《汽车构造》课程教学资源（课件讲稿）第一章 汽车发动机的工作原理和总体构造

第一章汽车发动机的工作原 理和总体构造 发动机的定义 第一节发动机分类 发动机是将某一种形式的能量转变成机 第二节四冲程发动机工作原理 械能的机器 第三节二冲程发动机工作原理 ■现代汽车大多使用往复活塞式内燃机 第四节发动机的总体构造 它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧 第五节发动机主要性能指标与特性 把产生的热能转变成机械能 第六节内燃机产品名称和型号编制规则 汽油机 发动机分类 按燃料的使用不同分 热力发动机 ■内燃机:活塞式内燃机、燃气轮机 外燃机:蒸汽机 ■活塞式内燃机 四行程发动机 按完成一个工作措环所需行程 按活塞运动方式分为 二行寝发动机 旋转活塞式发动机 按冷却方式不网/水冷发动机 风冷发动机 「单缸发动机单列式 按气如及排列方式{多缸发动机V型 对置式 第二节四冲程发动机工作原理 递 汽油机 1.基本参数及术 活塞行程5 气缸工作容积(气缸排 和 发动机工作容积(发动 草列式 增量

1 第一章 汽车发动机的工作原 理和总体构造 第一节 发动机分类 第二节 四冲程发动机工作原理 第三节 二冲程发动机工作原理 第四节 发动机的总体构造 第五节 发动机主要性能指标与特性 第六节 内燃机产品名称和型号编制规则 发动机的定义 „ 发动机是将某一种形式的能量转变成机 械能的机器 „ 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 第一节 发动机分类 „ 热力发动机 „ 内燃机：活塞式内燃机、燃气轮机 „ 外燃机：蒸汽机 „ 活塞式内燃机 „ 按活塞运动方式分为 „ 往复活塞式发动机 „ 旋转活塞式发动机 按燃料的使用不同分 汽油机 柴油机 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 按冷却方式不同 水冷发动机 风冷发动机 按气缸数及排列方式 单缸发动机 多缸发动机 单列式 Ｖ型 对置式 单列式 Ｖ型 对置式 第二节 四冲程发动机工作原理 „ 一、汽油机 „ 1. 基本参数及术语 „ 活塞行程 S „ 气缸工作容积（气缸排 量）Vh „ 发动机工作容积（发动 机排量）VL „ 燃烧室容积Vc „ 气缸总容积 Va Va=Vh+Vc „ 压缩比ε ε=Va/Vc

第二节四冲程发动机工作原理 主2.汽油机的工作循环 开关Q05-0 3.四冲程发动机的示功图 4.压缩比ε 支F·进气行程 r→>a “越大,(压终了时的压力越大、温度越商,燃烧速度 压缩行程 t过大,易产生爆燃,易产生表面点火。 燃(爆震):离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一 ■作功行程 ·表面点火:由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种 传统化油器式发动机的压缩比一般为6~9。现代化油 ■排气行程 式动机压般烤为1为21有的达10),果 b->r 示功图 =、柴油机 、柴油机 1.柴油的主要特点 4.柴油机的特点 ■粘度大:不易蒸发:自燃温度低。 压缩比高柴油机16~22,汽油机为6~9 最高转速较低柴油机2500~3000rpm,汽油机4000 ■2.柴油机工作循环与汽油机相同 3.柴油机与汽油机主要不同点 油耗较低比汽油机低约30% 混合气形成:柴油机不用化油器,燃油直接 制造、维修费用高喷油泵、喷油器的制造难度大 喷射入气缸内 振动、噪声较大工作粗暴 点火方式:压燃,无点火系统。 排气污染小过量空气系数大,燃烧比较完全,CO o3的排放量较少

2 第二节 四冲程发动机工作原理 2. 汽油机的工作循环 工作 循环 活塞 运动 进气门 排气门 缸内压力 (MP) 缸内温度 (K) 进气 行程 向下 开 关 0.075－0.09 （终了） 370－400 (终了) 压缩 行程 向上 关 关 0.6－1.2 (终了） 600－700 (终了) 作功 行程 向下 关 关 3－5 (最高) 0.3－0.5 (终了) 2200－2800 (最高) 1300－1600 (终了) 排气 行程 向上 关 开 0.105－0.115 (终了) 900－1200 (终了) 3. 四冲程发动机的示功图 „ 进气行程 r -> a „ 压缩行程 a -> c „ 作功行程 c -> b „ 排气行程 b -> r P V r 示功图 大气压力线 c Z b 上止点 下止点 a 4. 压缩比ε „ 定义：ε= Va/Vc „ ε越大，（压缩终了时的压力越大、温度越高，燃烧速度 越快，因此）发动机功率越大，油耗率越低。 „ ε过大，易产生爆燃，易产生表面点火。 „ 爆燃（爆震）：离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一 种不正常燃烧。 „ 表面点火：由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种 不正常燃烧。 „ 传统化油器式发动机的压缩比ε一般为 6～9。现代化油 器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的达10以上)。柴 油机压缩比一般为为16～22。 二、柴油机 „ 1. 柴油的主要特点 „ 粘度大；不易蒸发；自燃温度低。 „ 2. 柴油机工作循环与汽油机相同 „ 3. 柴油机与汽油机主要不同点 „ 混合气形成：柴油机不用化油器，燃油直接 喷射入气缸内。 „ 点火方式：压燃，无点火系统。 二、柴油机 „ 4. 柴油机的特点 „ 压缩比高 柴油机16～22,汽油机为6～9； „ 最高转速较低 柴油机2500～3000rpm,汽油机4000～ 6000rpm； „ 油耗较低 比汽油机低约30% „ 质量较大 „ 制造、维修费用高 喷油泵、喷油器的制造难度大 „ 振动、噪声较大 工作粗暴 „ 排气污染小 过量空气系数大，燃烧比较完全，CO、 HC、NOx 的排放量较少

四行程柴油机工作原理 四行程柴油机各行程示意图 新解空气〕 与汽油机工作 原理相比,只有一 个行程即作功行程 柴油粘度比汽油 大、不易蒿发,且 自燃温度又较汽油 压缩自燃式点火。 进气行程压缩行程作功行程排气行程 寺析和比蠡汽鼬机、暮鼬帆的二作异? 首先分别看一下汽油机和柴油机的图示 四行程汽缃机田 四行程叠油机示急田 汽油机和柴油机的比较 相同立曲轴传平周只有作功行程产生动力 墳油器 火花塞 不同点 汽帆 幕 汽油与空气缸外藏合,造入可操避入气的是她空气 电火花点燃合气 高温气你加热乘油燃烧 有火系 元喷油县 有喷油昌 、发动机运转平稳问题 第三节二冲程发动机工作原理 、二冲程汽油机工作原理 ■曲轴每转两周,1个气缸作功1次一曲轴 1工作循环 转速是不均匀的,发动机运转是不平稳 第一行程 第二行程 作功:换 飞轮转动惯量越大,越平稳 缸数越多,越平稳 2结构 第一行程 无进、排气阀(进气孔、排气 孔、扫气孔均由活塞开、闭 活塞顶部为一特殊形状,以利

3 与汽油机工作 原理相比，只有一 个行程即作功行程 中，柴油机由于用 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。 四行程柴油机工作原理 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 新鲜空气 开始喷油 四行程柴油机各行程示意图 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 相同点 每个工作循环曲轴转两周; 每一行程 曲轴转半周;只有作功行程产生动力。 无喷油器 有喷油器 有点火系 无点火系 电火花点燃混合气 高温气体加热柴油燃烧 进入气缸的是纯空气 汽油与空气缸外混合，进入可燃 混合气 汽油机 柴油机 不同点 汽油机和柴油机的比较 三、发动机运转平稳问题 „ 曲轴每转两周，1个气缸作功1次—曲轴 转速是不均匀的，发动机运转是不平稳 的。 „ 飞轮转动惯量越大，越平稳 „ 缸数越多，越平稳 第三节 二冲程发动机工作原理 一、二冲程汽油机工作原理 „ 1.工作循环 „ 第一行程（活塞向上）：压缩； 进气（进入曲轴箱） „ 第二行程（活塞向下）：燃烧 作功；换气（缸内进气、排 气）。 „ 2.结构 „ 无进、排气阀（进气孔、排气 孔、扫气孔均由活塞开、闭）； „ 活塞顶部为一特殊形状，以利 换气

第三节二沖程发动机工作原理 冲程柴油机工作原理 3特点 与二冲程汽油机的主要不同之处 功率大理论上为四冲程的2倍,实际为15~16倍 ■进入缸内的是空气而不是可燃混合气,因此 运转平稳每两次行程就有一次作功 可方便地增大进气量(如用扫气泵)。进气 结构简单,质量小无配气机构 充分、燃油经济性好 使用、维修方便 燃油经济性差换气时有部分新鲜可燃混合气随废 进气不经过曲轴箱 气被排出 ■无火花塞,有喷油系统。结构较复杂 排气污染大 带扫气泵的二冲程柴油机 士、二冲程发动机的示功图 aC压缩 ■第一行程 一冲程发动机 C-z燃烧 活塞上行 z-b膨胀作功 扫、换、压 b-f自由排气 ■第二行程 f-dh换气 上止点到下止点·排、扫 gha额外排气 ■比二冲程汽油机的 经济性好 第四节发动机的总体构造 发动机结构示意图 ■2个机构: 曲柄连杆机 配气机构 5个系统 系 润滑系 起动系

4 第三节 二冲程发动机工作原理 „ 3.特点 „ 功率大 理论上为四冲程的2倍，实际为1.5～1.6倍； „ 运转平稳 每两次行程就有一次作功； „ 结构简单，质量小 无配气机构 „ 使用、维修方便 „ 燃油经济性差 换气时有部分新鲜可燃混合气随废 气被排出 „ 排气污染大 二、二冲程柴油机工作原理 „ 与二冲程汽油机的主要不同之处 „ 进入缸内的是空气而不是可燃混合气，因此 可方便地增大进气量（如用扫气泵）。进气 充分、燃油经济性好； „ 进气不经过曲轴箱； „ 无火花塞，有喷油系统。结构较复杂。 带扫气泵的二冲程柴油机 „ 第一行程 „ 活塞上行 „ 扫、换、压 „ 第二行程 „ 活塞下行 „ 排、扫 „ 比二冲程汽油机的 经济性好 三、二冲程发动机的示功图 „ a-c 压缩 „ c-z 燃烧 „ z-b 膨胀作功 „ b-f 自由排气 „ f-d-h 换气 „ h-a 额外排气 第四节 发动机的总体构造 „ 2个机构： „ 曲柄连杆机构 „ 配气机构 „ 5 个系统： „ 供给系 „ 点火系 „ 冷却系 „ 润滑系 „ 起动系 发动机结构示意图

曲柄连杆机构 机 供给系 冷却系 润 滑 火 系

5 曲柄连杆机构 配气机构 供给系 冷却系 润滑系 点火系