动机结构基本术语
上止点（TDC）
下止点（BDC） 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸总容积(Va )
气缸工作容积(V h ) 燃烧室容积(Vc )
压缩比(ε)
发动机排量 工作循环
注：上止点前为BTDC，上止点后为ATDC
发动机内部工作视频
I:\汽车构造\动画图像视频。发动机工作动画教学视频
模块一
汽车发动机
课题一 汽车发动机的认识
概述 发动机相关常用术语 四行程发动机工作原理 二行程发动机工作原理 发动机的总体构造 内燃机名称及型号编制规则
§1.1 概 述
一、发动机的定义：
发动机：热能 机械能
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。
c
r
a
示功图 V
3、作功行程
火花塞开始点火
下止点 上止点
P
活
进气门关闭
塞
排气门关闭
下
行
大气压力线
作功中气缸内最高压强可达3～5Mpa， 最高温度可达2200～2800 ℃ ；作功终了 时气缸内压强下降至0.3～0.5Mpa，温度 下降至1300～1600 ℃ 。
Z
c
b
r
a
示功图 V
4、排气行程
残余废气
§1.4 二行程发动机工作原理
一、二行程汽油机
二行程汽油机的工作循环也是由进气、 压缩、作功、排气过程组成，但它是在曲 轴旋转一圈(360°)，活塞上下往复运动的 两个行程内完成的。因此，二行程发动机 与四行程发动机工作原理不同，结构也不 一样。下面以曲轴箱换气式二行程汽油机 为例加以说明 。
气缸上有三排孔，利用这三排孔分别在一定 时刻被活塞打开或关闭进行进气、换气和排气的。 工作原理如下：
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
？ 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？
共同特点：
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。
乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的 发动机来说更为明显。
换气过程。这样的换气过程不可避免地 4.由于没有气门或只有排气门，也
会发生新鲜气体和废气混合，造成废气 就省去了配气机构或使配气机构较为
难以排净和新鲜气体随废气排出的后果。 简单，简化了发动机的结构。易受磨
2.完成一个工作循环，二冲程发动机 损和经常需要修理的运动部件数量较
P
下止点 上止点
Z
进气门关闭
活
排气门打开
塞
上
行
c
大气压力线 r
b a
排气终了时气缸内压强下降至0.102～ 0.120Mpa，温度下降至900～1200 ℃
示功图 V
四行程汽油机的工作原理
四冲程汽油机是将空气与汽油以一定比例混合， 形成良好的混合气，在进气行程，适时的被吸入气缸
内部，经压缩后达到一定的高温火花塞再以精确时间 点火燃烧而产生热能，燃烧后的气体所形成的高温高
压促使分子迅速膨胀，其作用于活塞顶部，则推动活 塞作直线向下行运动，同时通过连杆，曲轴飞轮机构 而变为旋转的转矩，再通过传动机构对外输出作功。 飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下的 排、进、压三个工作行程。这样，通过吸入混合气之 后压缩、点火作功、排气四行程周而复始、连续不断 的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。
每一行程工作的具体分析如下
1、进气行程
活
进气门开启
塞
下
行
进新鲜混合气
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
下止点 上止点
排气门关闭
大气压力线
进气终了时气缸内压强为0.074～ 0.093Mpa，温度上升至353～403 ℃
r
a
示功图 V
压力值的换算：1MPa=1000KPa=10Kg=10Bar=1000000Pa =10kgf/cm2
吸气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
四行程柴油机各行程示意图
新鲜空气
开始喷油
进气行程
压缩行程
作功行程 排气行程
四行程柴油机工作原理视频
四行程柴油机工作原理
四冲程柴油机是将新鲜空气在进气行程时被吸 入气缸内部，经压缩后新鲜空气达到一定的高温， 燃油喷射系统再在精确时间喷入良好雾化后的柴油
并与空气混合，经压缩后达到一定温度的新鲜气体 瞬间点燃混合气产生燃烧，所形成的高温高压促使
排气孔
换气孔
进气孔
图a 表示活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压
缩；（图 b）当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，
可燃混合气进入曲轴箱；活塞接近上止点时（图c），火花塞
点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关
闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时，排
气孔打开，排出废气；（图d）活塞再向下运动，换气孔打开，
上止点
活塞在气缸内做往返运动时，活塞顶部距离曲 轴旋转中心最远的位置。
下止点
活塞在气缸内做往返运动时，活塞顶部距离曲 轴旋转中心最近的位置。
活塞行程
活塞由一个止点到另一个止点移动的距离，称 为活塞行程（S）。对应一个活塞行程，曲轴旋转 180度。
气缸工作容积
活塞从上止点到下止点所走过的气缸容积， 称为气缸工作容积（Vh）。
受到压缩的混合气便从曲轴箱经换气孔流入气缸内，并扫除
废气。
排气孔
进气孔
换气孔
二行程汽油机的工作原理动态视频
两个行程
第一行程：活塞从下止点向上止点运动， 将事先已充满活塞上方气缸内的混合气被 压缩，新的可燃混合气又从进气管道内由 进气道被吸入活塞下方的曲轴箱内。
第二行程：活塞从上止点向下止点运动， 活塞上方进行作功过程和换气过程，而活 塞下方则进行可燃混合气的预压缩。
直列式 2、3、4、5、6、8
Ｖ型 4、6、8、12 W型 12(宾利欧陆)、16（布加迪威龙） 对置式 4、6、8
直列式
Ｖ型
对置式
W型式汽车发动机的排列形式
5、按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统的进气形式分： 自然吸气式（非增压式）
强制进气式（增压式）
注：现社会上流通使用的汽车基本是汽油机采用自 然吸气式，但是有一部分也已使用了涡轮增压系统。 柴油机基本采用增压式，其都是为了提高使用功率。
2、工作频率较大，所以运转比较均匀平稳 3、没有专门的配气机构，构造简单。质量较小 4、使用方便 缺点：
不易将废气自气缸内排出干净，并且在换气时减少了有效的工作 行程，实际功率只等于四行程的1.5~1.6倍，换气时有一部分新鲜可 燃混合气随同废气排出，不如四行程的发动机经济，且还会有相当一 部分的润滑剂的损消耗。
由于二冲程发动机难以将废气排净，以 车和微型汽车的小排量发动机广泛采
及为了安排换气过程而较多地损失了高 用。二冲程柴油机由于换气时进入气
压气体的作功能力，另外还有可燃混合 缸的是纯空气，没有燃料损失，为某
气随废气排出等所致。
些汽车所采用。
二行程与四行程发动机的比较
总结：
优点：
1、曲轴转一周就做一次功，工作容积转速相同时，理论上功率 是四行程的二倍；
分子迅速膨胀，其作用于活塞顶部，则推动活塞作 直线向下行运动，同时通过连杆，曲轴飞轮机构而 变为旋转的转矩，再通过传动机构对外输出作功。 飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下 的排、进、压三个工作行程。这样，通过吸入混合 气之后压缩、点火作功、排气四行程周而复始、连 续不断的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。
温度值的换算：K为开氏温度，其从273。15开始相当于0℃
长度换算单位：1m=10 分米=100cm=1000mm=100000丝=1000000微米=1000000000纳米 1S=1000ms
2、压缩行程
油气混合气
下止点 上止点
P
进气门关闭
活
排气门关闭
塞
上
行
大气压力线
压缩终了时气缸内压强上升至0.8～ 1.5Mpa，温度继续上升至600～700 ℃。
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、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。
动态演示
§1.3 四行程汽油发动机工作原理
1、进气行程 观
看
2、压缩行程
演 示
3、作功行程
4、排气行程
(一）汽油发动机四个行程的图示
1.进气行程 ２.压缩行程 ３.作功行程 4.排气行程
二、发动
汽油
机的分类 ： 柴油
乙醇及酒精汽油（E10）
1、按燃
液化石油气（LPG）
料的使用 不同分
压缩天然气（CNG） 含氧燃料 化学电池
太阳能电池
燃料电池（氢和氧）
2、按完成一个工作 循环所需行程数
四行程发动机 二行程发动机 转子型发动机
转子式
3、按冷却方式不同：
4、按气缸数及 排列形式分
单缸发动机 多缸发动机
二、二冲程柴油机工作原理
扫气泵
压缩
喷油器
排气
空 气
换气 排气门
Hale Waihona Puke Baidu
燃烧
废 气
二行程与四行程发动机的比较
1.四冲程发动机的进、排气是两个分 3.当转速相同时，二冲程发动机的作功
开的专门过程，而二冲程发动机单纯的 次数较四冲程发动机多一倍。因此，
排气(或进气)时间极短，主要是一个几 二冲程发动机运转较平稳，这对单缸