项目1 汽车综述 项目2 汽车发动机的工作原理及总体构造

1、 汽车发动机汽车发动机构造与检修构造与检修项目项目1 1 发动机基础知识发动机基础知识 主要内容主要内容汽车发动机的发展现状及发展趋势汽车发动机的发展现状及发展趋势汽车常用的发动机类型和布置形式汽车常用的发动机类型和布置形式发动机常用术语的基本概念发动机常用术语的基本概念发动机机总体构造及其工作原理发动机机总体构造及其工作原理发动机燃料多样化及混合动力汽车的耦合方式发动机燃料多样化及混合动力汽车的耦合方式 项目项目1 1 发动机基础知识发动机基础知识知识目标知识目标了解汽车发动机的发展现状及发展趋势。了解汽车发动机的发展现状及发展趋势。了解汽车常用的发动机类型和布置形式。了解汽车常用的发动机类

2、型和布置形式。理解发动机常用术语，掌握发动机机总体构造理解发动机常用术语，掌握发动机机总体构造及其工作原理。及其工作原理。了解四冲程汽油机与柴油机工作循环的异同点。了解四冲程汽油机与柴油机工作循环的异同点。了解发动机燃料多样化及混合动力汽车。了解发动机燃料多样化及混合动力汽车。 项目项目1 1 发动机基础知识发动机基础知识能力目标能力目标认知发动机实物上安装的各总成、机构、系认知发动机实物上安装的各总成、机构、系统的名称；统的名称；观察了解发动机各机构、系统的作用；观察了解发动机各机构、系统的作用；弄清发动机各机构、系统相互连接传动关系。弄清发动机各机构、系统相互连接传动关系。结合实训操作结合

3、实训操作: : 一、汽车发动机的发展简史一、汽车发动机的发展简史 18861886年，德国工程师卡尔年，德国工程师卡尔 苯茨制造出世界上苯茨制造出世界上第第一一台单缸二冲程汽油发动机；同年，戴姆勒制成四台单缸二冲程汽油发动机；同年，戴姆勒制成四程汽油发动机。程汽油发动机。 18971897年，德国工程师鲁道夫年，德国工程师鲁道夫 狄塞尔研制成四冲狄塞尔研制成四冲程压燃式柴油发动机，后人称为程压燃式柴油发动机，后人称为“狄塞尔发动机狄塞尔发动机”。 19341934年，德国成功研制出汽油喷射式发动机并年，德国成功研制出汽油喷射式发动机并用于军用飞机。用于军用飞机。 19541954年，德国人年，

4、德国人汪克尔发明了转子发动机。汪克尔发明了转子发动机。 19671967年，德国博世公司推出电控燃油喷射装置，年，德国博世公司推出电控燃油喷射装置，于于19681968年应用在德国大众汽车上。年应用在德国大众汽车上。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造二、汽车发动机的发展现状及发展趋势二、汽车发动机的发展现状及发展趋势 1 1汽车发动机的发展现状汽车发动机的发展现状 主要体现在以下几方面：主要体现在以下几方面：强化性能、提高可靠强化性能、提高可靠 应用抗爆燃料和电子控制喷射技术，应用抗爆燃料和电子控

5、制喷射技术，提高压缩比，提高压缩比，增大动力性；增大动力性；结构上采用多气门、顶置凸轮轴结构上采用多气门、顶置凸轮轴和电控技术、增压技术。和电控技术、增压技术。排放低污染化排放低污染化结构结构形化形化 形发动机形发动机1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造2 2汽车发动机的发展趋势汽车发动机的发展趋势 主要主要表现在主要主要表现在: :1 1）更多地采用直喷柴油机。）更多地采用直喷柴油机。 2 2）更多地采用长冲程发动机。）更多地采用长冲程发动机。 3 3）普遍采用多气门设计。）普遍采用多气门设计。4 4）更多地采用排气净化新技术、新工艺。）更

6、多地采用排气净化新技术、新工艺。5 5）发展小型发动机增压、中冷及强化技术。）发展小型发动机增压、中冷及强化技术。6 6）采用陶瓷等轻质、减磨、隔热等新型材料以低）采用陶瓷等轻质、减磨、隔热等新型材料以低 散热技术。如陶瓷气缸体、气缸盖。散热技术。如陶瓷气缸体、气缸盖。7 7）采用微机综合控制，实现较全面的发动机性优）采用微机综合控制，实现较全面的发动机性优 化与控制。化与控制。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造8 8）进一步发展多种燃料、双燃料汽车发动机。）进一步发展多种燃料、双燃料汽车发动机。9 9）逐步实现由燃料汽车向电动汽车的发展过渡。）逐步实现由燃料汽车向电动汽车的发展过

7、渡。1010）二冲程汽车发动机也将受到重视。）二冲程汽车发动机也将受到重视。1111）进一步研究改进燃气涡轮以及转子发动机在汽）进一步研究改进燃气涡轮以及转子发动机在汽 车上的应用。车上的应用。1212）进一步发展发动机及汽车轻量化技术。）进一步发展发动机及汽车轻量化技术。 发动机的定义发动机的定义 发动机是由多种机构和系统组成并能将某一种发动机是由多种机构和系统组成并能将某一种形式的能量转变成机械能的复杂机器。形式的能量转变成机械能的复杂机器。 现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃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，把产生的热能转变料在发动机气缸内部进行燃

8、烧，把产生的热能转变成机械能成机械能。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造三、发动机的组成三、发动机的组成 发动机的总体构造发动机的总体构造 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 某四冲程汽油机结构总图某四冲程汽油机结构总图 现代汽车发动机结构形式很多，具体构造多种现代汽车发动机结构形式很多，具体构造多种多样，但基本工作原理一致，其基本结构大同小异，多样，但基本工作原理一致，其基本结构大同小异，都都由由二大机构二大机构和和五大系统五大系统组成。组成。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造发动机的组成发动机的组成两两大大机机构构曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构五五大

9、大系系统统燃料供给系燃料供给系润滑系润滑系冷却系冷却系点火系点火系（柴油机无）（柴油机无）起动系起动系 1 1、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构 组成：组成：机体组；活塞机体组；活塞连杆组；曲轴飞轮组。连杆组；曲轴飞轮组。 作用：作用：是发动机实现是发动机实现工作循环、完成能量转换工作循环、完成能量转换的主要运动零部件。它将的主要运动零部件。它将燃料燃烧产生的热能转变燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复再通过连杆将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。动而对外输出动力。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构

10、造二大机构和五大系统的各自组成及作用二大机构和五大系统的各自组成及作用 机体组：机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、 气缸盖、气缸垫、气缸盖、气缸垫、气缸盖罩气缸盖罩-不动件。不动件。曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气 缸油道和水道油底壳气缸盖罩1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造活塞连杆组：活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆等活塞、活塞环、活塞销、连杆等-可动件可动件。装配体1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造曲轴飞轮组：曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、曲轴、飞轮、扭转扭转减振器等减振器等-可动件可动件1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造起动爪

11、正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮飞轮螺栓曲轴 飞轮齿环主轴翻边瓦组成：组成： 气门组；气门传动组。气门组；气门传动组。作用作用: : 使可燃混合气及时充使可燃混合气及时充入气缸并及时将废气从气入气缸并及时将废气从气缸中排出。缸中排出。2 2、配气机构、配气机构1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 汽油机燃料供给系统汽油机燃料供给系统 分类：分类：传统化油器式和电控直喷式两种。传统化油器式和电控直喷式两种。 功用：功用：将在气缸外形成的一定浓度和数量的可燃将在气缸外形成的一定浓度和数量的可燃 混合气均匀地送入气缸以供燃烧做功，并将燃烧混合气均匀地送入气缸以供燃烧做功，并将燃烧 后生成的

12、废气排出。后生成的废气排出。 柴油机燃料供给系统柴油机燃料供给系统 分类：分类：传统喷射式和电控喷射式两种。传统喷射式和电控喷射式两种。 功用：功用：将空气和柴油先后分别均匀地分配送入各将空气和柴油先后分别均匀地分配送入各 个气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧做功，再个气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧做功，再 将燃烧后生成的废气排出。将燃烧后生成的废气排出。3 3、燃料供给系、燃料供给系1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 无论是汽油机还是柴油机，无论是传统式还无论是汽油机还是柴油机，无论是传统式还是电控喷射式发动机，燃料供给系统都由是电控喷射

13、式发动机，燃料供给系统都由燃料储燃料储存输送装置存输送装置和和废气排放装置废气排放装置两大基本部分两大基本部分组成。组成。电控喷射式汽油机取消了化油器；汽、柴油机都电控喷射式汽油机取消了化油器；汽、柴油机都增加了电控单元（增加了电控单元（ECUECU）、各种传感器和执行器，）、各种传感器和执行器，从而更精确地控制供油质量。从而更精确地控制供油质量。燃料供给系组成：燃料供给系组成： 传统化油器式汽油机供给系组成：传统化油器式汽油机供给系组成： 汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空滤汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空滤器、进排气歧管、排气消声器。器、进排气歧管、排气消声器。1.1 1.1 发

14、动机总体构造发动机总体构造 桑塔纳轿车燃料供给系示意图桑塔纳轿车燃料供给系示意图油箱油管汽油泵汽油滤清器化油器空气滤清器1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 4 4、润滑系、润滑系 组成组成: :机油泵、机油泵、机油机油滤清器、润滑油滤清器、润滑油道、限压阀、油底壳道、限压阀、油底壳等。等。 作用作用: :将润滑油将润滑油送至各个摩擦面，以送至各个摩擦面，以减轻机件磨损，并清减轻机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面，洗、冷却摩擦表面，延长发动机使用寿命。延长发动机使用寿命。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造曲轴油底壳 润滑系组成润滑系组成1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造

15、 5 5、冷却系、冷却系 分分水冷却系水冷却系和和风冷却系风冷却系两种。水冷却系应用最广。两种。水冷却系应用最广。 组成组成: :水泵、散热器、风扇、节温器、水套。水泵、散热器、风扇、节温器、水套。 作用作用: : 将受热机件的热量散到大气中去，以保证发将受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。动机正常工作。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 6 6、点火系、点火系 作用：作用：按规定时刻提供电火花点燃气缸中的可按规定时刻提供电火花点燃气缸中的可燃混合气。燃混合气。 点火系统是汽油机独有的系统点火系统是汽油机独有的系统。其控制方式分。其控制方式分为为传统点火系传统点火系和和

16、电子控制点火系电子控制点火系两种。两种。 组成：组成：传统点火系传统点火系由电源（蓄电池、发电机）、由电源（蓄电池、发电机）、点火线圈、分电器、火花塞等组成；点火线圈、分电器、火花塞等组成； 电子控制点火系电子控制点火系则增加了电控单元（则增加了电控单元（ECUECU）、）、传感器和执行器等。柴油发动机混合气是压燃的，传感器和执行器等。柴油发动机混合气是压燃的，故无点火系。故无点火系。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 传统点火系传统点火系组成：组成：电源、点火线圈、分电器、火电源、点火线圈、分电器、火花塞等。花塞等。 电子控制点火电子控制点火 系系组成：组成： 在传统点在传统点火

17、系基础上火系基础上增增加了：加了：电子控电子控制单元、各种制单元、各种传感器等传感器等。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造传统点火系组成 7 7、起动系、起动系 作用：作用：将静止的将静止的发动机起动并转入自发动机起动并转入自行运转。行运转。 组成：组成：电源（蓄电源（蓄电池）、起动机及操电池）、起动机及操纵控制装置等纵控制装置等（其结（其结构在构在汽车电器构造汽车电器构造与检修与检修课程中讲课程中讲解）解）。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造四、四、 发动机分类发动机分类 现代汽车发动机应用最广、数量最多的是水冷四冲程往现代汽车发动机应用最广、数量最多的是水冷四冲程往复

18、活塞式汽、柴油内燃机；轻型汽车、小型客车、微型车、复活塞式汽、柴油内燃机；轻型汽车、小型客车、微型车、轿车一般采用汽油机，中、重型车多采用柴油机。轿车一般采用汽油机，中、重型车多采用柴油机。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 发动机分类按燃烧位置分按使用料不同分按内部运动类型分内燃发动机外燃发动机往复式发动机转子发动机汽油发动机柴油发动机按工作循环分四冲程发动机二冲程发动机发动机分类 按冷却方式分按气缸排列分按气门布置位置分按气缸数分水冷式发动机风冷式发动机单行直列式发动机双行 V型式发动机 顶置气门式发动机侧置气门式发动机单缸发动机多缸发动机1.1.按所用燃料不同按所用燃料不同分

19、为：分为：汽油机汽油机和和柴油机柴油机。柴油发动机柴油发动机汽油发动机汽油发动机1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 按使用燃料不同按使用燃料不同，还可分为：，还可分为：CNGCNG发动机发动机、LPGLPG发动机、发动机、双燃料双燃料发动机。发动机。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 2. 2.按完成一个工作循环所需的行程数按完成一个工作循环所需的行程数分为分为: :四四冲程冲程内燃机内燃机和和二冲程二冲程内燃机内燃机。四冲程内燃机二冲程内燃机1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造3.3.按冷却方式不同按冷却方式不同分为分为: :水冷水冷发动机发动机和和风冷风冷发动机

20、发动机 。发动机分类发动机分类1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造按气缸数目多少分为按气缸数目多少分为单缸发动机单缸发动机和和多缸发动机。多缸发动机。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 4.4.按气缸排列方式不同按气缸排列方式不同分为分为直列（单列）、斜直列（单列）、斜置、对置、置、对置、V V型型和和W W型式。型式。两列气缸之间夹角两列气缸之间夹角8080( (一一般为般为9090) )称为称为V V型发动机型发动机；若两列之间夹角；若两列之间夹角=180=180称为称为对置式发动机对置式发动机。单直单直列式列式对置对置式式型型直列（单列）直列（单列） V V型型 对置

21、对置1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造直列直列斜置1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造V 型V 型1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造W W型型对置对置1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造5.5.按气门装置位置按气门装置位置分为分为: :侧置式、顶置式发动机侧置式、顶置式发动机。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 自然吸气（非增压）式自然吸气（非增压）式发动机发动机和和强制进气（增压强制进气（增压式）式）发动机发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。提高功率有采用增压式的。 1.1 1.1

22、 发动机总体构造发动机总体构造 7.7.按活塞工作方式不同，按活塞工作方式不同，可分为可分为: :往复活塞往复活塞式式与与转子活塞式转子活塞式发动机发动机。1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 8.8.汽油发动机按供油方式不同汽油发动机按供油方式不同，还可分为，还可分为: :化化油器式油器式与与电喷式电喷式。化油器式化油器式发动机发动机1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 我国我国标准规定：标准规定：内燃机名称按所用主要燃料命名内燃机名称按所用主要燃料命名, ,其型其型号由阿拉伯数字和汉拼字母组成号由阿拉伯数字和汉拼字母组成, ,其排序和意义规定如图示其排序和意义规定如图示:

23、:五、发动机型号及含义五、发动机型号及含义首部 中部 后部 尾部区分符号同一系列同一系列产品因改产品因改进而需要进而需要区分时由区分时由制造厂选制造厂选用适当符用适当符号表示号表示用途特征符号Q-Q-汽车用汽车用M-M-摩托车用摩托车用T-T-拖拉机用拖拉机用G-G-工程机械用工程机械用J-J-铁路机车用铁路机车用D-D-发电机组用发电机组用C-C-船用船用无符号无符号- -通用通用结构特征符号F-F-风冷风冷无符号无符号- -水冷水冷N-N-凝气冷却凝气冷却S-S-十字头式十字头式Dz-Dz-可倒转可倒转Z-Z-增压增压冲程符号E-E-表示二冲程表示二冲程四冲程不标注四冲程不标注气缸排列型式

24、符号V-V V-V 型型P-P-平卧式平卧式无符号无符号- -直列或直列或 单缸卧式单缸卧式缸数符号换代标志符号产品系列符号系列符号和换系列符号和换代标志符号由代标志符号由制造厂根据需制造厂根据需要自选相应字要自选相应字母表示，但需母表示，但需主管部门或标主管部门或标准化机构核准准化机构核准缸径符号用缸径毫用缸径毫米数表示米数表示内燃机型号编制规则 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 汽油机：汽油机：CA6102表示一汽生产的表示一汽生产的6 6缸、直列、四冲程、缸径缸、直列、四冲程、缸径 102mm102mm、水冷通用型发动机。、水冷通用型发动机。EQ6100Q-1表示二汽生产的六

25、缸、直列、四冲程、表示二汽生产的六缸、直列、四冲程、 缸径缸径100mm100mm、水冷车用第一种变形发动机。、水冷车用第一种变形发动机。1E65F表示单缸、二冲程、缸径表示单缸、二冲程、缸径65mm65mm、风冷、通用型、风冷、通用型 发动机。发动机。 柴油机：柴油机：6135Q表示六缸、直列、四冲程、缸径表示六缸、直列、四冲程、缸径135mm135mm、水冷、水冷 车用发动机车用发动机。12V135ZG表示表示1212缸、缸、V V型、四冲程、缸径型、四冲程、缸径135mm135mm、 水冷、增压、工程机械用发动机。水冷、增压、工程机械用发动机。发动机型号含义识读示例：发动机型号含义识读示

26、例：1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 现代汽车按发动机相对于底盘的安置位置，有以现代汽车按发动机相对于底盘的安置位置，有以下几种布置型式：下几种布置型式： 1 1发动机前置后轮驱动发动机前置后轮驱动(FR)(FR) 是一种传统的布置型式，应用较广泛，适用于各类是一种传统的布置型式，应用较广泛，适用于各类型汽车。爬坡性能好，但传动轴及距离较长。型汽车。爬坡性能好，但传动轴及距离较长。 2 2发动机前置前轮驱动发动机前置前轮驱动(FF)(FF) 大多数乘用车采用此布置型式。结构简单紧凑、整大多数乘用车采用此布置型式。结构简单紧凑、整车质量小、高速行驶时操纵稳定性好；但爬坡性能差。车质量

27、小、高速行驶时操纵稳定性好；但爬坡性能差。 3 3发动机后置后轮驱动发动机后置后轮驱动(RR)(RR) 大、中型客车和少数乘用车采用此布置型式。室内大、中型客车和少数乘用车采用此布置型式。室内噪声小、空间利用率高。噪声小、空间利用率高。六、发动机在汽车上的布置型式六、发动机在汽车上的布置型式1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造 4 4发动机中置后轮驱动发动机中置后轮驱动(MR)(MR) 方程式赛车、大多数跑车采用此布置型式。少数方程式赛车、大多数跑车采用此布置型式。少数大、中型客车也采用这种布置型式，把卧式发动机安大、中型客车也采用这种布置型式，把卧式发动机安装在车厢底板下面。装在车厢

28、底板下面。 5 5发动机前置全轮驱动发动机前置全轮驱动(XWD)(XWD) 是越野汽车的特有布置型式。此布置型式越野是越野汽车的特有布置型式。此布置型式越野性能好，但结构比一般汽车复杂。性能好，但结构比一般汽车复杂。 汽车驱动情况常用汽车驱动情况常用4 42 2、4 44 4、6 64 4等表示，等表示，前一位数表示汽车车轮总数，后一位数表示汽车驱前一位数表示汽车车轮总数，后一位数表示汽车驱动轮数。动轮数。 1.1 1.1 发动机总体构造发动机总体构造1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 发动机的功用发动机的功用: 发动机是实现能量转换的装置，是汽车的动发动机是实现能量转换的装置，是汽

29、车的动力来源。其作用是将燃料与空气进行混合并在机力来源。其作用是将燃料与空气进行混合并在机体内燃烧，推动活塞往复运动并通过连杆带动曲体内燃烧，推动活塞往复运动并通过连杆带动曲轴旋转，从而将化学能转变为热能，再把热能转轴旋转，从而将化学能转变为热能，再把热能转变为机械能向汽车提供动力的机器。变为机械能向汽车提供动力的机器。上止点；下止点；活塞行程上止点；下止点；活塞行程(S)(S)；曲柄半径；曲柄半径(R)(R)；气缸工；气缸工作容积作容积(Vh)(Vh)；燃烧室容积；燃烧室容积(Vc)(Vc)；气缸总容积；气缸总容积(Va)(Va)；发动；发动机排量机排量（VLVL）；压缩比压缩比（）；工作循

30、环。工作循环。一、一、 发动机基本术语发动机基本术语1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理上止点SR 连杆曲轴活塞燃烧室容积工作容积活塞行程气缸总容积下止点曲柄半径发动机基本术语发动机基本术语1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 1 1、上止点、上止点TDCTDC 指活塞顶指活塞顶位于其运动的顶部时的位置，即活位于其运动的顶部时的位置，即活塞的最高位置。塞的最高位置。 2 2、下止点、下止点BDCBDC 指活塞顶位于其运动的底部时的位置，即活指活塞顶位于其运动的底部时的位置，即活塞的最低位置。塞的最低位置。发动机基本术语发动机基本术语1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理

31、3 3、活塞行程、活塞行程S S 指上、下止点间的距离，用指上、下止点间的距离，用S S表示，单位：表示，单位：mmmm。活塞每次由一个止点运动到另一个止点的过程，称活塞每次由一个止点运动到另一个止点的过程，称为一个为一个行程行程（冲程）（冲程）。四冲程发动机曲轴每旋转。四冲程发动机曲轴每旋转180180则完成一个行程，即：则完成一个行程，即： 4 4、曲柄半径、曲柄半径R R 指曲轴连杆轴颈中心线与主轴颈中心线的距离，指曲轴连杆轴颈中心线与主轴颈中心线的距离，用用R R表示，单位为表示，单位为mmmm。RS21.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 5 5、气缸工作容积、气缸工作容积V

32、Vh h 指活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的指活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的容积，用容积，用V Vh h表示，单位：表示，单位：L L（升）。（升）。 式中：式中：V Vh h 气缸工作容积，气缸工作容积，L L； D D 气缸直径，气缸直径，mmmm； S S 活塞行程，活塞行程，mmmm。 6 6、燃烧室容积、燃烧室容积V VC C 指活塞位于上止点时，活塞顶上方的气缸空间指活塞位于上止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用容积，用VcVc表示，单位：表示，单位：L L（升）。（升）。SDVh621041.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 7 7、气缸总容积、气缸总容积V

33、aVa 指活塞位于下止点时，活塞顶上方的气缸空间指活塞位于下止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用容积，用VaVa表示，单位：表示，单位：L L（升）。（升）。 8 8、发动机排量、发动机排量V VL L 指发动机所有气缸工作容积之和，用指发动机所有气缸工作容积之和，用V VL L表示，表示，单位：单位：L L（升）。对于多缸发动机：（升）。对于多缸发动机： 式中：式中：i i发动机气缸数。发动机气缸数。hcaVVViVVhL1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 9 9、压缩比、压缩比 指气缸总容积与燃烧室容积之比，用指气缸总容积与燃烧室容积之比，用表示。表示。 压缩比用来衡量空气或混合

34、气被压缩的程度，影响压缩比用来衡量空气或混合气被压缩的程度，影响发动机的热效率。一般汽油发动机压缩比为发动机的热效率。一般汽油发动机压缩比为6 61010，柴，柴油发动机压缩比较高，为油发动机压缩比较高，为16162222。 1010、工作循环、工作循环 发动机完成进气、压缩、作功、排气四个过程，称发动机完成进气、压缩、作功、排气四个过程，称为一个工作循环。为一个工作循环。 四冲程发动机曲轴须旋转二圈（四冲程发动机曲轴须旋转二圈（720720）才能完成）才能完成一个工作循环；二冲程发动机曲轴只需旋转一圈一个工作循环；二冲程发动机曲轴只需旋转一圈（360360）就能完成一个工作循环。）就能完成一

35、个工作循环。chcchcaVVVVVVV11.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 1 1、四行程汽油机工作原理、四行程汽油机工作原理每个工作循环由每个工作循环由进气进气、压缩压缩、作功作功、排气排气四个过程组成。四个过程组成。二、四行程发动机工作原理二、四行程发动机工作原理1）进气行程 ）压缩行程 ）作功行程 4）排气行程单缸四行程汽油机工作循环1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 四行程汽油发动机工作原理四行程汽油发动机工作原理演示演示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）排气行程每一行程工作的具体分析如下 ：1.

36、2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理1 1）进气行程）进气行程 排气门排气门关闭关闭进气门进气门开启开启活活塞塞下下行行 活塞由曲轴带动从活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排此时，进气门开启，排气门关闭。活塞下移过气门关闭。活塞下移过程中，气缸容积逐渐增程中，气缸容积逐渐增大，形成一定真空度，大，形成一定真空度，燃油混合气从进气门被燃油混合气从进气门被吸入气缸，直至活塞到吸入气缸，直至活塞到达下止点后，进气门关达下止点后，进气门关闭，停止进气。闭，停止进气。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理2 2）压缩行程）压缩行程 进气门进气门关闭关闭排

37、气门排气门关闭关闭活活塞塞上上行行 进气行程结束后，进气行程结束后，活塞在曲轴带动下，从活塞在曲轴带动下，从下止点向上止点运动，下止点向上止点运动，此时进、排气门均关闭，此时进、排气门均关闭，气缸内容积逐渐减小，气缸内容积逐渐减小，可燃混合气被压缩，温可燃混合气被压缩，温度和压力逐渐升高。度和压力逐渐升高。 1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理3 3）作功行程）作功行程 进气门进气门关闭关闭排气门排气门关闭关闭活活塞塞下下行行 压缩行程接近终了，压缩行程接近终了，火花塞电火花点燃混合气火花塞电火花点燃混合气并迅速燃烧并迅速燃烧（此时进、排此时进、排气门仍关闭）。气门仍关闭）。使气体温使

38、气体温度、压力迅速升高而膨胀，度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞从上止点向从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。达下止点时作功结束。 1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理4 4）排气行程）排气行程 进气门进气门关闭关闭排气门排气门打开打开残余废气残余废气活活塞塞上上行行 为使循环连续进行，为使循环连续进行，须排出燃烧产生的废气。须排出燃烧产生的废气。作功行程终了时，排气作功行程终了时，排气门打开，进气门关闭，门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，从下

39、止点向上止点运动，废气在自身残余压力和废气在自身残余压力和活塞推动下，被排出气活塞推动下，被排出气缸。缸。 1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 2 2四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理 每个工作循环也由每个工作循环也由进气进气、压缩压缩、作功作功和和排气排气四个四个行程组成。由于使用燃料性质不同，可燃混合气的形行程组成。由于使用燃料性质不同，可燃混合气的形成和着火方式上与汽油机有很大区别成和着火方式上与汽油机有很大区别( (无点火系）无点火系）。1）进气行程 2） 压缩行程 3）作功行程 4）排气行程单缸四行程柴油机各行程示意图1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理1.2

40、 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 l l）进气行程）进气行程 与汽油机不同的是：与汽油机不同的是：进入气缸内的不是可进入气缸内的不是可燃混合气，而是纯空气。燃混合气，而是纯空气。 2 2）压缩行程）压缩行程 与汽油机不同的是：与汽油机不同的是：压缩的是纯空气，而压缩的是纯空气，而不是可燃混合气。柴油机压缩比大（不是可燃混合气。柴油机压缩比大（16-2216-22），），而汽油机压缩比小（而汽油机压缩比小（6 61010）。）。 压缩终了，压力可达压缩终了，压力可达3 35Mpa5Mpa，温度，温度477-477-727727。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 3 3）作功行程

41、）作功行程 与汽油机差异很大（无点火系统）。与汽油机差异很大（无点火系统）。压缩行程末，压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气，因此高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气，因此时气缸内温度远高于柴油自燃温度时气缸内温度远高于柴油自燃温度（约（约227227左右）左右），混合气便立即自燃，且此后一段时间内边喷油边燃烧，混合气便立即自燃，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。 作功行程中，瞬时压力可达作功行程中，

42、瞬时压力可达5MPa-10MPa5MPa-10MPa，瞬时温，瞬时温度可达度可达1527-19271527-1927。 4 4）排气行程）排气行程 与汽油机基本相同与汽油机基本相同。 1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理1 1）两种发动机每完成一个工作循环，曲轴均旋转二）两种发动机每完成一个工作循环，曲轴均旋转二 圈（圈（720720），每个行程均旋转半圈（），每个行程均旋转半圈（180180）；）； 同一行程的进、排气门开启和关闭情况相同。同一行程的进、排气门开启和关闭情况相同。2 2）两种发动机在四个工作行程中，只有做功行程产）两种发动机在四个工作行程中，只有做功行程产 生动力，其

43、余三个行程均为做功行程做准备，都生动力，其余三个行程均为做功行程做准备，都 得消耗一定能量。得消耗一定能量。3 3）两种发动机在停机状态下，都必须靠外力（起动）两种发动机在停机状态下，都必须靠外力（起动 机）起动后方能进入自行运转。机）起动后方能进入自行运转。三、汽、柴油发动机特点比较三、汽、柴油发动机特点比较 1.1.共同点共同点1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理1 1）柴油机无点火系统，故无点火系故障。）柴油机无点火系统，故无点火系故障。2 2）汽油机混合气在气缸外形成，进气行程中吸入气缸的）汽油机混合气在气缸外形成，进气行程中吸入气缸的 是可燃混合气；柴油机混合气在气缸内形成，

44、进气行是可燃混合气；柴油机混合气在气缸内形成，进气行 程中吸入气缸的是纯空气。程中吸入气缸的是纯空气。3 3）汽油机压缩行程终了时，靠火花塞产生的电火花强制）汽油机压缩行程终了时，靠火花塞产生的电火花强制 点燃；柴油机压缩终了时，高压喷入的雾化柴油靠高点燃；柴油机压缩终了时，高压喷入的雾化柴油靠高 温高压空气与之混合并自行着火燃烧。温高压空气与之混合并自行着火燃烧。4 4）柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低）柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低30%30% 左右，故燃油经济性较好。左右，故燃油经济性较好。5 5）柴油机转速比汽油机低、质量大、制造和维修费用高。）柴油机转速比汽油机

45、低、质量大、制造和维修费用高。6 6）汽油机工作噪声比柴油机小、起动容易、工作稳定、）汽油机工作噪声比柴油机小、起动容易、工作稳定、 操作省力、加速性能好、适应性强、制造和维修费用操作省力、加速性能好、适应性强、制造和维修费用 较低，但排放污染比柴油机大。较低，但排放污染比柴油机大。2.2.区别点区别点1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 四、二冲程发动机工作原理简介四、二冲程发动机工作原理简介 其结构其结构与四冲程汽油机不同之处在于与四冲程汽油机不同之处在于没有进、排气没有进、排气门门，取而代之的是，取而代之的是进气孔进气孔、排气孔和换气孔排气孔和换气孔。1 1、二冲程汽油机工作原理

46、、二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气换气孔进气孔排气孔火花塞压缩 进气 燃烧做功 排气换气单缸二冲程汽油发动机工作原理示意图换气孔1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 四、二冲程发动机工作原理简介四、二冲程发动机工作原理简介单缸二冲程汽油发动机工作原理演示图 混合气压缩、混合气压缩、进气在活塞上行行进气在活塞上行行程中先后完成。程中先后完成。 燃烧做功、排燃烧做功、排气换气在活塞下行气换气在活塞下行行程中先后完成。行程中先后完成。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 1 1）第一行程）第一行程活塞由曲轴带动从下止点向上止点移动，当活塞活塞由曲轴带动从下止点向上止点移

47、动，当活塞 上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的新上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的新 鲜混合气被压缩，直至上止点时，压缩结束；鲜混合气被压缩，直至上止点时，压缩结束；与此同时，随着活塞上行，其下方曲轴箱内形成与此同时，随着活塞上行，其下方曲轴箱内形成 一定真空度，当活塞上行到进气孔开启时，新鲜一定真空度，当活塞上行到进气孔开启时，新鲜 混合气被吸入曲轴箱。混合气被吸入曲轴箱。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 2 2）第二行程）第二行程活塞接近上止点时，火花塞的电火花点燃被压缩可燃活塞接近上止点时，火花塞的电火花点燃被压缩可燃 混合气，形成高温、高压气体推动活塞下行作功；

48、混合气，形成高温、高压气体推动活塞下行作功；当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预 压缩，活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后的废气压缩，活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后的废气 靠自身压力经排气孔排出；靠自身压力经排气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入 气缸，并扫除气缸内残余废气，此过程称气缸，并扫除气缸内残余废气，此过程称换气过程。换气过程。 它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排 气孔时为止。气孔时为止。 由上可知，由

49、上可知，第一行程时第一行程时，活塞上方换气、压缩，活，活塞上方换气、压缩，活塞下方进气；塞下方进气；第二行程时第二行程时，活塞上方作功、换气，活塞，活塞上方作功、换气，活塞下方预压混合气。下方预压混合气。换气过程跨越二个行程。换气过程跨越二个行程。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器扫气泵排气门单缸二冲程柴油发动机工作原理示意图单缸二冲程柴油发动机工作原理示意图2.2.二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机工作原理1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理演演示示1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理 3 3、二冲程发动机的特点、二冲程发动机的特点 1) 1)

50、经济性较差经济性较差 因进、排气过程几乎重叠进因进、排气过程几乎重叠进行，故在换气过程中有混合气损失和废气难以排出行，故在换气过程中有混合气损失和废气难以排出的缺点。的缺点。 2) 2) 输出功率大输出功率大 与四冲程发动机相比，当两与四冲程发动机相比，当两种发动机转速相等时，其做功次数比四冲程发动机种发动机转速相等时，其做功次数比四冲程发动机多一倍。与同排量四冲程发动机相比在理论上输出多一倍。与同排量四冲程发动机相比在理论上输出功率应是四冲程发动机的功率应是四冲程发动机的2 2倍，但因换气时的混合气倍，但因换气时的混合气损失，实际上只有损失，实际上只有1.51.51.61.6倍。倍。 3)

51、3) 结构简单结构简单 因无气门机构。因无气门机构。 二冲程汽油机广泛用于摩托车。二冲程汽油机广泛用于摩托车。1.2 1.2 发动机工作原理发动机工作原理1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介汽车是消耗石油资源最多的机电产品之一，也是汽车是消耗石油资源最多的机电产品之一，也是 最大的环境污染源之一；最大的环境污染源之一；石油资源总有一天会枯竭，开发汽车代用燃料，石油资源总有一天会枯竭，开发汽车代用燃料， 改善能源结构，发展新能源汽车，已成为许多国改善能源结构，发展新能源汽车，已成为许多国 家的重大研究课题；家的重大研究课题；发展新能源汽车特别是零污

52、染的电动汽车，已成发展新能源汽车特别是零污染的电动汽车，已成 为大势所趋。为大势所趋。1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介一、发动机燃料多样化一、发动机燃料多样化 现代汽车虽还在大量使用汽、柴油，但目前研现代汽车虽还在大量使用汽、柴油，但目前研发的汽车汽、柴油代用燃料也不少，主要有：发的汽车汽、柴油代用燃料也不少，主要有：压缩压缩天然气天然气(CNG)(CNG)、液化石油气、液化石油气(LPG)(LPG)、甲醇、乙醇、煤、甲醇、乙醇、煤气、氢气气、氢气等。等。1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介 以

53、压缩天然气以压缩天然气(CNG)作为发动机燃料的汽车。作为发动机燃料的汽车。 天然气的主要成分是甲烷天然气的主要成分是甲烷(CH4)。按储存压力和形态分类按储存压力和形态分类 有：常压气态、高压气态、高压液态，分别称为有：常压气态、高压气态、高压液态，分别称为常压常压天然气、压缩天然气、液化天然气天然气、压缩天然气、液化天然气。 压缩天然气压缩天然气为目前汽车主要应用形式。为目前汽车主要应用形式。压缩天然气发动机燃料供给系统压缩天然气发动机燃料供给系统 包括：压缩天然气钢瓶、截止阀、压力表、电磁阀、包括：压缩天然气钢瓶、截止阀、压力表、电磁阀、减压阀、混合器等。减压阀、混合器等。压缩天然气汽车

54、在全世界已得到广泛地推广和应用，压缩天然气汽车在全世界已得到广泛地推广和应用，特别是城市公交车、出租车，减少了排放污染。特别是城市公交车、出租车，减少了排放污染。1 1压缩天然气汽车压缩天然气汽车1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介 2 2液化石油气汽车液化石油气汽车 以液化石油气以液化石油气(LPG)作为发动机燃料的汽车。作为发动机燃料的汽车。 液化石油气是以丙烷液化石油气是以丙烷(C3H8)、丁烷、丁烷(C4H10)为主为主 要成分的石油产品；汽车常用丙烷和车用丙丁烷要成分的石油产品；汽车常用丙烷和车用丙丁烷 混合物两种。混合物两种。 液化石

55、油气汽车发动机燃料供给系统液化石油气汽车发动机燃料供给系统 包括：储气瓶、电磁阀、预热器、混合器等。包括：储气瓶、电磁阀、预热器、混合器等。 目前，全世界液化石油气汽车应用也较广。目前，全世界液化石油气汽车应用也较广。1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介 3 3氢气汽车氢气汽车 以氢气作为发动机为燃料的汽车。以氢气作为发动机为燃料的汽车。氢气燃烧后生成水，无疑是一种氢气燃烧后生成水，无疑是一种“绿色绿色”能源。能源。地球上氢气储量十分丰富，但由于氢气制取成地球上氢气储量十分丰富，但由于氢气制取成 本太高，在汽车上储带非常不便，还需要开发本太高，在

56、汽车上储带非常不便，还需要开发 投资较大的专用发动机，因而限制了氢气汽车投资较大的专用发动机，因而限制了氢气汽车 的发展。的发展。 1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介 4 4醇类汽车醇类汽车 以甲醇以甲醇(CH4O)或乙醇或乙醇(C2H6O)作为发动机燃料作为发动机燃料的汽车。的汽车。目前有目前有4040多个国家和地区开发应用了醇类汽车，多个国家和地区开发应用了醇类汽车， 尤其在盛产甘蔗的巴西，大部分汽车发动机使用尤其在盛产甘蔗的巴西，大部分汽车发动机使用 纯乙醇或掺兑约纯乙醇或掺兑约2O%2O%的乙醇作燃料。在美国，有的乙醇作燃料。在美国，有

57、 相当一部分商用汽油含有相当一部分商用汽油含有10%10%的乙醇。的乙醇。我国也得到一定程度推广应用。我国也得到一定程度推广应用。2121世纪的汽车能源将打破石油占绝对优势的局面。世纪的汽车能源将打破石油占绝对优势的局面。1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介二、汽车电动化二、汽车电动化电动汽车是指以电能为动力的汽车，是一种零排电动汽车是指以电能为动力的汽车，是一种零排放汽车。放汽车。电动汽车有蓄电池式、燃料电池式、太阳能电池电动汽车有蓄电池式、燃料电池式、太阳能电池式等几种。式等几种。世界上电动汽车的研发工作进展很快，混合动力世界上电动汽车的研发

58、工作进展很快，混合动力汽车汽车( (将蓄电池和内燃机联合使用将蓄电池和内燃机联合使用) )、电动汽车技、电动汽车技术等取得了突破性进展，正在走向实用阶段。术等取得了突破性进展，正在走向实用阶段。我国将电动汽车列为国家重点科技攻关发展项目。我国将电动汽车列为国家重点科技攻关发展项目。电动汽车在电动汽车在2121世纪将占据重要地位。世纪将占据重要地位。1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介 1 1混合动力汽车及其优缺点混合动力汽车及其优缺点 三、混合动力汽车三、混合动力汽车是指使用内燃机、发电机、电动机、蓄电池、氢是指使用内燃机、发电机、电动机、蓄电池

59、、氢燃料电池等多种能源技术为动力的汽车。燃料电池等多种能源技术为动力的汽车。目前通常由电动机和内燃机作为混合动力源。由目前通常由电动机和内燃机作为混合动力源。由一个或多个电动机驱动车辆，内燃机则负责为电一个或多个电动机驱动车辆，内燃机则负责为电池充电，或者在需要大的牵引力输出时池充电，或者在需要大的牵引力输出时( (例如上坡例如上坡或加速时或加速时) )直接提供动力。直接提供动力。混合动力汽车混合动力汽车HEVHEV（hybrid electric vehiclehybrid electric vehicle）1.3 1.3 发动机燃料多样化及混合动力汽车简介发动机燃料多样化及混合动力汽车简介

60、混合动力汽车的优缺点混合动力汽车的优缺点比常规汽、柴油发动机排放污染小；比只用电力比常规汽、柴油发动机排放污染小；比只用电力驱动汽车造价低，续驶里程较长；克服了单一的驱动汽车造价低，续驶里程较长；克服了单一的内燃机汽车或电动汽车的劣势。缺点是成本较高。内燃机汽车或电动汽车的劣势。缺点是成本较高。发动机、电动机、蓄电池的良好匹配和优化控制发动机、电动机、蓄电池的良好匹配和优化控制, ,可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优势，是当可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优势，是当今最具实际意义的低油耗、低排放汽车。今最具实际意义的低油耗、低排放汽车。 近年来，近年来，丰田、奔驰、宝马丰田、奔驰、宝马等相继推