第1讲发动机工作原理

产生的高压会使发 动机机件负荷增加， 寿命降低。
§1.3 发动机总体构造
?机体及曲柄连杆机构 ?配气机构 ?燃油供给系 ?点火系（汽油机） ?冷却系 ?润滑系 ?起动系
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发动机的总体构造
曲柄连杆机构 两大机构
配气机构 供给系 点火系 五大系统 冷却系 润滑系 起动系
器
（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声 器等
4）点火系统
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·汽油机和煤气机所采用，点燃混合气 ·主要部件：火花塞、点火线圈、 断电器、分电器
5）冷却系
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6）润滑系
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7）起动系 ·功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转 ·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等
状 态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行程
进气行程
温度(K) 370~440
压力 75~90 kPa
压缩行程
600~800
600~1500 kPa
作功行程
2200~2800(瞬时最高)
3~5MPa (瞬时最高)
1500~1700(作功终了) 300~500 kPa (作功终了)
排气行程
900~1200
105~125 kPa
§1.4.2 四冲程柴油机的工作原理 河西学院 机电系
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
《汽车构造》第一篇
汽车发动机
郭新华 主编（第二版） 高等教育出版社
主讲：高 斌
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第1章 发动机工作原理
学习目标：
1.掌握活塞行程、气缸容积、压缩比等基本概念； 2.理解四冲程汽油机工作原理，重点掌握各个行程
的工作特点； 3.了解四冲程柴油机的基本工作原理； 4.了解发动机总体结构； 5.能够确定发动机的基本特征。
进气门关闭
瞬时最高：温度
活
2200~2800 K， 压力
塞
3~5MPa
排气门关闭
上 止
Z
P点
c
大气压力线 r
示功图
下 止 点
b a V
进气门关闭
排气行程
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排气门打开
P
上Z
止 点
下 止 点
残余废气
c
大气压力线 r
b
活 塞
温度900~1200 K 压力 105~125 kPa
V 示功图
河西学院 机电系 四冲程发动机工作状态
?概述 ?基本术语 ?发动机的总体构造 ?四冲程发动机工作原理
§1 概述
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车用内燃机
车用内燃机 车用内燃机 车用内燃机
水冷发动机 风冷发动机
车用内燃机
四冲程发动机
往复活塞式发动机 旋转活塞式发动机
二冲程发动机 汽油发动机 柴油发动机
化油器式发动机 直接喷射式发动机发动机
气体燃料发动机（代用燃料） 单缸发动机
进气门 排气门 推杆
挺柱 河西学院 机电系
正时齿轮
配气机构
曲柄连杆机 构
连杆
活塞 曲轴 飞轮
机体与气缸盖
·机体：骨架作用，安装各 个机构和系统，包括气 缸体、油底壳、曲轴箱
·缸盖：组成燃烧室，布置 各种零部件
1）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
温度300~370K压 力800~900 kPa
温度800~1000K压 力3~5 MPa
喷油器
进气门
纯空气
温度 800~1000K 压力105~400 kPa
终了：温 800~1000K 压力105~400 kPa
排气门
吸气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
瞬时：温度 1800~2200K 压 力5~10 MPa
火焰以极高的 还会引起发动机过 速率向外传播， 热，功率下降，燃 形成压力波， 油消耗量增加等一 以声速向前推 系列不良后果。严 进。当压力波 重爆燃时甚至造成 撞击燃烧室壁 气门烧毁、轴瓦破 时就发出尖锐 裂，火花塞绝缘体 的敲缸声。 击穿等。
由于燃烧室内炽热 表面与炽热处(如排 气门头，火花塞电 伴有强烈的较 表面点 极，积炭处)点燃混 沉闷敲击声。 火 合气产生的另一种 返回 不正常燃烧。
工作循环 工况（P、n）
Vs= πD2·S ×10-6/4 D——气缸直径mm S——活塞行程mm
负荷率（％）
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（L） VL= Vs × i ε= Va / Vc
压缩比
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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。
ε= Va/Vc
压缩比过大的不良后果
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§1.4 发动机的简单工作原理
§1.4.1 四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
进气行程 温度370~440 K， 压
力75~90 kPa
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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
V
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。
压缩行程
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
进气门关闭
活 塞
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压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
上 止
P点
下 止 点
c
大气压力线 r a
示功图
V
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作功行程
作功终了：温度 1500~1700 K， 压 力300~500 kPa
喷油泵
河西学院 机电系 柴油机工作时各行程状态参数
多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机 双列式发动机
§2 基本术语
发动机基本结构
发动机是汽车 最主要的总成 之一，动力的 来源。被称为 汽车的“心 脏”。
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基本术语
上止点
下止点
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
现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。 上 海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。 ·ε越大，循环热效率越高。汽油机ε=7～9 柴油机ε=18～22
压缩比过大的不良后果 河西学院 机电系
名称
成因
现象
后果
爆燃
由于气体压力和温 度过高，在燃烧室 内离点燃中心较远 处的末端可燃混合 气自燃而造成的一 种不正常燃烧。
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2）配气机构
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·功用：定时开启和关闭进排气门
·主要部件：气门组、传动组
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摇臂
凸轮轴
3）供给系统
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·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