汽车发动机概述

1、发动机的定义发动机的定义发动机是一种将燃料的化学能转变成机械能的机器 内燃机内燃机将燃料在机器内部燃烧产生的热能转变为机械能，包括活塞式内燃机和燃气轮机（主要用于航空方面） 外燃机外燃机燃料在机器外部燃烧所产生的热能转变为机械能，包括蒸汽机、汽轮机和热气机等 汽车的汽车的心脏心脏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，把产生的热能转变成机械能发动机的分类发动机的分类按活塞运动方式分往复活塞式内燃机旋转活塞式内燃机往复活塞式旋转活塞式按燃料的使用分汽油机柴油机汽油机柴油机按完成一个工作循环所需行程数分四冲程发动机二冲程发动机四冲程二冲程按冷却方式分水冷式发动机风冷式发

2、动机水冷发动机风冷发动机 风冷系与水冷系比较，其结构简单、使用和维修方便；由于发动机与空气之间温差较大，故风冷系的散热能力对气温变化不敏感。但风冷系还存在着冷却不够可靠，消耗功率大和噪声大等缺点，目前在汽车上应用不如水冷系普遍 按气缸数及排列方式分单缸发动机多缸发动机单列式发动机V型发动机对置式发动机单缸多缸单列式对置式V型基本术语基本术语上止点上止点活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文缩写词TDC表示。下止点下止点活塞离曲轴回转中心最近处，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文缩写词BDC表示。上止点下止点活塞行程（活塞行程（S）上、下止点间的距离曲柄半径（曲柄半径（

3、R）与连杆下端（即连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离（mm）。 显然，S=2R。曲轴每转一周，活塞移动两个行程。气缸工作容积气缸工作容积V Vh h活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)。活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)。 Vh =D 2S/4106 式中 D气缸直径,mm。燃烧室容积燃烧室容积V Vc c活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积（L）。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即 Va= Vh + Vc燃烧室容积气缸工作容积气缸总容积气缸总容积V Va a发动机排量发动机排量( (V VL L) )： 发动机所有气缸工作容积之和

4、（L）。设发动机的气缸数为i，则 VL = Vh i气缸总容积气缸总容积压缩比压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值，即 =Va/Vc=1+Vh/Vc它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为710，柴油机的压缩比为1522。四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理 发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。每经过进气、压缩、作功、排气四个行程一次，称为每经过进气、压缩、作功、排气四个行程一次，称为一个工作循环一个工作循环，曲

5、轴，曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环。旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环。进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功作功行程行程排气行程排气行程进气门开启进气门开启排气门关闭排气门关闭活塞下行活塞下行进气行程进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上腔容积增大，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与汽油形成混合气，经进气门被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。压缩压缩行程行程 活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。气体压力和

6、温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混合气。此时，气缸内压力为6001500kPa,温度600800K ,远高于汽油的点燃温度, 很容易点燃。进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞上行活塞上行作功作功行程行程 压缩行程末，火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞下行活塞下行排气排气行程行程 在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到上止点时

7、，排气门关闭，排气行程结束。进气门关闭进气门关闭排气门开启排气门开启活塞上行活塞上行四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理 1.进气行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐增大，形成真空 度，在真空吸力作用下，新鲜空气被吸入气缸。 2.压缩行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐减小，空气被压 缩，压力、温度升高。 3.作功行程 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空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气。因为此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约500K左右)，柴油自行着火

8、燃烧，且以后的一段时间内边喷边燃烧，气缸内的温度、压力急剧升高，推动活塞下行作功。 4.排气行程 在作功终了时，排气门被打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸。 汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入气缸形成可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气（点燃式）高温气体加热柴油燃烧（压燃式）有点火系无点火系无喷油器有喷油器汽油机与柴油机汽油机与柴油机的主要区别的主要区别两两大大机机构构五五大大系系统统曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构燃料供给系统燃料供给系统冷却系统冷却系统起动系统起动系统点火系统点火系统润滑系统润滑系统曲柄连杆机构

9、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中，它将燃料燃烧产生的热能通过活塞往复运动、曲轴旋转运动转变为机械能，对外输出动力；在其它冲程中，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。 曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。 （1）将气体的压力变为曲轴的转矩）将气体的压力变为曲轴的转矩 （2）将活塞的

10、往复运动变为曲轴的旋转运动）将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组三部分组成。飞轮活塞连杆曲轴活塞的直线运动曲轴的旋转运动对外输出动力配气机构配气机构 配气机构的功用是按照发动机每一气缸内按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与作功行程中，保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气，对于柴油机而言是纯空气。 各式配气机构中，按其功用都可

11、分为气门气门组和气门传动组组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件，其组成与配气机构的型式基本无关。气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同，它的功用是定时驱动气门使其开闭。凸轮轴进、排气门凸轮轴正时齿轮曲轴正时齿轮进气排气燃料供给系统燃料供给系统 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度的配制出一定数量和浓度的混合气混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油把柴油和空气分别供入气缸和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。燃料供给废气排

12、出冷却系统冷却系统 冷却系的功用是将受热零将受热零件吸收的部分热量及时散发出件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作度状态下工作。 发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系称为风冷系；以冷却液为冷却介质的称为水冷系。水冷发动机降温 发动机工作时，很多传动零件都是在很小的间隙下作高速相对运动的，如曲轴主轴颈与主轴承，曲柄销与连杆轴承，凸轮轴颈与凸轮轴承，活塞、活塞环与气缸壁面，配气机构各运动副及传动齿轮副等。尽管这些零件的工作表面都经过精细的加工，但放大来看这些表面却是凹凸不平的。 润滑系统的功用就是在发动机工作时连在发动机工作时

13、连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小面之间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。的。 润滑系统润滑系统润滑、冷却、清洗 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为

14、点火系，点火系通常由产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。成。 点火系统的基本装置包含了电源 、点火系统（电瓶）、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器（高压线圈）、高压电分配装置（分电盘）、高压导线及火花塞。现代的点火提前装置则已改由引擎管理电脑所控制，电脑收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震等讯号，算出最佳点火正时提前角度，再发出点火讯号，达到控制点火正时的目的。点火系统点火系统火花塞产生电火花点燃混合气 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系动过程所需的装置，称为发动机的起动系。 起动系统由蓄电池、点火开关、起动继电器、起动机等组成。起动系统的