单元二 发动机的工作原理及总体构造

1、优点：优点：1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(1)(1)热机内燃机外燃机1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(2)(2)活活塞塞式式内内燃燃机机1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(3)(3)1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(4)(4)1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(5)(5)1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(6)(6)1.1 1.1 汽车发动机的类型汽车发动机的类型(7)(7)1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1 1）1.2 1.2 往复活塞式内燃机

2、工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1111）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1212）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1313）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1414） 7 7）、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸）、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。（总容积。（VaVa）有：有：Va=Vs+VcVa=Vs+Vc1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式

3、内燃机工作原理及基本术语（1515）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（1616）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（2 2）进气冲程：进气冲程：(1)作用：作用： 吸入新鲜混合气吸入新鲜混合气(2)活塞运动活塞运动: 从上止点向下止点从上止点向下止点(3)曲轴转角曲轴转角: 0o180 o(4)气门状态气门状态: 进气门打开排气门关闭进气门打开排气门关闭(5)终了压力终了压力: 7590 kPa(6)终了温度终了温度: 80130 oC压缩冲程：压缩冲程：(1)作用：作用： 压缩混合气，为

4、燃烧创压缩混合气，为燃烧创造条件造条件(2)活塞运动活塞运动: 从下止点向上止点从下止点向上止点(3)曲轴转角曲轴转角: 180o360 o(4)气门状态气门状态: 进、排气门均关闭进、排气门均关闭(5)终了压力终了压力: 8001400 kPa(6)终了温度终了温度: 350400 oC做功冲程：做功冲程：(1)作用：作用： 燃烧高温高压气体膨胀做燃烧高温高压气体膨胀做功功(2)活塞运动活塞运动: 从上止点向下止点从上止点向下止点(3)曲轴转角曲轴转角: 360o540 o(4)气门状态气门状态: 进气门、排气门均关闭进气门、排气门均关闭(5)最高压力最高压力: 2490 3520 kPa(

5、6)终了压力终了压力: 300500 kPa(7)终了温度终了温度: 1200 oC排气冲程：排气冲程：(1)作用：作用： 排出膨胀做功后的废气排出膨胀做功后的废气(2)活塞运动活塞运动: 从下止点向上止点从下止点向上止点(3)曲轴转角曲轴转角: 540o720 o(4)气门状态气门状态: 进气门关闭、排气门打进气门关闭、排气门打开开(5)终了压力终了压力: 105120 kPa(6)终了温度终了温度: 600900 oC1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（3 3）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及

6、基本术语（4 4）综上所述：综上所述： 发动机每完成一个工作循环时，发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动二周（曲轴转动二周（720A），进、），进、排气门各开启一次，活塞完成四排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。产生动力。 每完成一次进气、压缩、作功、每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环排气的过程，称为一个工作循环。四行程发动机特点四行程发动机特点 ： 发动机曲轴转二周，活塞往复四发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环。个行程完成一个工作循环。1.2

7、 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（5 5）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（6 6）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（7 7）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（8 8）四行程柴油机工作原理概略表四行程柴油机工作原理概略表1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（9 9）1.2 1.2 往复活塞式内燃机工作原理及基本术语（往复活塞式内燃机工作原

8、理及基本术语（1010）四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较四冲程汽油机、柴油机缸内压力、温度比较（p：Mpa ；T：K）汽油机柴油机 进 气pde0.0750.090.080.09Tde370400340380 压 缩pco0.61.23.05.0Tco6007007501000 做 功pmax3.06.54.59Tmax2200280018002500pex0.30.60.20.5Tex1200150010001200 排 气 pr0.1050.1150.1050.12 Tr9001100700900三、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

9、，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好。有效热效率好，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、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精柴油机无点火系，所以故障少些，易保养。但柴油机有高精度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。度零件如喷油泵、喷油器等，其成本较高，并且加工较难。3、柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。这样导致柴油机笨

10、重。4、柴油机转速低于汽油机柴油机转速低于汽油机原因：原因：1）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负）由于柴油机的压缩比高，所以其受到的机械负荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性荷较大，故其零部件的质量需较大，导致运动时惯性力较大。力较大。 2）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油）汽油机可燃混合气的混合时间和质量优于柴油机。机。 5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，柴油机运转噪音高，但有害气体的排放优于汽油机，而微粒排放较高。而微粒排放较高。6、柴油机启动困难，汽油机易启动。柴油机启动困难，汽油机易启动。1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃

11、机基本构造（1 1） 1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（2 2）v 1 1）. .曲柄连杆机构曲柄连杆机构v 曲柄连杆机构是发动曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完机实现工作循环，完成能量转换的主要运成能量转换的主要运动零件。它由机体组、动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。轮组等组成。1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（3 3）v 2 2 ）. .配气机构配气机构v 配气机构的功配气机构的功用是根据发动用是根据发动机的工作顺序机的工作顺序和工作过程，和工作过程，定时开启和关定时开启和关闭进气门和排

12、闭进气门和排气门，使可燃气门，使可燃混合气或空气混合气或空气进入气缸，并进入气缸，并使废气从气缸使废气从气缸内排出，实现内排出，实现换气过程换气过程1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（4 4）v 3 3 ）. .冷却系统冷却系统v 冷却系的功用是将冷却系的功用是将受热零件吸收的部受热零件吸收的部分热量及时散发出分热量及时散发出去，保证发动机在去，保证发动机在最适宜的温度状态最适宜的温度状态下工作。水冷发动下工作。水冷发动机的冷却系通常由机的冷却系通常由冷却水套、水泵、冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温风扇、水箱、节温器等组成。器等组成。1.3 1.3 往复活塞式内

13、燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（5 5）v 4 4 ）. .燃料供给系统燃料供给系统v 汽油机燃料供给系的功用是根据发汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。的废气排出。1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃

14、机基本构造（6 6）v 5 5 ）. .润滑系统润滑系统v 润滑系的功用是向作相润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门机油滤清器和一些阀门等组成。等组成。1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（7 7）v 6 6 ）. .点火系统点火系统v 在汽油机中，气缸内在汽油机中，气缸内的可燃混

15、合气是靠电的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极够按时在火花塞电极间产生电火花的全部间产生电火花的全部设备称为点火系，点设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组火线圈和火花塞等组成。成。1.3 1.3 往复活塞式内燃机基本构造（往复活塞式内燃机基本构造（8 8）v 7 7 ）. .起动系统起动系统v 要使发动机由静止状态过渡要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力到工作状态，必须

16、先用外力转动发动机的曲轴，使活塞转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。装置，称为发动机的起动系。1.4 1.4 往复活塞式内燃机性能指标（往复活塞式内燃机性

17、能指标（1 1）v 发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。同时，发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新。因此，发动机构造的变革和多样性是与发动机性能指标的不断完善和提高密切相关的。 1.4 1.4 往复活塞式内燃机性能指标（往复活塞式内燃机性能指标（2 2）一、动力性指标v 动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。v 1.有效转矩v 发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作 Te，单位为 Nm 。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。1.

18、4 1.4 往复活塞式内燃机性能指标（往复活塞式内燃机性能指标（3 3）v 2.有效功率v 发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作 pe 单位为 KW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后用公式计算出发动机的有效功率 pe： v 式中：Te有效转矩，Nm； n曲轴转速，r/min。 1.4 1.4 往复活塞式内燃机性能指标（往复活塞式内燃机性能指标（4 4）v 3.发动机转速v 发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用 n 表示，单位为表示，单位为 r/min

19、 。发动机转速的高低，。发动机转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定标定功率和标定转速功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作下的工作状况称作标定工况标定工况。标定功率不是发动。标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而机所能发出的最大功率，它是根据发动机