汽车发动机的总体构造和工作原理

1、汽车发动机原理与维修汽车发动机原理与维修第一章第一章汽车发动机的总体构造和工作原理汽车发动机的总体构造和工作原理 第一节第一节汽车发动机的类型汽车发动机的类型任务1：内燃机的分类任务2：往复活塞式内燃机分类任务3：发动机的总体结构组成任务任务1 1：内燃机的分类：内燃机的分类知识点1往复活塞式内燃机简介知识点2转子发动机简介 (1)(1)优缺点：优缺点： 优点：优点：这种内燃机具有热效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点，现在技术比较成熟。缺点：缺点：该种内燃机机构复杂，且由于活塞组的往复运动容易造成发动机惯性力的不平衡而产生强烈的振动。知识点知识点1 1往复活塞式内燃机简介往复活塞式内燃

2、机简介 （Reciprocating engine)知识点知识点1 1往复活塞式内燃机简介往复活塞式内燃机简介 （Reciprocating engine) (2)(2)组成：组成：往复式内燃机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成 。知识点知识点1 1往复活塞式内燃机简介往复活塞式内燃机简介 （Reciprocating engine) (3)(3)工作原理：工作原理：往复式内燃机一般是利用汽油、柴油或者气体燃料燃烧产生压力的，利用压力推动活塞运动通过连杆、曲轴等，将压力转换为功率。活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。

3、向外输出动力。 往复式发动机由于活塞在汽缸中做往复直线运动而得名，往复式发动机最早是在蒸汽机的基础上发展而来的往复式发动机由于活塞在汽缸中做往复直线运动而得名，往复式发动机最早是在蒸汽机的基础上发展而来的。知识点知识点1 1往复活塞式内燃机简介（视频）往复活塞式内燃机简介（视频） （Reciprocating engine) 知识点知识点2 2 转子式内燃机简介转子式内燃机简介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（1 1）特点：）特点：相对活塞往复式的传统内燃机，转子发动机的结构要简单很多，在往复活塞内燃机中安装的曲柄

4、连杆机构、配气相位机构等，在转子发动机上都没有，因此也造就了其体积小、重量轻的特点。 知识点知识点2 2 转子式内燃机简介转子式内燃机简介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（2 2）组成：）组成：转子发动机主要由转子外壳、转子、侧边外壳、偏心轴、气封等部件构成。 缸体内部空间总是被分成三个工作室，转子转动这些工作室也在运动。依次在摆线型缸体内的不同位置完成进气、压缩、作功（燃烧）和排气四个过程。 转子外壳通常由铝合金制造，它相当于传统内燃机的缸体，内部呈“8”字形，内表面有特殊的电镀涂层以增强其耐磨性，通常在外壳的一

5、侧设计有进气口和排气口，在另一侧则安装有火花塞。 知识点知识点2 2 转子式内燃机简介转子式内燃机简介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（3 3）工作原理：）工作原理：三角转子每旋转一周，可以完成三次进气、压缩、做功、排气的过程，也就是做功三次，而偏心轴则已经旋转了三周，也就是说曲轴与三角转子的转速比为3:1。MAZDA公司转子发动机用于运动型RX系列轿车 知识点知识点2 2 转子式内燃机简介（视频）转子式内燃机简介（视频） （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotar

6、y Engine）知识点1按燃料不同分类知识点2按循环冲程数不同分类知识点3按冷却方式不同分类知识点4按气缸数不同分类知识点5按着火方式不同分类知识点6按进气方式不同分类知识点7按转速范围不同分类知识点8按汽缸排列形式不同分类任务任务2 2：往复活塞式内燃机分类：往复活塞式内燃机分类知识点1按燃料不同分类 汽油机（Gasoline engine） 柴油机（Diesel engine) 其它燃料发动机（Alternative engine)（1）.汽油机（Gasoline engine） 汽油发动机是以汽油作为燃料，将内能转化成动能的的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入

7、气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用。知识点1按燃料不同分类（1）.汽油机（Gasoline engine）（2）.柴油机（Diesel engine) 柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700，压力可以达到4050个大气压。 活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可

8、燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900-2000，压力可达60-100个大气压，产生的扭矩很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上（2）.柴油机（Diesel engine)（3）.其它燃料发动机（Alternative engine) BMW在法国的Miramas高速试车场上向世人证明，氢不仅仅能够为火箭和宇宙飞船提供最高性能的动力：采用内燃发动机的氢动力汽车创造的9项世界记录为氢燃料汽车的真正潜力提供了清晰的证据。 H2R的“心脏”基本上是以BMW顶级的6升12缸发动机为基础而开发的。 通过对发动机管理系统以及气/油混合部件进行相应的改造，使用氢

9、气作为燃料为汽车提供动力的目标得以实现。 H2R昂燃料分视屏知识点2按循环冲程数不同分类 二冲程（Twostroke） 四冲程（Fourstroke) 优缺点：优缺点： 优点：优点：二冲程发动机更加轻便，简易，制造成本低廉。缺点：缺点：二冲程发动机会产生很多污染，污染来自两方面。第一是润滑油的燃烧。第二条原因是每当往燃烧室注入大量新空气/燃料时，它们中的一些便从排气口泄露了。（1）.二冲程发动机（1）.二冲程发动机原理与结构：原理与结构：第一个行程：活塞从上止点到下止点。完成两个动作1.火花塞点火，做功排气2.关闭进气，把混合气从活塞下部压入曲轴箱，从活塞上部再进入汽缸第二个行程：活塞从下止点

10、到上止点。完成两个动作1.关闭所有进排气，压缩混合气。2.完成一个做功循环需要活塞运动两个行程，所以叫二冲程。 特点与原理：特点与原理：四冲程发动机每个工作循环是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成，而四冲程发动机要完成一个工作循环，活塞在气缸内需要往返4个行程（即曲轴转2转）。（2）.四冲程发动机四冲程 vs. 二冲程四冲程二冲程工作循环曲轴每转二圈一个工作循环，作功一次 。曲轴每转一圈一个工作循环，作功一次。旋转角速度比较均匀换气时间进、排气持续时间长，重叠期小换气质量好。换气时间短（1/3），进、排气过程几乎同时进行，换气质量差结构复杂性有进、排气门，结构复杂无进、排气门，结构简

11、单（曲轴箱扫气式）知识点3按冷却方式不同分类水冷（Water cooling）风冷（Air cooling）水温低时 节温器关闭（1）.水冷（Water cooling）组成与原理：组成与原理：组成：组成：水箱（散热器）、水泵、风扇、节温器、暖风水箱以及储液罐是冷却系统的主要部件。原理：原理：水泵在曲轴的带动下，维持了冷却液在冷却管路内的循环，车头的散热器通过迎面而来的气流和电子扇的作用，将高温的冷却液所散发出的热量吹走。（2）.风冷（Air cooling） 特点：特点：风冷发动机的特点是结构简单，质量轻。维护使用方便，对气候变化适应性强，起动快，不需要散热器。因此它被一些军用汽车和个别载货

12、汽车采用。风冷发功机大量用于摩托车，使摩托车不必安装散热器。风冷发动机还用于缺水地区，因为它不用水作冷却介质。它的缺点是，缸体和缸盖刚度差，振动大，噪声大，容易过热。（2）.风冷（Air cooling） 工作原理工作原理 ：风冷系统由风扇、风扇传动带、导流罩、散热片、分流板等机件组成。风冷发动机，是以空气作为冷却介质的发动机。它在气缸及缸盖的外壁铸造出一些散热片，并用冷却风扇使空气高速吹过散热片表面，带走发动机散出的热量, 使发动机冷却。知识点4按缸数不同分单缸（ one-cylinder motor)多缸（ multi-cylinder engine)单缸发动机 单缸发动机是所有发动机中最

13、简单的一种，它只有一个气缸，是发动机的基本形式。 单缸发动机工作时，曲轴每转一圈（二冲程）或两圈（四冲程），气缸内的混合气点火燃烧一次，从声音和振动上，能明显地感到发动机的工作是断续的，排气也是“突突”的断续声。 （1）.单缸发动机（ one-cylinder motor) 有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。它是由若干个相同的单缸排列在一个机体上共用一根曲轴输出动力所组成。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。发动机的气缸数越多，曲轴转动越均匀，振动也就越小，但制造成本增加。多缸发动机的气缸排列有直列、V形和水平对置等形式

14、，这取决于安装、制造成本和冷却方式等因素。 （2）.多缸发动机（ multi-cylinder engine)知识点5按着火方式分火花点火（Spark Ignition）压缩着火（Compression Ignition） （1）.火花点火（Spark Ignition）工作原理：工作原理：汽油的自燃温度（480左右）要大于柴油发动机，而且黏度小容易蒸发，所以可以在气缸外部与空气形成均匀的混合气，或者用喷射系统直接将汽油喷入气缸，然后在压缩行程快结束时通过火花塞跳火将混合气点燃，故称这种点火方式为火花点火。 （2）.压缩着火（Compression Ignition）点火原理：点火原理： 柴油

15、经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。知识点6按进气方式分非增压/自然吸气 （Naturally aspiration）增压 （Turbocharging/Supercharging） （1）.非增压/自然吸气（Naturally aspiration） 自然吸气发动机主要利用活塞下行时的吸力让空气进入气缸的不需

16、要其他装置的辅助，在动力输出上自然吸气发动机的平顺性与响应的直接性上，要远优于增压发动机，现在F1的V8 2.4L 引擎就是最好的例子。 特点：特点：增压发动机是利用机械泵向发动机燃烧室注入空气的，目前主要有机械泵和废气涡轮两种形式以废气涡轮形式应用较多。 （2）.增压（Turbocharging/Supercharging）涡轮增压工作原理：工作原理： 废气涡轮增压是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

17、知识点7按转速范围分 高速发动机（Gasoline engine） 中速发动机（Diesel engine) 低速发动机（Alternative engine) 高速发动机发动机的最高转速可以突破19000转/分， 2.3秒就可以实现0到100公里/小时的加速；只需比网球场长一点的距离，它就可以将时速从300公里降到60公里他就是安装在F1赛车上的。超级发动机（1）高速发动机（Gasoline engine）考斯沃斯的CA2006-V8（2）中速发动机（Diesel engine) 中速发动机的最高转速通常不会超过8000转/分。宝马的N20发动机在最低1250转时就能爆发最大扭矩，是目前量产涡轮增压发动机中，最大扭矩输出转速设定最低的。最大扭矩可以一直持续到4800转，拥有355