第二章汽车发动机的基本工作原理和总体构造2

1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 1 第2章 汽车发动机的工作原理及总体构造 l本章主要内容：本章主要内容： l汽车发动机的基本名词术语 l汽车发动机的基本工作原理 l汽车发动机的主要性能指标 l汽车发动机的总体构造 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 2 1、上止点（下止点）、上止点（下止点） 定义：定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近活塞顶离曲轴旋转中心最远（近) 处。即活塞的最高（低）位置。处。即活塞的最高（低）位置。 2、活塞冲程、活塞冲程 S 定义：定义：活塞上、下止点之间的距离。活塞上、下止点之间的距离。 3、曲柄半径为、曲柄半径为 R 定义：定义：曲轴上连杆轴颈轴线与

2、曲轴主轴颈轴线曲轴上连杆轴颈轴线与曲轴主轴颈轴线 之间的距离。之间的距离。 S2R 2.1.汽车发动机的基本名词术语 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 3 2.1.汽车发动机的基本名词术语 4、气缸工作容积（气缸排量）、气缸工作容积（气缸排量）Vh 定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 定义式：定义式： Vh=（D2/4）S D：气缸直径：气缸直径 常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。 5、发动机排量（发动机工作容积）、发动机排量（发动机工作容积） VL 定义：发动机各气

3、缸工作容积的总和。定义：发动机各气缸工作容积的总和。 定义式：定义式：VL Vh i i:发动机气缸数。发动机气缸数。 6、燃烧室容积、燃烧室容积 Vc 定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 4 2.1.汽车发动机的基本名词术语 7、气缸总容积、气缸总容积 Va 定义：定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。 定义式：定义式：VaVhVc 8、压缩比、压缩比 定义：定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小

4、容积之比。 定义式：定义式：Va/ Vc 物理意义：物理意义：表示气缸内气体被表示气缸内气体被压缩的倍数压缩的倍数或燃气燃烧后或燃气燃烧后膨胀的倍膨胀的倍 数数。是发动机的重要性能参数。是发动机的重要性能参数。 柴油机柴油机：1522 汽油机汽油机：610（轿车有的达到（轿车有的达到911） 9、工作循环、工作循环 定义：定义：在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转化为机械在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转化为机械 能的一系列连续过程能的一系列连续过程。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 5 2.1.汽车发动机的基本名词术语 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 6 2

5、.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 l四冲程四冲程发动机：曲轴转发动机：曲轴转两圈两圈，活塞在气，活塞在气 缸内上下往复各缸内上下往复各两次两次，完成一个工作循，完成一个工作循 环的内燃机。环的内燃机。 l二冲程二冲程发动机：曲轴转发动机：曲轴转一圈一圈，活塞在气，活塞在气 缸内上下往复各缸内上下往复各一次一次，完成一个工作循，完成一个工作循 环的内燃机。环的内燃机。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 7 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理 J 1、进气行程进气行程 J 2、压缩行程压缩行程 J 3、作功行程作功行

6、程 J 4、排气行程排气行程 单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 8 排气门关闭排气门关闭 进气门开启进气门开启 活塞 温度温度370400 K， 压力压力0.070.09MPa 大气压力线大气压力线 P V r a 示功图 上止点 下止点 示功图：表示活塞在不示功图：表示活塞在不 同位置时气缸内气体压同位置时气缸内气体压 力的变化情况。力的变化情况。 进气行程进气行程 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 9 进气门关闭 排气门关闭 活塞 温度 600700K， 压力0.61.5 MPa P V r a 示功图 大气压力线大气压

7、力线 c 上止点 下止点 压缩行程压缩行程 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 10 进气门关闭 排气门关闭 活塞 P V r a 示功图 大气压力线大气压力线 c Z b 上止点 下止点 瞬时最高：温度 22002800 K， 压 力35MPa 作功终了：温度 13001600 K， 压 力0.30.5 MPa 做功行程做功行程 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 11 进气门关闭 排气门打开 活塞 P V r 示功图 大气压力线大气压力线 c Z b 上止点 下止点 温度9001200 K 压力 0.1050.115 MPa 排气行程排气行程 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造

8、与维修 12 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理 1、进气行程、进气行程 与汽油机主要区别：与汽油机主要区别： 进入气缸的是纯空气。进入气缸的是纯空气。 进气行程进气行程 进 气 门进 气 门 温度温度300-370K300-370K 压力压力0.0785 0.0932MPa 汽油机汽油机柴油机柴油机 进进 气气 pde0.0750.090.080.09 Tde370400340380 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 13 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理

9、 2、压缩行程、压缩行程 压缩行程压缩行程 温度温度750-1000K750-1000K 压力压力3-5 MPa3-5 MPa 纯 空 气纯 空 气 汽油机汽油机柴油机柴油机 压压 缩缩 pco0.61.23.05.0 Tdo6007007501000 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 14 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 二、四冲程柴油机的工二、四冲程柴油机的工 作原理作原理 3、做功行程、做功行程 做功行程做功行程 汽油机汽油机柴油机柴油机 做做 功功 pmax3.06.54.59 Tmax2200280018002500 pex0.30.60.20.5 Tex120

10、0150010001200 喷油器喷油器 终了：温度终了：温度 10001200k 压力压力0.2-0.5 MPa 瞬时：温度瞬时：温度 2000-2500K压压 力力4.5-9 MPa 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 15 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理 4、排气行程、排气行程 排气行程排气行程 汽油机汽油机柴油机柴油机 压压 缩缩 pr0.1050.1150.1050.12 Tr9001100700900 温度温度800-1000K 压力压力0.105- 0.125MPa 排气门排气门 汽车发动机构造与维修汽车发

11、动机构造与维修 16 三、四冲程汽油机、柴油机特点比较三、四冲程汽油机、柴油机特点比较 1、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以 柴油机柴油机的的有效热效率好有效热效率好，经济性好经济性好。 汽油机汽油机：be=270325 g/(kw . h) 柴油机柴油机: be=214285 g/(kw . h) 2、柴油机柴油机无点火系，所以无点火系，所以故障少些故障少些，易保养易保养。但柴油。但柴油 机有高精度零件如机有高精度零件如喷油泵喷油泵、喷油器喷油器等，其成本较高，等，其成本较高， 并且加工较难。并且加工较难。 3、柴油机柴油机最高爆发压

12、力高，所以对发动机的零部件强最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强 度要求高，这样导致柴油机笨重。度要求高，这样导致柴油机笨重。 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 17 4、柴油机柴油机转速低于转速低于汽油机汽油机 原因：原因：1）由于柴油机的）由于柴油机的压缩比高压缩比高，所以其受到，所以其受到 的的机械负荷较大机械负荷较大，故其零部件的质量需较，故其零部件的质量需较 大，导致运动时惯性力较大。大，导致运动时惯性力较大。 2）汽油机汽油机可燃混合气的可燃混合气的混合时间和质量混合时间和质量优于优于 柴油机。柴油机。 5、柴油机柴油机运转运

13、转噪音高噪音高，但有害气体的排放优于，但有害气体的排放优于汽油汽油 机机，而，而微粒微粒排放较高。排放较高。 6、柴油机柴油机启动困难，启动困难，汽油机汽油机易启动。易启动。 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 18 四、二冲程发动机的工作原理四、二冲程发动机的工作原理 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 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 19 换气机构换气机构（进气孔、排气孔、（进气孔、排气孔、 扫气孔）扫气孔） 曲轴箱扫气

14、曲轴箱扫气 活塞顶部为凸顶活塞顶部为凸顶，以引导气，以引导气 流扫气流扫气 活塞裙部活塞裙部较长，有缺口等较长，有缺口等 （一）二冲程汽油机的工作原理（一）二冲程汽油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 20 2、工作原理、工作原理 （1）、第一冲程）、第一冲程 活塞活塞：从：从下止点下止点到到上止点上止点 活塞活塞上方上方：换气换气；压缩压缩 活塞活塞下方下方：进气进气 曲轴曲轴：旋转从：旋转从0A180A （2）、第二冲程）、第二冲程 活塞活塞：从：从上止点上止点到到下止点下止点 活塞活塞上方上方：燃烧膨胀：燃烧膨胀做功做功；排气排气；扫气扫气。

15、活塞活塞下方下方：预压缩预压缩，新鲜气体经过扫气口进入气缸。，新鲜气体经过扫气口进入气缸。 曲轴曲轴：旋转从：旋转从180A360A 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 21 （二）、二冲程柴油机的工作原理（二）、二冲程柴油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍 有有排气阀排气阀，无，无排气口排气口。 进气口进气口设置在设置在气缸气缸上部，上部， 进气口进气口和和扫气口扫气口为同一气口。为同一气口。 通过通过扫气泵扫气泵扫气。扫气。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 22 2、工作原理、工作原理 （1）、第一冲程）、第一冲程 活塞：活塞：从从下下止点到止点到上上止点止点 扫气泵换气

16、；扫气泵换气；压缩压缩； 喷油器：喷油器：喷油燃烧喷油燃烧 曲轴：曲轴：旋转从旋转从0A180A （2）、第二冲程）、第二冲程 活塞：活塞：从从上上止点到止点到下下止点止点 燃烧膨胀燃烧膨胀做功做功；排气排气；扫气扫气。 排气；新鲜气体经过排气；新鲜气体经过扫气泵扫气泵压缩后进入气缸。压缩后进入气缸。 曲轴：曲轴：旋转从旋转从180A360A 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 23 五、二冲程汽油机的优缺点五、二冲程汽油机的优缺点 （同四冲程汽油机相比较）（同四冲程汽油机相比较） （一）优点：（一）优点： 1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相

17、 同的前提下，二冲程发动机的同的前提下，二冲程发动机的功率功率理论上是四冲程理论上是四冲程 发动机的发动机的2倍倍。 2、由于二冲程发动机的做功由于二冲程发动机的做功频率频率比较高，所以比较高，所以 发动机运转比较发动机运转比较平稳平稳。 3、无专门的无专门的换气机构换气机构，所以结构，所以结构简单简单，质量小质量小。 4、由于由于附属机构少附属机构少，所以使用、维护很，所以使用、维护很方便方便。 所以摩托车上多用。所以摩托车上多用。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 24 （二）缺点：（二）缺点： 1、废气不易排除干净。、废气不易排除干净。 2、换气时减少了有效工作行程。、换气时减少

18、了有效工作行程。 3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪 费，经济性下降。费，经济性下降。 4、同时造成环境污染。、同时造成环境污染。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 25 2.3. 发动机主要性能指标 一、动力性指标一、动力性指标 1、有效转矩、有效转矩Ttq（N.m） 定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。发动机通过飞轮对外输出的转矩。 由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。 2、发动机转速、发动机转速n（r/min） 由转速表直接读取。由转速表直接读取。 3、有效功率、

19、有效功率Pe （kW） 定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。发动机通过飞轮对外输出的功率。 计算式：计算式：Pe2Ttqn/6010-3Ttqn/9550 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 26 二、经济性指标二、经济性指标 1、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be 定义：定义：发动机每发出发动机每发出1kW有效功率，在有效功率，在1h内所消耗内所消耗 的燃油质量（以的燃油质量（以g为单位）。为单位）。 定义式：定义式： beB/Pe103 （g/kW. h） 其中其中 B：发动机在单位时间内的：发动机在单位时间内的耗油量耗油量（kg/h）,可在实验可在实验 中测得。中测得。 三、

20、发动机的运转性能指标三、发动机的运转性能指标 1、排气品质、排气品质 2、噪声、噪声 3、启动性、启动性 2.3. 发动机主要性能指标 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 27 2.4. 发动机的总体构造 l总体构造：两大机构五大系统总体构造：两大机构五大系统 两大机构两大机构：曲柄连杆机构、配气：曲柄连杆机构、配气 机构机构 五大系统五大系统：燃料供给系、润滑系、：燃料供给系、润滑系、 冷却系、点火系、起动系冷却系、点火系、起动系 l注意：柴油机没有点火系。注意：柴油机没有点火系。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 28 一、曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构 作用：作用：将燃料燃烧

21、时产生的将燃料燃烧时产生的热量热量转变为活塞转变为活塞往复运动往复运动的机的机 械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动旋转运动而而 对外对外输出动力输出动力 组成：组成：由由气缸体气缸体和和曲轴箱组曲轴箱组、 活塞连杆组活塞连杆组、曲轴飞轮组曲轴飞轮组组成组成 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 29 二、配气机构二、配气机构 作用：作用：根据发动机的工作顺序和工作根据发动机的工作顺序和工作 过程，过程，定时定时开启开启和和关闭关闭进气门和排气进气门和排气 门，使可燃混合气或空气进入气缸，门，使可燃混合气或空气进入气缸， 并使废气从气缸内

22、排出，实现并使废气从气缸内排出，实现换气过换气过 程程。 组成：组成：气门组、气门组、 气门传动组、气门传动组、 气门驱动组气门驱动组等等 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 30 三、燃料供给系统三、燃料供给系统 作用：作用：a、汽油机：汽油机：根据发动机的要求，配制根据发动机的要求，配制 出一定出一定数量数量和和浓度浓度的的混合气混合气，供入气缸，并将，供入气缸，并将 燃烧后的燃烧后的废气废气从气缸内排出到大气中去；从气缸内排出到大气中去； 组成：组成：油箱、油箱、油泵、油泵、 燃油滤清器、燃油滤清器、化油化油 器器、喷油器喷油器等等 b、柴油机：、柴油机：把把柴油柴油和和空空 气气分别供入气缸，在燃烧分别供入气缸，在燃烧 室内形成室内形成混合气混合气并燃烧，并燃烧， 最后将燃烧后的废气排出。最后将燃烧后的废气排出。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 31 作用：作用：向作相对运动向作相对运动 的零件表面输送的零件表面输送定量定量 的的清洁清洁润滑油润滑油，以实，以实 现