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1、发动机的构造及工作原理 机械工业出版社 模块一 发动机定义 内燃机是将液体和气体燃料与空气混合后在内 燃机内燃烧而产生热能，再将热能转化为机械能的 机械。现代拖拉机汽车多采用往复活塞式内燃机。 这种发动机具有热效率高、结构紧凑、体积小、便 于拆装、起动性能良好等优点。 发动机分类 按使用燃料不同分 按工作循环分 按冷却方式分 按气门布置位置分 按气缸排列方式分 按气缸数目分 汽油机 柴油机 四冲程发动机 二冲程发动机 水冷式发动机 风冷式发动机 顶置气门式发动机 侧置气门式发动机 直列式发动机 单缸发动机 多缸发动机 发 动 机 分 分 类 燃气机 四冲程发动机的工作原理 柴油机发动机主要包括
2、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统等组成。汽油发动机多了点火系统。 一、发动机的一般构造和基本名词术语 （一） 发动机的一般构造 （二）基本名词术语 1、上止点： 指活塞在气缸内运动，其活塞 顶部达到最高点处的位置，称为上 止点。即活塞顶部距离曲轴回转中 心最远处 。 2、 下止点： 指活塞在气缸内运动，其活塞顶 部达到最低点处的位置，称为下止点 。即活塞顶部距离曲轴的回转中心最 近处。 3、 活塞冲程： 活塞在气缸内运动，其上、下止点 间的距离，称为活塞冲程，用 4、曲柄半径： 曲轴连杆轴颈的轴心线到主轴颈轴心线的距离，称为曲柄半径，用 塞行程的大小取决于曲柄
3、半径，其关系为：活塞行程 倍，即 S=2R。 活塞在下止点时，活塞顶上方空间的容积，称为气缸总容积，用 5、燃烧室容积： 活塞在上止点时，活塞顶与气缸盖之间的容积，称为燃烧室容积，用 6、气缸总容积： 7、 气缸工作容积： 活塞从上止点移动到下止点或由下止点移动到上止点时活塞所扫过的空间容积，用 8、压缩比： 气缸总容积与燃烧室容积的比值，用 表示， =c。压缩比是表示气缸内气体被压缩程度的指标。压缩比越大，压缩终了时，气缸内的气体压力越大温度越高。 9、内燃机排量： 多缸机气缸工作容积之和称为排量，用VL=i 10、工作循环： 内燃机每完成一个吸气、压缩、作功和排气工作过程，称为工作循环。
4、11、二冲程内燃机： 曲轴每转一圈完成一个工作循环的内燃机。 12、四冲程内燃机： 曲轴每转两圈完成一个工作循环的内燃机。 13、工况： 指内燃机在某一时刻所处的工作状况。 一般用内燃机的转速和负荷来表示。 为使发动机产生动力，必须先将燃料和空气供入气缸，经点火后使之燃烧产生热，以气体为工作介质推动活塞，通过连杆使曲轴旋转，使热能转化为机械能，最后将燃烧后的废气排出气缸。至此，发动机完成一个工作循环。此循环周而复始地进行，发动机便产生连续的动力。 第一节 单缸四冲程汽油机的工作原理 活塞在气缸内往复四个行程： 1、进气行程 进气门打开，排气门关闭，通过曲轴旋转带动活塞从上止点向下止点运动，气缸
5、内容积增大，压力降低而形成真空，将可燃混合气吸入气缸。 四冲程汽油机工作原理图 2、压缩行程 压缩行程如图 使吸入缸内的混合气迅速燃烧，释放出更多的热量，使发动机发出更大的功率，必须在混合气燃烧前对其进行压缩，使其容积变小、温度升高。为此，进气终前便进入压缩行程。 3、作功行程 在压缩行程接近终了时，火花塞产生电火花点燃混合气，此时进、排气门仍关闭。混合气的迅速燃烧，使缸内气体温度和压力迅速升高，最高压力可达 5 9 高温度可达 2200K 2800K。在高温高压气体的作用力推动下，活塞向下止点运动，活塞下移通过连杆使曲轴旋转运动，产生转矩而作功。 4、排气行程 混合气燃烧后成为废气，应从气缸
6、内排出，以便下一个工作循环得以进行。至此发动机完成一个工作循环，接着又开始了下一个工作循环 。 四冲程柴油机（压燃式发动机）和汽油 机一样，每一个工作循环也需经历进气行程 、压缩行程、作功行程和排气行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其黏度比汽油大，不易蒸发，自燃温度却比汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同，故采用压燃式。 第二节 单缸四冲程柴油机的工作原理 进气行程如图 1示。它不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。 1、进气行程 2、压缩行程 压缩行程如图 1示。不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比高，压缩终了时的温度和压力都比汽油机高，压力可达
7、35度可达 800K 1000K。 3、作功行程 作功行程如图 1示。此行程与汽油机有很大的差异，第一阶段，在柴油机压缩行程终了前，喷油泵使柴油产生高压经喷油器呈雾状喷入气缸内与高温、高压的空气迅速气化形成混合气， 此时气缸内的温度远远高于柴油的自燃温度（约 500柴油便立即自行着火燃烧，由于喷油的持续 ,致使第二阶段，边喷油边燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞下行作功。 123 45678图 1 四冲程柴油机工作原理 图 1 4 作功行程时 瞬时压力可达 5 10 时温度可达 1800K 2200K 作功终了时压力约为 度约为 1200K 1500K 排气终了时气缸 温度为 800K
8、1000K 4、排气行程 排气行程如图 1示，与汽油机基本相同 排气终了时气缸压力为 余两个行程进、排气门均关闭 四、四冲程发动机工作特点 ： （ 1）每一个工作循环，曲轴转两圈 720 每一个行程曲轴转半圈 180 进气行程是进气门开启 排气行程是排气门开启 只有作功行程对曲轴产生旋转动力 其他三个行程是作功行程的辅助行程 没有辅助行程就没有作功行程 （ 2）四个行程中 （ 3）在发动机开始运转时 必须有外力使曲轴旋转完成进气压缩 （火花塞点火）着火后 完成作功行程 依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程 以后的工作循环无需外力就可以自行完成。 第三节 内燃机的工作原理 图 1 直列
9、式四缸机曲轴布置图 一、四缸四冲程内燃机的工作 1、作功间隔角 2、曲轴布置（如图 1 3、工作顺序： 14、工作情况（如表 1 表 1 1 1缸 2缸 3缸 4缸0 1 8 0 作功 排气 压缩 吸气1 8 0 3 6 0 排气 吸气 作功 压缩3 6 0 5 4 0 吸气 压缩 排气 作功5 4 0 7 2 0 压缩 作功 吸气 排气曲轴转角工作顺序 1 - 3 - 4 - 2表1 - 1 四缸四冲程内燃机工作情况二、六缸四冲程内燃机的工作 1、作功间隔角 120 2、曲轴布置（如图 1 3、工作顺序： 1、工作情况（如表 1 图 1 直列式六缸机曲轴布置图 1缸 2缸 3缸 4缸 5缸
10、6缸0 6 0 吸气 作功6 0 1 2 0 1 2 0 1 8 0 1 8 0 2 4 0 2 4 0 3 0 0 3 0 0 3 6 0 3 6 0 4 2 0 4 2 0 4 8 0 4 8 0 5 4 0 5 4 0 6 0 0 6 0 0 6 6 0 6 6 0 7 2 0 排气 压缩排气吸气 作功作功排气 压缩曲轴转角工作顺序1 5 3 6 2 4作功排气 压缩吸气压缩吸气压缩 排气吸气表1 - 2 六缸四冲程内燃机工作情况作功 吸气压缩 排气吸气 作功排气 压缩作功发动机是由许多机构和系统组成的。即使 是同一类型的发动机，其具体构造也是有很大 差异的，但就其总体功能而言，基本上都
11、是由 如下的机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气 机构、供给系、润滑系、冷却系、起动系。我 们可以通过一些典型的发动机的结构实例来分 析发动机的总体构造。 曲柄连杆机构由三部分组成 缸体与曲轴箱组 活塞连杆组 曲轴飞轮组 配气机构的功用是使可燃混合气及时 充入气缸并及时从气缸排出废气。供给系 的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃 混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生 成的废气排出发动机体外。 冷却系的主要功用 以保证发动机的正常工作。 是把受热机件的热量散到大气中去， 润滑系的功用 是将润滑油以一定的压力送到相对运动 的零件表面，以减少它们之间的摩擦阻力， 减轻机件的磨损，同时起到冷却摩擦零件，
12、 清洗零件摩擦表面的作用。 起动系的功用 使静止的发动机起动并转入正常运转状态。 四、发动机性能评定指标 发动机除要求具有良好的动力性、经 济性和较高的强化程度外，还必须具有良 好的排气清净性、较低的噪声度、较小的 振动和可靠的低温起动性。 1、排气品质 发动机排放的有害气体对形成极大的 污染，危害人类健康与动植物生长，受到 各国日趋严格的排放法规限制。 2、噪声 发动机噪声污染对人的生活及环境的 影响极大。已成为一种环境的公害，必须 严格控制。发动机的噪声主要由气体的噪 声、燃烧噪声和机械噪声三部分组成。 为保护人类生存环境，噪声 法规日益严厉。对车辆噪声 的限制也就相当于对发动机提出 了降
13、低相应噪声级的要求。 3、起动性 发动机的起动性能是其质量的重要 考核指标之一，尤其是对柴油机。我国 有关标准规定，在不采用特殊低温起动 措施的条件下，汽油机在 。柴油 机在 以下的气温环境下。接通起动 机 15动机应能顺利起动， 自行运转。 第四节 常用量具 在维修中，通常需要用量具对零件的 磨损及配合状况进行检查，以确定其可用 程度。现主要介绍游标卡尺、千分尺、百 分表、量缸表、厚薄规的使用方法。 一、游标卡尺 可用来测量零件的长度、宽度、深度和内 外圆直径等。游标卡尺按精度分为 等。游标卡尺的规格有 200、 300 、 500和 1000 等。游标卡尺的构造，如图 所示。 游标卡尺的构造 二、外径千分尺 外径千分尺是一种精密量具，测零件 的外径尺寸精度高，使用方便、准确。如 图所示。 123456 外径千分尺构造示意图 其规格以测量范围划分 0255075 1
