汽车发动机的工作原理(图解)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高压线、火花塞等。
五大系统
启动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，是活塞作 往复运动，同时使气缸内的可燃混合气做功，推动活塞向下运动使曲轴旋转发动机才 能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开 始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置，称为发 动机的起动系统。
多缸发动机各缸工作容积的总和，称为发动机排量（VL）。
发动机的基本构造及原理
鸿发别克售后 2014.06.04 LV-NING
发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构：进行热功转换。
配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。
五大系统：
燃料供给系：向气缸供给汽油与空气混合的混合气。 点火系：在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花 以点燃混合气。 冷却系：降低气缸及高温部件的高温，是发动机保持正常的工作温度。
进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门 则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。
每缸气门数 一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直 径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力， 增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。 现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动 机为数最多。
燃烧过程
燃烧过程
混合气稀：燃油太少 多余的氧气就会在燃烧后存留下来 发动机的运行温度就会很高 混合气浓：燃油太多 多余的燃油就会在燃烧后存留下来 就会造成 1点燃排气系统 2产生噪声 3损坏三元催化器 理想的空燃比:14.7 分空气对一份燃油 发动机产生最大的功率输出
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 h ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va )
润滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。
起动系：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧做功所需的条件。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动 机实现工作循环，完 成能量转换的主要部 件。他是由机体组、 活塞连杆组合曲轴飞 轮组的组成。在做功 行程中，活塞承受燃 气压力在气缸内作直 线运动，通过连杆转 换成曲轴的旋转运动， 并从曲轴对外输出动 力。而在进气、压缩 和排气行程中，飞轮 释放能量又把曲轴的 旋转运动转换成活塞 的直线运动。
活 塞
2· 压缩行程
进气门关闭 作用： 压缩混合气，为燃烧创造 条件 过程： 压缩冲程时，进、排气门 同时关闭。活塞从下止点 向上止点运动，曲轴转动 180°。活塞上移时，工 作容积逐渐缩小，缸内混 合气受压缩后压力和温度 不断升高。
排气门关闭
温度327-427 压力600~1500 kPa
活 塞
•连杆组件吧活塞与曲轴链 接起来
轴承
•位于连杆、曲轴主轴颈和 凸轮轴的轴颈处
注意：轴颈是精密加工过的表 面，轴承室套在其上的。
曲轴：
•连杆是连接在曲轴的轴颈上 •轴颈是偏置的，允许活塞在气缸中上下运动 •连接到活塞和挠性板或者是飞轮上 •活塞上下运动带动曲轴转动 •转动挠性板或者飞轮，取决于车辆上装备的是手动变速器还是自动变速 器
五大系统
燃油供给系统
燃油供给系统的功能是根据发动 机的要求，配置出一定数量和浓 度的可燃混合气，均匀的分配到 各个气缸中，并汇集各个气缸燃 烧后的废气，从消声器中排出。
润滑系统
润滑系统的功能是向作相向运动 的零件表面输送定量的清洁润滑 油，以实现液体摩擦，减小摩擦 阻力，减轻机件的磨损，并对零 件表面进行清洁和冷却。润滑系 统由润滑油道、机油泵、机油滤 清器和一些阀门的组成。
活 塞
4· 排气行程
进气门关闭 作用： 排出膨胀做功后的废气 过程： 排气门开启，进气门仍然 关闭，活塞从下止点向上 止点运动，曲轴转动 180°。排气门开启时， 燃烧后的废气一方面在汽 缸内外压差作用下向缸外 排出，另一方面通过活塞 的排挤作用向缸外排气 残余废气 排气门打开
wenku.baidu.com
活 塞
温度627-827 压力 105~125 kPa
五大系统
冷却系统
冷却系统的功能是将受热零件吸收 的部分热量及时散发出去，保证发 动机在适宜的温度状态下工作。水 冷发动机的冷却系统通常由冷却水 套、水泵、风扇、水箱、节温器等 组成
点火系统
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的为此在汽缸盖上装有火花 塞，火花塞头部伸入燃烧室内。点火系统的功能是定时在火花塞电极间产生电 火花，点燃气缸内的可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈 、
•内部有许多发动机的工作 零件
•不同的发动机设计方案有 不同的发动机缸体结构
•一般的结构变化（缸体的 结构形式）有：直列式发 动机 V形发动机 W形发 动机
活塞：
•在气缸内上下运动 •必须能够承受燃烧过程产 生的作用和温度
•活塞环：1提供了在活塞 外侧面与气缸之间的密封 2吧空气/燃油混合气体与 曲轴箱中的润滑油分隔开
扭减器：
•位于曲轴的前端 •用于缓冲曲轴的振动 •通常是与挠性板或者飞轮一起工作来平衡发动机的转 动
挠性板和飞轮：
•是一块平面的圆盘，当曲轴转动时它就一起旋转
•转动的圆盘的重量可以使曲轴的运动变得更加平稳
•自动变速器使用挠性板
•手动变速器使用飞轮
气门的构造及作用
工作条件 气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散 热困难，因此气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以 及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条 件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气 门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。 气门的材料
3·作功行程
作用： 进气门关闭 燃烧高温高压气体膨胀做 功 过程： 当活塞接近上止点时，由 火花塞点燃可燃混合气， 混合气燃烧释放出大量的 热能，使汽缸内气体的压 力和温度迅速提高高温高 压的燃气推动活塞从上止 点向下止点运动，并通过 曲柄连杆机构对外输出机 械能。 瞬时最高：温度 1927-2527， 压力 3~5MPa 排气门关闭
一·四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
1·进气行程
作用： 温度40-107 吸入混合气 压力75~90 kPa 过程： 活塞在曲轴的带动下由上 止点移至下止点。此时进 气门开启，排气门关闭， 曲轴转动180°。在活塞移 动过程中，汽缸容积逐渐 增大，汽缸内气体压力降 低，汽缸内形成一定的真 空度，空气和汽油的混合 气通过进气门被吸入汽缸， 并在汽缸内进一步混合形 进气门开启 成可燃混合气 。 排气门关闭
配气机构
配气机构由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等，功能是根据发动机的 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，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般 由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
发动机的缸体：
•发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作 循环。一个接一个的工作循环，维持了发动机的连续运转。 通过汽车底盘传出动力，驱动汽车行驶。 •在一个工作循环过程中，活塞在上下止点之间往复运动四个 冲程，曲轴转两周（720度），每个冲程曲轴180度。 •四个冲程中只有作功冲程产生动力，其他三个冲程是做功冲 程的准备冲程。 •在整个循环过程中，进排气门各打开一次。进气和做功冲程 活塞都是由上止点到下止点。压缩和排气冲程活塞都是由下 止点移动到上止点。
五大系统
启动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，是活塞作 往复运动，同时使气缸内的可燃混合气做功，推动活塞向下运动使曲轴旋转发动机才 能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开 始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置，称为发 动机的起动系统。
多缸发动机各缸工作容积的总和，称为发动机排量（VL）。
发动机的基本构造及原理
鸿发别克售后 2014.06.04 LV-NING
发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构：进行热功转换。
配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。
五大系统：
燃料供给系：向气缸供给汽油与空气混合的混合气。 点火系：在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花 以点燃混合气。 冷却系：降低气缸及高温部件的高温，是发动机保持正常的工作温度。
进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门 则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。
每缸气门数 一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直 径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力， 增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。 现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动 机为数最多。
燃烧过程
燃烧过程
混合气稀：燃油太少 多余的氧气就会在燃烧后存留下来 发动机的运行温度就会很高 混合气浓：燃油太多 多余的燃油就会在燃烧后存留下来 就会造成 1点燃排气系统 2产生噪声 3损坏三元催化器 理想的空燃比:14.7 分空气对一份燃油 发动机产生最大的功率输出
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 h ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va )
润滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。
起动系：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧做功所需的条件。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动 机实现工作循环，完 成能量转换的主要部 件。他是由机体组、 活塞连杆组合曲轴飞 轮组的组成。在做功 行程中，活塞承受燃 气压力在气缸内作直 线运动，通过连杆转 换成曲轴的旋转运动， 并从曲轴对外输出动 力。而在进气、压缩 和排气行程中，飞轮 释放能量又把曲轴的 旋转运动转换成活塞 的直线运动。
活 塞
2· 压缩行程
进气门关闭 作用： 压缩混合气，为燃烧创造 条件 过程： 压缩冲程时，进、排气门 同时关闭。活塞从下止点 向上止点运动，曲轴转动 180°。活塞上移时，工 作容积逐渐缩小，缸内混 合气受压缩后压力和温度 不断升高。
排气门关闭
温度327-427 压力600~1500 kPa
活 塞
•连杆组件吧活塞与曲轴链 接起来
轴承
•位于连杆、曲轴主轴颈和 凸轮轴的轴颈处
注意：轴颈是精密加工过的表 面，轴承室套在其上的。
曲轴：
•连杆是连接在曲轴的轴颈上 •轴颈是偏置的，允许活塞在气缸中上下运动 •连接到活塞和挠性板或者是飞轮上 •活塞上下运动带动曲轴转动 •转动挠性板或者飞轮，取决于车辆上装备的是手动变速器还是自动变速 器
五大系统
燃油供给系统
燃油供给系统的功能是根据发动 机的要求，配置出一定数量和浓 度的可燃混合气，均匀的分配到 各个气缸中，并汇集各个气缸燃 烧后的废气，从消声器中排出。
润滑系统
润滑系统的功能是向作相向运动 的零件表面输送定量的清洁润滑 油，以实现液体摩擦，减小摩擦 阻力，减轻机件的磨损，并对零 件表面进行清洁和冷却。润滑系 统由润滑油道、机油泵、机油滤 清器和一些阀门的组成。
活 塞
4· 排气行程
进气门关闭 作用： 排出膨胀做功后的废气 过程： 排气门开启，进气门仍然 关闭，活塞从下止点向上 止点运动，曲轴转动 180°。排气门开启时， 燃烧后的废气一方面在汽 缸内外压差作用下向缸外 排出，另一方面通过活塞 的排挤作用向缸外排气 残余废气 排气门打开
wenku.baidu.com
活 塞
温度627-827 压力 105~125 kPa
五大系统
冷却系统
冷却系统的功能是将受热零件吸收 的部分热量及时散发出去，保证发 动机在适宜的温度状态下工作。水 冷发动机的冷却系统通常由冷却水 套、水泵、风扇、水箱、节温器等 组成
点火系统
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的为此在汽缸盖上装有火花 塞，火花塞头部伸入燃烧室内。点火系统的功能是定时在火花塞电极间产生电 火花，点燃气缸内的可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈 、
•内部有许多发动机的工作 零件
•不同的发动机设计方案有 不同的发动机缸体结构
•一般的结构变化（缸体的 结构形式）有：直列式发 动机 V形发动机 W形发 动机
活塞：
•在气缸内上下运动 •必须能够承受燃烧过程产 生的作用和温度
•活塞环：1提供了在活塞 外侧面与气缸之间的密封 2吧空气/燃油混合气体与 曲轴箱中的润滑油分隔开
扭减器：
•位于曲轴的前端 •用于缓冲曲轴的振动 •通常是与挠性板或者飞轮一起工作来平衡发动机的转 动
挠性板和飞轮：
•是一块平面的圆盘，当曲轴转动时它就一起旋转
•转动的圆盘的重量可以使曲轴的运动变得更加平稳
•自动变速器使用挠性板
•手动变速器使用飞轮
气门的构造及作用
工作条件 气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散 热困难，因此气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以 及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条 件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气 门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。 气门的材料
3·作功行程
作用： 进气门关闭 燃烧高温高压气体膨胀做 功 过程： 当活塞接近上止点时，由 火花塞点燃可燃混合气， 混合气燃烧释放出大量的 热能，使汽缸内气体的压 力和温度迅速提高高温高 压的燃气推动活塞从上止 点向下止点运动，并通过 曲柄连杆机构对外输出机 械能。 瞬时最高：温度 1927-2527， 压力 3~5MPa 排气门关闭
一·四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
1·进气行程
作用： 温度40-107 吸入混合气 压力75~90 kPa 过程： 活塞在曲轴的带动下由上 止点移至下止点。此时进 气门开启，排气门关闭， 曲轴转动180°。在活塞移 动过程中，汽缸容积逐渐 增大，汽缸内气体压力降 低，汽缸内形成一定的真 空度，空气和汽油的混合 气通过进气门被吸入汽缸， 并在汽缸内进一步混合形 进气门开启 成可燃混合气 。 排气门关闭
配气机构
配气机构由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等，功能是根据发动机的 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，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般 由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
发动机的缸体：
•发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作 循环。一个接一个的工作循环，维持了发动机的连续运转。 通过汽车底盘传出动力，驱动汽车行驶。 •在一个工作循环过程中，活塞在上下止点之间往复运动四个 冲程，曲轴转两周（720度），每个冲程曲轴180度。 •四个冲程中只有作功冲程产生动力，其他三个冲程是做功冲 程的准备冲程。 •在整个循环过程中，进排气门各打开一次。进气和做功冲程 活塞都是由上止点到下止点。压缩和排气冲程活塞都是由下 止点移动到上止点。