《发动机总体构造》PPT课件
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汽车发动机构造
上海工程技术大学
汽车工程学院 蔡家明 2003，2
总论
一、国内外汽车工业概况 1、汽车工业的历史、特点和发展概述 2、当今世界汽车工业的现状和特点 3、我国汽车工业的发展、现状和发展趋势
二、汽车的类型
(一)、按用途分类：普通运输汽车、专用汽车
1、运输汽车
(1)、轿车－根据发动机工作容积(排量)分级：
三、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，包括升功率和强 化系数。 1、升功率：PL
发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率；升功率大，表明每升 气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高。
2、强化系数 (Pme Cm) 平均有效压力Pme与活塞平均速度Cm的乘积称为强化系数；
塞 行
3、活塞行程S：上下止点之间的距离S。
程 S
曲轴的回转半径R称为曲柄半径，S=2R;
气缸 下止点
4、气缸工作容积(气缸排量)Vs：
上下止点间所包容的气缸容积；Vs D－气缸直径mm，S－活塞行程mm，
D 2
4 106
S
(L)
连杆
5、内燃机排量： VL = i Vs（L）
多缸发动机所有气缸工作容积的总和。
活塞平均速度－发动机在标定转速下，活塞往复运动速度的平均值，它与发动机转 速的关系为： S－活塞行程 n－发动机标定转速
cm
Sn 30
103
四、紧凑性指标
紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标； 1：比容积－发动机外廓体积与其标定功率的比值； 2、比质量－发动机的干质量与其标定的功率的比值；
水泵、散热器、风扇、水套。 6、润滑系：机油泵、集滤器、机油虑 淸器、润滑油道、限压阀。 7、点火系：蓄电池、发电机、分电器、 点火线圈、火花塞。 8、起动系：起动机及附属装置。
EQ6100-1汽油机
第五节 发动机的性能指标
一、动力性指标； 动力性指标表征发动机作功能力的大小，主要包括有效转矩、有效功率、转
第一行程：活塞从下止点上移，完成压缩、进气两个行程。 第二行程：活塞从上止点下移，完成作功、排气两个行程。 3、二冲程发动机的特点：p29
四、四冲程汽油机与柴油机比较
(一)、四冲程汽油机与柴油机的共同点： 1、每个工作循环都包括进气、压缩、作功、排气四个活塞行程行程；每个行程
各占1800曲轴转角，曲轴旋转两周完成一个工作循环。 2、四个活塞行程行程中，只有一个作功行程，在发动机一个工作循环中，曲轴
造
一、四冲程汽油机的一般构造
1、机体组及曲柄连杆机构 气缸盖、气缸体、油底壳。活
塞、连杆、曲轴。 2、配气机构：
进/排气门、凸轮轴、正时齿轮、 挺柱、推杆、摇臂。 3、燃油系统：油箱、汽油泵、汽油/ 空气虑淸器、化油器、进/排气管 4、进排气系统及排气净化装置：
进排气管，消声器和排气净化装 置； 5、冷却系：
的转速是不均匀的。 (二)、四冲程汽油机与柴油机的不同点 1、汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成，并延续到进气和压缩终了，时间
较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始， 并占小部分做功行程，时间很短。 2、汽油机的可燃混合气用火花点燃，柴油机则是自燃。
第四节 发动机总体构
（干质量－是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量）
五、环境指标－指发动机的排放和噪声水平。 六、可靠性指标
是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。评价方法 有多种，如首发故障行驶里程，平均故障间隔里程，主要零部件的损坏率等。
七、耐久性指标：
耐久性指标是指发动机主要零部件磨损到不能继续正常工作的极限时间。 通常用发动机的大修里程数来衡量。
BJ－北京汽车厂
汽车类别
主要特征参数
末位数字
1
载货汽车
2
越野汽车
3
自卸汽车
代表汽车总质量(T)
4
牵引汽车
5
专用汽车
企业自定序号
6
客车
车辆总长度(0.1m)
7
轿车
发动机排量(L)
8
（暂缺）
9
半挂车或
汽车总质量(T)
专用牵引车
第一章 发动机的构造原理和总体构造
第一节 汽车发动机的分类
热力发动机（热机）：将热能转变为机械能的发动机。
有效转矩、有效功率、平均有效压力、有效然效率、升功率；
感谢下 载
特大型客车
铰接式大客车(＞18)
双层客车
汽车的类型
(2)、货车－根据车辆总质量分级：
货车分级
汽车总质量(T)
微型货车
≤1.8
轻型货车
＞1.8～ ≤ 6.0
中型货车
＞6～ ≤ 14
重型货车
≤ 14
汽车的类型
2、专用汽车 (1)、运输型专用汽车－冷藏车，油罐车，挂车，半挂车，集装箱货车，大平 板车。 (2)、作业型专用汽车－售货车，救护车，消防车，市政工程作业车，电视广 播车，机场作业车等。 3、特殊用途汽车 (1)、娱乐汽车－“流动住房”，高尔夫球场专用汽车 (2)、竞赛汽车－F1
负荷
根据发动机的速度特性，可以非 常方便II－I直、外观I特I地I－性说部明分发速动度机特的性负荷。
负荷（率）：
发动机在某一转速下，节气门部分 开启所发出的功率与该转速下节气门全开 时所发出的最大功率之比；
例：在转速为3500时，相对于工况II(部分 特性)的发动机负荷为：
U＝ ac 100% ad
汽车的类型
(二)、按动力装置分类： 1、内燃机汽车 (1)、活塞式内燃机： (2)、燃气轮机汽车 2、电动汽车 (1)、蓄电池式电动汽车 (2)、燃料电池式电动汽车 (3)、复合车－复合动力电动汽车 3、喷气式汽车
(三)、按行驶道路条件分类： 1、公路用车 2、非公路用车 (四)、按行驶机构特征分类： 1、轮式汽车 2、其他类型行驶机构的车辆 如：履带车，雪橇式车等。
• 热机
活塞式内燃机 内燃机 燃气轮机
外燃机－如蒸气机，气轮机
往复活塞式 旋转活塞式
发动机的分类
(1) 按活塞运动方式：往复活塞式，旋转活塞式 (2)按燃料分类：汽油机，柴油机，气体燃料发动机 （代用燃料发动机－甲醇、乙醇、氢气等） (3)按冷却方式：水冷式，风冷式 (4)按进气压力：增压式，非增压式 (5)按工作循环：
速和平均有效压力；
1、有效转矩(Te)：发动机通过飞轮对外输出的转矩；(N· m)
2、有效功率(Pe)：发动机在单位时间对外输出的功；(KW)
用台架试验方法测定，也可用测功器测定，
按右式计算；
n－发动机曲轴转速 （r/min）
3、发动机转速 (n)：发动机曲轴每分钟转数转n （r/min）；
4、平均有效压力：pme (MPa) 单位气缸工作容积发出的有效功；
内燃机在某一转速下发出的有效功率与 相同转速下所能发出的最大有效功率的比值；
第三节 往复活塞式内燃机的工作原理
一、四冲程汽油机工作原理 四冲程往复活塞式内燃机包括四个活塞行程：
1、进气行程；2、压缩行程；3、膨胀行程(作功行程)；4、排气行程；
四 冲 程 汽 油 机 的 示 功 图
二、四冲程柴油机工作原理
三、汽车产品型号编制规则
1
2
3
4
首部： 2～3个拼音字母 企业名称代号 例如： CA－代表一汽 EQ－代表二汽 NJ－南京汽车厂
中部：－主参数代号
尾部：
4个数字
企业自定代号
1－汽车类别
(用拼音字母或数字)
2、3－主要特征参数 4－企业自定产品序号 例如：
CA1090，EQ1090E
BJ2020，TJ7100，CA6440
曲柄
式中Vs－气缸工作容积， i －气缸数
曲轴回
6、燃烧室容积 VC (也称为压缩容积)
转中心
活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖以下所形
成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积；
7、气缸总容积：Va＝VS+VC
气缸工作容积与燃烧室容积之和；
8、压缩比ε：
气缸总容积与燃烧室容积之比 Va
Vc
9、工况：内燃机在某一时刻的运行状况； 10、负荷率：（简称负荷）
Pe
Te
2 n
60
103
Te n 9550
(kw)
二、经济性指标；
主要包括有效热效率和有效燃油消耗率； 1、有效热效率(ηe )：
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； 2、有效燃油消耗率(be)：
发动机每输出1KW.h有效功所消耗的燃油质量（每千瓦· 小时的油耗）
BP－e－发发动动机机每的单有位效时功间b率e的，耗K油WPB。e量1（0k3g/h）g,由/ 试K验W测定h；
八、工艺性指标：
工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。
九、内燃机速度特性
1、发动机特性 发动机性能指标随调整状况及运行工 况而变化的关系。 2、发动机速度特性 发动机的有效功率Pe、有效转矩Te和 有效燃油消耗率be随发动机转速n的变 化关系。 (Pe，Te，be与n的关系曲线)） (1)外特性－节气门全开时的发动机速 度特性； (1)部分特性－节气门部分开启时的发 动机速度特性；
四冲程发动机－活塞往复四个行程完成一个工作循环。 二冲程发动机－活塞往复二个行程完成一个工作循环。
一个工作循环－发动机每次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、 压缩和输入燃料，使之燃烧作功，再将废气排出一系列过程，称为发动 机一个工作循环。
（按气缸数：单缸发动机，多缸发动机）
第二节
往复活塞式内燃机的基本结构
一、基本结构
1－凸轮轴 23－－进气气门门弹簧 456－－－排气气气缸缸门盖 78－－机活体塞 91－0－连曲杆轴 111123－－－曲张齿轴紧形齿轮带形带轮 14－凸轮轴齿形带轮
二、基本概念和术语
进气门
排气门
1、工作循环 2、上、下止点：
上止点
上止点－活塞顶离曲轴回转中心最远处；
来自百度文库
活
下止点－活塞顶离曲轴回转中心最近处；
轿车分级
发动机排量(L)
微型轿车
≤1.0
普及型轿车
＞1.0～ ≤ 1.6
中级轿车
＞1.6～ ≤ 2.5
中高级轿车
＞2.5～ ≤ 4.0
高级轿车
＞4.0
汽车的类型
(2)、客车－根据车辆总长度分级：
客车分级
车辆总长度(m)
微型客车
≤3.5
轻型客车
＞3.5～ ≤ 7
中型客车
＞7～ ≤ 10
大型客车
＞10～ ≤ 12
柴油粘度大，不易蒸发，但其自燃温度比汽油低，采用压燃方式，工 作循环与汽油机相同。特点：压缩比高 16～22，汽油机压缩比：6～9
1、进气行程；2、压缩行程；3、膨胀行程(作功行程)；4、排气行程；
三、二冲程汽油机的工作原理
1、概念：二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内完成一次作功 （曲轴旋转一周360o）。 2、二冲程发动机的一个工作循环包括两个行程：
U＝32 100% 71 45
思考题
1、说明轿车，客车和货车的类型和分类方式？ 2、根据国产汽车型号编制规则，指出EQ1090E，BJ2020，SK6180各参数含义？ 3、什么是四冲程和二冲程发动机？四冲程汽油机与柴油机有什么异同点？ 4、解释下列名词术语：
工作循环、发动机排量、压缩比、负荷率； 5、评价发动机性能指标有哪些？ 6、解释下列名词术语：
上海工程技术大学
汽车工程学院 蔡家明 2003，2
总论
一、国内外汽车工业概况 1、汽车工业的历史、特点和发展概述 2、当今世界汽车工业的现状和特点 3、我国汽车工业的发展、现状和发展趋势
二、汽车的类型
(一)、按用途分类：普通运输汽车、专用汽车
1、运输汽车
(1)、轿车－根据发动机工作容积(排量)分级：
三、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，包括升功率和强 化系数。 1、升功率：PL
发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率；升功率大，表明每升 气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高。
2、强化系数 (Pme Cm) 平均有效压力Pme与活塞平均速度Cm的乘积称为强化系数；
塞 行
3、活塞行程S：上下止点之间的距离S。
程 S
曲轴的回转半径R称为曲柄半径，S=2R;
气缸 下止点
4、气缸工作容积(气缸排量)Vs：
上下止点间所包容的气缸容积；Vs D－气缸直径mm，S－活塞行程mm，
D 2
4 106
S
(L)
连杆
5、内燃机排量： VL = i Vs（L）
多缸发动机所有气缸工作容积的总和。
活塞平均速度－发动机在标定转速下，活塞往复运动速度的平均值，它与发动机转 速的关系为： S－活塞行程 n－发动机标定转速
cm
Sn 30
103
四、紧凑性指标
紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标； 1：比容积－发动机外廓体积与其标定功率的比值； 2、比质量－发动机的干质量与其标定的功率的比值；
水泵、散热器、风扇、水套。 6、润滑系：机油泵、集滤器、机油虑 淸器、润滑油道、限压阀。 7、点火系：蓄电池、发电机、分电器、 点火线圈、火花塞。 8、起动系：起动机及附属装置。
EQ6100-1汽油机
第五节 发动机的性能指标
一、动力性指标； 动力性指标表征发动机作功能力的大小，主要包括有效转矩、有效功率、转
第一行程：活塞从下止点上移，完成压缩、进气两个行程。 第二行程：活塞从上止点下移，完成作功、排气两个行程。 3、二冲程发动机的特点：p29
四、四冲程汽油机与柴油机比较
(一)、四冲程汽油机与柴油机的共同点： 1、每个工作循环都包括进气、压缩、作功、排气四个活塞行程行程；每个行程
各占1800曲轴转角，曲轴旋转两周完成一个工作循环。 2、四个活塞行程行程中，只有一个作功行程，在发动机一个工作循环中，曲轴
造
一、四冲程汽油机的一般构造
1、机体组及曲柄连杆机构 气缸盖、气缸体、油底壳。活
塞、连杆、曲轴。 2、配气机构：
进/排气门、凸轮轴、正时齿轮、 挺柱、推杆、摇臂。 3、燃油系统：油箱、汽油泵、汽油/ 空气虑淸器、化油器、进/排气管 4、进排气系统及排气净化装置：
进排气管，消声器和排气净化装 置； 5、冷却系：
的转速是不均匀的。 (二)、四冲程汽油机与柴油机的不同点 1、汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成，并延续到进气和压缩终了，时间
较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始， 并占小部分做功行程，时间很短。 2、汽油机的可燃混合气用火花点燃，柴油机则是自燃。
第四节 发动机总体构
（干质量－是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量）
五、环境指标－指发动机的排放和噪声水平。 六、可靠性指标
是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。评价方法 有多种，如首发故障行驶里程，平均故障间隔里程，主要零部件的损坏率等。
七、耐久性指标：
耐久性指标是指发动机主要零部件磨损到不能继续正常工作的极限时间。 通常用发动机的大修里程数来衡量。
BJ－北京汽车厂
汽车类别
主要特征参数
末位数字
1
载货汽车
2
越野汽车
3
自卸汽车
代表汽车总质量(T)
4
牵引汽车
5
专用汽车
企业自定序号
6
客车
车辆总长度(0.1m)
7
轿车
发动机排量(L)
8
（暂缺）
9
半挂车或
汽车总质量(T)
专用牵引车
第一章 发动机的构造原理和总体构造
第一节 汽车发动机的分类
热力发动机（热机）：将热能转变为机械能的发动机。
有效转矩、有效功率、平均有效压力、有效然效率、升功率；
感谢下 载
特大型客车
铰接式大客车(＞18)
双层客车
汽车的类型
(2)、货车－根据车辆总质量分级：
货车分级
汽车总质量(T)
微型货车
≤1.8
轻型货车
＞1.8～ ≤ 6.0
中型货车
＞6～ ≤ 14
重型货车
≤ 14
汽车的类型
2、专用汽车 (1)、运输型专用汽车－冷藏车，油罐车，挂车，半挂车，集装箱货车，大平 板车。 (2)、作业型专用汽车－售货车，救护车，消防车，市政工程作业车，电视广 播车，机场作业车等。 3、特殊用途汽车 (1)、娱乐汽车－“流动住房”，高尔夫球场专用汽车 (2)、竞赛汽车－F1
负荷
根据发动机的速度特性，可以非 常方便II－I直、外观I特I地I－性说部明分发速动度机特的性负荷。
负荷（率）：
发动机在某一转速下，节气门部分 开启所发出的功率与该转速下节气门全开 时所发出的最大功率之比；
例：在转速为3500时，相对于工况II(部分 特性)的发动机负荷为：
U＝ ac 100% ad
汽车的类型
(二)、按动力装置分类： 1、内燃机汽车 (1)、活塞式内燃机： (2)、燃气轮机汽车 2、电动汽车 (1)、蓄电池式电动汽车 (2)、燃料电池式电动汽车 (3)、复合车－复合动力电动汽车 3、喷气式汽车
(三)、按行驶道路条件分类： 1、公路用车 2、非公路用车 (四)、按行驶机构特征分类： 1、轮式汽车 2、其他类型行驶机构的车辆 如：履带车，雪橇式车等。
• 热机
活塞式内燃机 内燃机 燃气轮机
外燃机－如蒸气机，气轮机
往复活塞式 旋转活塞式
发动机的分类
(1) 按活塞运动方式：往复活塞式，旋转活塞式 (2)按燃料分类：汽油机，柴油机，气体燃料发动机 （代用燃料发动机－甲醇、乙醇、氢气等） (3)按冷却方式：水冷式，风冷式 (4)按进气压力：增压式，非增压式 (5)按工作循环：
速和平均有效压力；
1、有效转矩(Te)：发动机通过飞轮对外输出的转矩；(N· m)
2、有效功率(Pe)：发动机在单位时间对外输出的功；(KW)
用台架试验方法测定，也可用测功器测定，
按右式计算；
n－发动机曲轴转速 （r/min）
3、发动机转速 (n)：发动机曲轴每分钟转数转n （r/min）；
4、平均有效压力：pme (MPa) 单位气缸工作容积发出的有效功；
内燃机在某一转速下发出的有效功率与 相同转速下所能发出的最大有效功率的比值；
第三节 往复活塞式内燃机的工作原理
一、四冲程汽油机工作原理 四冲程往复活塞式内燃机包括四个活塞行程：
1、进气行程；2、压缩行程；3、膨胀行程(作功行程)；4、排气行程；
四 冲 程 汽 油 机 的 示 功 图
二、四冲程柴油机工作原理
三、汽车产品型号编制规则
1
2
3
4
首部： 2～3个拼音字母 企业名称代号 例如： CA－代表一汽 EQ－代表二汽 NJ－南京汽车厂
中部：－主参数代号
尾部：
4个数字
企业自定代号
1－汽车类别
(用拼音字母或数字)
2、3－主要特征参数 4－企业自定产品序号 例如：
CA1090，EQ1090E
BJ2020，TJ7100，CA6440
曲柄
式中Vs－气缸工作容积， i －气缸数
曲轴回
6、燃烧室容积 VC (也称为压缩容积)
转中心
活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖以下所形
成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积；
7、气缸总容积：Va＝VS+VC
气缸工作容积与燃烧室容积之和；
8、压缩比ε：
气缸总容积与燃烧室容积之比 Va
Vc
9、工况：内燃机在某一时刻的运行状况； 10、负荷率：（简称负荷）
Pe
Te
2 n
60
103
Te n 9550
(kw)
二、经济性指标；
主要包括有效热效率和有效燃油消耗率； 1、有效热效率(ηe )：
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； 2、有效燃油消耗率(be)：
发动机每输出1KW.h有效功所消耗的燃油质量（每千瓦· 小时的油耗）
BP－e－发发动动机机每的单有位效时功间b率e的，耗K油WPB。e量1（0k3g/h）g,由/ 试K验W测定h；
八、工艺性指标：
工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。
九、内燃机速度特性
1、发动机特性 发动机性能指标随调整状况及运行工 况而变化的关系。 2、发动机速度特性 发动机的有效功率Pe、有效转矩Te和 有效燃油消耗率be随发动机转速n的变 化关系。 (Pe，Te，be与n的关系曲线)） (1)外特性－节气门全开时的发动机速 度特性； (1)部分特性－节气门部分开启时的发 动机速度特性；
四冲程发动机－活塞往复四个行程完成一个工作循环。 二冲程发动机－活塞往复二个行程完成一个工作循环。
一个工作循环－发动机每次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、 压缩和输入燃料，使之燃烧作功，再将废气排出一系列过程，称为发动 机一个工作循环。
（按气缸数：单缸发动机，多缸发动机）
第二节
往复活塞式内燃机的基本结构
一、基本结构
1－凸轮轴 23－－进气气门门弹簧 456－－－排气气气缸缸门盖 78－－机活体塞 91－0－连曲杆轴 111123－－－曲张齿轴紧形齿轮带形带轮 14－凸轮轴齿形带轮
二、基本概念和术语
进气门
排气门
1、工作循环 2、上、下止点：
上止点
上止点－活塞顶离曲轴回转中心最远处；
来自百度文库
活
下止点－活塞顶离曲轴回转中心最近处；
轿车分级
发动机排量(L)
微型轿车
≤1.0
普及型轿车
＞1.0～ ≤ 1.6
中级轿车
＞1.6～ ≤ 2.5
中高级轿车
＞2.5～ ≤ 4.0
高级轿车
＞4.0
汽车的类型
(2)、客车－根据车辆总长度分级：
客车分级
车辆总长度(m)
微型客车
≤3.5
轻型客车
＞3.5～ ≤ 7
中型客车
＞7～ ≤ 10
大型客车
＞10～ ≤ 12
柴油粘度大，不易蒸发，但其自燃温度比汽油低，采用压燃方式，工 作循环与汽油机相同。特点：压缩比高 16～22，汽油机压缩比：6～9
1、进气行程；2、压缩行程；3、膨胀行程(作功行程)；4、排气行程；
三、二冲程汽油机的工作原理
1、概念：二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内完成一次作功 （曲轴旋转一周360o）。 2、二冲程发动机的一个工作循环包括两个行程：
U＝32 100% 71 45
思考题
1、说明轿车，客车和货车的类型和分类方式？ 2、根据国产汽车型号编制规则，指出EQ1090E，BJ2020，SK6180各参数含义？ 3、什么是四冲程和二冲程发动机？四冲程汽油机与柴油机有什么异同点？ 4、解释下列名词术语：
工作循环、发动机排量、压缩比、负荷率； 5、评价发动机性能指标有哪些？ 6、解释下列名词术语：