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1、第一章第一章 汽车发动机工作原理及构造汽车发动机工作原理及构造第一节第一节 概述概述一、汽车发动机类型一、汽车发动机类型1.1.按所用燃料的不同分为汽油机和柴油机按所用燃料的不同分为汽油机和柴油机第一节第一节 概述概述2.2.按活塞运动的行程数分为二冲程和四冲按活塞运动的行程数分为二冲程和四冲程发动机程发动机第一节第一节 概述概述3.3.按冷却方式分为水冷发动机和风冷发动机按冷却方式分为水冷发动机和风冷发动机第一节第一节 概述概述4.按气缸数分为单缸机和多缸机按气缸数分为单缸机和多缸机第一节第一节 概述概述5.按气缸排列方式分为直列和按气缸排列方式分为直列和V型发动机型发动机第一节第一节 概述
2、概述6.按进气状态分为增压和非增压发动机按进气状态分为增压和非增压发动机第一节第一节 概述概述二、发动机的基本结构二、发动机的基本结构第一节第一节 概述概述三、基本术语三、基本术语工作循环工作循环上下止点上下止点活塞行程活塞行程曲柄半径曲柄半径气缸工作容积气缸工作容积发动机排量发动机排量燃烧室容积燃烧室容积气缸总容积气缸总容积压缩比压缩比工况工况 第一节第一节 概述概述（1 1）上止点）上止点活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。极限位置，称为上止点。 （2 2）下止点）下止点活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为
3、下止点。极限位置，称为下止点。 第一节第一节 概述概述（3 3）活塞行程）活塞行程SS上、下止点之间的距上、下止点之间的距离称为活塞行程离称为活塞行程 （S=2RS=2R）。）。第一节第一节 概述概述（4 4）曲柄半径）曲柄半径RR曲轴旋转中心到曲柄销曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。通常活塞中心之间的距离称为曲柄半径。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即行程为曲柄半径的两倍，即s=2R s=2R 。 第一节第一节 概述概述（5 5）气缸工作容积）气缸工作容积V Vh h活塞从一个止点运活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。
4、一般用工作容积。一般用V Vh h 表示。单位是表示。单位是L L（升）（升）第一节第一节 概述概述（6 6）燃烧室容积）燃烧室容积活塞位于上止点时，其活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积。一般用一般用V Vc c表示。单位是表示。单位是L L（升）。（升）。第一节第一节 概述概述（7 7）气缸总容积）气缸总容积活塞位于下止点时，其顶部活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。一般用 V Va a表示，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室表示，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之
5、和，即容积之和，即 V Va a V Vc cV Vh h 第一节第一节 概述概述（8 8）压缩比）压缩比气缸总容积与燃烧室容积气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用之比称为压缩比。一般用表示。表示。 表示吸表示吸入气缸内的可燃混合气或新鲜空气被压缩入气缸内的可燃混合气或新鲜空气被压缩的程度。的程度。 = = V Va /a /V Vc=c=（V Vh h+ + V Vc c）/ / V Vc=1+ c=1+ V Vh h/ /V Vc c 式中：式中： V Va a气缸总容积；气缸总容积； V Vh h 气缸工作容积；气缸工作容积； V Vc c 燃烧室容积；燃烧室容积； 通常汽油机的
6、压缩比为通常汽油机的压缩比为6 61111，柴油机，柴油机的压缩比较高，一般为的压缩比较高，一般为16162222。第一节第一节 概述概述压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和温由于气体压力和温度过高，在燃烧室度过高，在燃烧室内离点燃中心较远内离点燃中心较远处的末端可燃混合处的末端可燃混合气自燃而造成的一气自燃而造成的一种不正常燃烧。种不正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出室壁时就发出尖尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。还
7、会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。体击穿等。表面表面点火点火由于燃烧室内炽热由于燃烧室内炽热表面与炽热处表面与炽热处( (如排如排气门头，火花塞电气门头，火花塞电极，积炭处极，积炭处) )点燃混点燃混合气产生的另一种合气产生的另一种不正常燃烧。不正常燃烧。 伴有强烈的伴有强烈的较沉较沉闷敲击声。闷敲击声。 产生的高压会使发动产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿机机件负荷增加，寿命降低。命降低。第一节第一
8、节 概述概述（9 9）工作循环）工作循环 每一个工作循环包括进气、压缩、每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。作功和排气四个过程叫一个工作循环。 第一节第一节 概述概述（1010） 发动机排量发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和，多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用称为发动机排量。一般用V VL L表示，单表示，单位是位是L L（升）（升） ： V VL L= i = i V Vh h 式中：式中： V Vh h 气缸工作容积；气缸工作容积； i i气缸数目。气缸数目。第二节第
9、二节 发动机工作原理发动机工作原理一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理 1.1.进气行程进气行程2.2.压缩行程压缩行程3.3.作功行程作功行程4.4.排气行程排气行程单缸四冲程汽油机工作过程单缸四冲程汽油机工作过程进气行程排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启活塞温度370440 K， 压力7590 kPa示功图示功图上上止止点点下下止止点点示功图：表示活塞在不同位置时示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。气缸内气体压力的变化情况。压缩行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞压缩比：=Va/Vc示功图示功图上上止止点点下下止止点点温度600800K， 压
10、力6001500 kPa作功行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa 示功图示功图上上止止点点下下止止点点 排气行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开活塞温度9001200 K 压力105125 kPa残余废气残余废气示功图示功图上上止止点点下下止止点点二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理吸气行程压缩行程作功行程排气行程进 气 门纯 空 气喷油器排气门喷 油 泵温度300370K压力800900 kPa温度8001000K压力35 MPa终了：温度80
11、01000K压力105400 kPa温度8001000K压力105400 kPa瞬时：温度18002200K压力510 MPa四冲程发动机工作状态四冲程发动机工作状态 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程3704407590 kPa压缩行程压缩行程6008006001500 kPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa (瞬时最高瞬时最高)300500 kPa (作功终了作功终了)排气行程排气行程9001200105125 kPa柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力
12、压力进气行进气行程程320350800900 kPa压缩行压缩行程程800100035MPa作功行作功行程程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa (瞬时最高瞬时最高)300500 kPa (作功终了作功终了)排气行排气行程程8001000105125 kPa思考思考 四冲程汽油机四冲程汽油机和柴油机的工和柴油机的工作循环有什么作循环有什么相同之处呢？相同之处呢？共同点共同点1. 每个工作循环曲轴转两周，每一行每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。程曲轴转半周。2. 只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。思考思考四冲程汽油机和四冲程汽油机
13、和柴油机的工作柴油机的工作循环有什么不循环有什么不同呢？同呢？不同点不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃高温气体加热柴油燃烧烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器第二节第二节 发动机工作原理发动机工作原理三、二冲程发动机的工作原理三、二冲程发动机的工作原理 二冲程发动机二冲程发动机 二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理
14、压缩混合气压缩混合气进气进气点火燃烧点火燃烧排气排气扫气孔扫气孔排气孔排气孔火花塞火花塞二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机工作原理换气换气燃烧燃烧排气排气压缩压缩喷油器喷油器扫气泵扫气泵废废气气排气门排气门空空气气思考思考二冲程发动机二冲程发动机与四冲程发与四冲程发动机相比，动机相比，有何优点？有何优点？1.理论上它的功率应理论上它的功率应等于四冲程发动机等于四冲程发动机的二倍。的二倍。2.由于作功频率较大，由于作功频率较大，二冲程发动机的运二冲程发动机的运转比较均匀平稳。转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较构造简单，质量较小。小。4.易受磨损和经常需易受磨损和经常需要修理的运动部件要修理的运动
15、部件数量较少。数量较少。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造发发动动机机曲柄连杆机构曲柄连杆机构点火系点火系(仅汽油机仅汽油机)润滑系润滑系燃油供给系燃油供给系冷却系冷却系配气机构配气机构两大机构两大机构五大系统五大系统起动系起动系第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造曲柄连杆机构曲柄连杆机构1.作用：是发动作用：是发动机实现工作循环，机实现工作循环，完成能量转换的完成能量转换的主要运动零件。主要运动零件。2.组成：由机体组成：由机体组、活塞连杆组组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等和曲轴飞轮组等组成。组成。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造配气机构配气机构1.1.功用是根据发动机的
16、工作顺序和工作过程，定时开功用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。气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。2.配气机构大多采用配气机构大多采用顶置气门式配气机构，顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门一般由气门组、气门传动组和气门驱动组传动组和气门驱动组组成。组成。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造燃料供给系统燃料供给系统燃料供给系统燃料供给系统功用：功用：1.汽油机是根据发动机的汽油机是根据发动机的要求，配制出一定数量和要求，配制出一定数量和浓度
17、的混合气，供入气缸，浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；内排出到大气中去；2. 是把柴油和空气分别是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。燃烧后的废气排出。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造润滑系统润滑系统1.1.功用是向作相对运动功用是向作相对运动的零件表面输送定量的的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷零件表面进行清洗和冷却。
18、却。2.2.组成：由润滑油道、组成：由润滑油道、机油泵、机油滤清器和机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。一些阀门等组成。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造冷却系统冷却系统1.1.功用：是将受热零件功用：是将受热零件吸收的部分热量及时散吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工最适宜的温度状态下工作。作。2.2.组成：水冷发动机的组成：水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节水泵、风扇、水箱、节温器等组成。温器等组成。冷却系统冷却系统第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造点火系统点火系统在汽油机中，气缸内的可在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。火线圈和火花塞等组成。第三节第三节 发动机总体构造发动机总体构造起动机起动机飞轮飞轮驱动齿轮驱动齿轮拨叉拨叉电磁开关电磁开关单向离合器单向离合器蓄电池蓄电池点火开关点火开关谢谢 谢！谢！
