发动机结构及工作原理
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发动机结构及工作原理
内容
– 发动机的分类 – 发动机总体构造 – 发动机基本术语 – 四冲程和二冲程发动机的工作原理 – 内燃机产品名称和型号编制规则
一、发动机的分类
• 发动机是将其 它形式的能量 转变为机械能 的机器。
• 分类：
– 按使用燃料分： 汽油机、柴油 机等。
– 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。
b
示功图
V
温度300~370K 压力800~900 kPa
四冲程柴油机的工作原理 温度800~1000K压
力105~400 kPa
温度800~1000K压 力3~5 MPa
终了：温度800~1000K 压力105~400 kPa
进气门
纯空气
喷油器
排气门
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
瞬时：温度1800~2200K 压力5~10 MPa
上
止
P
点
下 止 点
排气门关闭
活 塞
大气压力线 r
a
示功图 V
四冲程汽油机工作原理：压缩行程
进气门 关闭
活 塞
温度600~800K， 压 力600~1500 kPa
压缩比：
ε=Va/Vc
上
止
P
点
下 止 点
排气门
关闭
c
大气压力线
r a
示功图 V
四冲程汽油机工作原理：做功行程
进气门关闭
瞬时最高：温度
2200~2800 K， 压力 活
• 不同点：
– 混合气的形成方式不同：汽油机是缸外混合；柴 油机是缸内混合；
– 着火方式不同：汽油机点燃式；柴油机是压燃式。
二冲程汽油机工作原理
flash动画演示
二冲程柴油机工作原理
五、内燃机产品名称和型号编制规 则
• 国家标准GB725—82规定：内燃机型号由首部、中部、后部和尾部组成。
• 型号编制举例
五大系统之－－燃料系（汽油车）
• 作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧 后排出废气。
• 组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、
滤清器等组成。
五大系统之－－燃料系（柴油车）
• 作用：向气缸内供应纯 空气并在规定时刻向气 缸内喷入柴油，燃烧后 排出废气。
• 组成：由燃油箱、喷油 泵、喷油器、进、排气 管、滤清器等组成。
3~5MPa
塞
作功终了：温度 1500~1700 K， 压力
300~500 kPa
上 止
Z
P
点
下 止 点
排气门关闭 大气压力线
c r
示功图
b
a V
四冲程汽油机工作原理：排气行程
进气门关闭 残余废气
温度900~1200 K 压 力105~125 kPa
上Z
止
P
点
下 止 点
排气门打开
c
活 塞
大气压力线 r
• 汽油机
• 4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四 种变型产品
• CA6102：表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA 表示系列符号
• 8V100：表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型 • CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表
• 注意：柴油机没有点火系。
两大机构之－－曲柄连杆机构
• 作用：将燃料燃烧时产生的 热量转变为活塞往复运动的 机械能，再通过连杆将活塞 往复运动变为曲轴的旋转运 动而对外输出动力。
• 组成：由气缸体和曲轴箱组、 活塞连杆组、曲轴飞轮组组 成。
两大机构之－－配气机构
• 作用： 使可燃混合气及时 充入 气缸并及时从气缸中排出废气。
示系列符号
• 柴油机
• 165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 • 495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用 • X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表
示系列代号
喷油泵
四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较
• 相同点：
– 每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半 周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均关。
– 四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三 个冲程消耗能量。
– 必须用外力起动。
– 工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同， 结构基本相同。
• 冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程；
• 气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间 容积。
• 发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫 发动机的排量。
•
Vl=Vh×i
• 燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容
积。
• 气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容 积。
• 组成：它由进气门、排气门、挺 杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时 齿轮等组成
五大系统之－－冷却系
• 作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常 工作。
• 组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。
五大系统之－－润滑系
• 作用：润滑、冷却、清洗、防 腐、密封等。
• 组成：由机油泵、滤清器、限 压阀、油道等组成。
• 压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。
•
ε=Va/Vc
四、四冲程和二冲程发动机的工作 原理
• 四冲程发动机：活塞往复四个冲程完成 一个循环的发动机。
• 四个循环： • 进气行程 • 压缩行程 • 作功行程 • 排气行程
四冲程汽油机的 工作过程
四冲程汽油机工作原理：进气行程
进气门开启
温度370~440 K， 压力75~90 kPa
五大系统之－－点火系
• 作用：按规定时刻及时点燃气 缸内的混合气。
• 组成：由蓄电池、分电器、点 火线圈、火花塞等组成。
五大系统之－－起动系
• 作用：使静止的发动机起动。 • ຫໍສະໝຸດ Baidu成：由起动机及附属装置组成。
三、发动机基本术语
• 工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。 • 上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。 • 下止点：活塞离曲轴回转中心处。 • 曲柄半径R ：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。 • 活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R；
– 按冷却方式分：水冷式、风冷式
– 按气门装置位置分：侧置式、顶置式
– 按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。
– 按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。
二、发动机总体构造
• 总体构造：两大机构五大系统
– 两大机构：曲柄连杆机构、配气 机构
– 五大系统：冷却系、润滑系、燃 料供给系、点火系、起动系
内容
– 发动机的分类 – 发动机总体构造 – 发动机基本术语 – 四冲程和二冲程发动机的工作原理 – 内燃机产品名称和型号编制规则
一、发动机的分类
• 发动机是将其 它形式的能量 转变为机械能 的机器。
• 分类：
– 按使用燃料分： 汽油机、柴油 机等。
– 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。
b
示功图
V
温度300~370K 压力800~900 kPa
四冲程柴油机的工作原理 温度800~1000K压
力105~400 kPa
温度800~1000K压 力3~5 MPa
终了：温度800~1000K 压力105~400 kPa
进气门
纯空气
喷油器
排气门
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
瞬时：温度1800~2200K 压力5~10 MPa
上
止
P
点
下 止 点
排气门关闭
活 塞
大气压力线 r
a
示功图 V
四冲程汽油机工作原理：压缩行程
进气门 关闭
活 塞
温度600~800K， 压 力600~1500 kPa
压缩比：
ε=Va/Vc
上
止
P
点
下 止 点
排气门
关闭
c
大气压力线
r a
示功图 V
四冲程汽油机工作原理：做功行程
进气门关闭
瞬时最高：温度
2200~2800 K， 压力 活
• 不同点：
– 混合气的形成方式不同：汽油机是缸外混合；柴 油机是缸内混合；
– 着火方式不同：汽油机点燃式；柴油机是压燃式。
二冲程汽油机工作原理
flash动画演示
二冲程柴油机工作原理
五、内燃机产品名称和型号编制规 则
• 国家标准GB725—82规定：内燃机型号由首部、中部、后部和尾部组成。
• 型号编制举例
五大系统之－－燃料系（汽油车）
• 作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧 后排出废气。
• 组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、
滤清器等组成。
五大系统之－－燃料系（柴油车）
• 作用：向气缸内供应纯 空气并在规定时刻向气 缸内喷入柴油，燃烧后 排出废气。
• 组成：由燃油箱、喷油 泵、喷油器、进、排气 管、滤清器等组成。
3~5MPa
塞
作功终了：温度 1500~1700 K， 压力
300~500 kPa
上 止
Z
P
点
下 止 点
排气门关闭 大气压力线
c r
示功图
b
a V
四冲程汽油机工作原理：排气行程
进气门关闭 残余废气
温度900~1200 K 压 力105~125 kPa
上Z
止
P
点
下 止 点
排气门打开
c
活 塞
大气压力线 r
• 汽油机
• 4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四 种变型产品
• CA6102：表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA 表示系列符号
• 8V100：表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型 • CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表
• 注意：柴油机没有点火系。
两大机构之－－曲柄连杆机构
• 作用：将燃料燃烧时产生的 热量转变为活塞往复运动的 机械能，再通过连杆将活塞 往复运动变为曲轴的旋转运 动而对外输出动力。
• 组成：由气缸体和曲轴箱组、 活塞连杆组、曲轴飞轮组组 成。
两大机构之－－配气机构
• 作用： 使可燃混合气及时 充入 气缸并及时从气缸中排出废气。
示系列符号
• 柴油机
• 165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 • 495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用 • X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表
示系列代号
喷油泵
四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较
• 相同点：
– 每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半 周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均关。
– 四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三 个冲程消耗能量。
– 必须用外力起动。
– 工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同， 结构基本相同。
• 冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程；
• 气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间 容积。
• 发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫 发动机的排量。
•
Vl=Vh×i
• 燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容
积。
• 气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容 积。
• 组成：它由进气门、排气门、挺 杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时 齿轮等组成
五大系统之－－冷却系
• 作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常 工作。
• 组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。
五大系统之－－润滑系
• 作用：润滑、冷却、清洗、防 腐、密封等。
• 组成：由机油泵、滤清器、限 压阀、油道等组成。
• 压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。
•
ε=Va/Vc
四、四冲程和二冲程发动机的工作 原理
• 四冲程发动机：活塞往复四个冲程完成 一个循环的发动机。
• 四个循环： • 进气行程 • 压缩行程 • 作功行程 • 排气行程
四冲程汽油机的 工作过程
四冲程汽油机工作原理：进气行程
进气门开启
温度370~440 K， 压力75~90 kPa
五大系统之－－点火系
• 作用：按规定时刻及时点燃气 缸内的混合气。
• 组成：由蓄电池、分电器、点 火线圈、火花塞等组成。
五大系统之－－起动系
• 作用：使静止的发动机起动。 • ຫໍສະໝຸດ Baidu成：由起动机及附属装置组成。
三、发动机基本术语
• 工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。 • 上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。 • 下止点：活塞离曲轴回转中心处。 • 曲柄半径R ：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。 • 活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R；
– 按冷却方式分：水冷式、风冷式
– 按气门装置位置分：侧置式、顶置式
– 按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。
– 按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。
二、发动机总体构造
• 总体构造：两大机构五大系统
– 两大机构：曲柄连杆机构、配气 机构
– 五大系统：冷却系、润滑系、燃 料供给系、点火系、起动系