：汽车发动机的工作原理及总体构造

1、第一章发动机工作原理及总体构造第一章发动机工作原理及总体构造v第一节概述第一节概述v发动机是将某一种形式的能量转换发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。发动机是汽车的动为机械能的机器。发动机是汽车的动力源。力源。v内燃机是将液体或气体燃料和空气混内燃机是将液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧产生热能，合后直接输入机器内部燃烧产生热能，热能再转变为机械能。热能再转变为机械能。一、发动机的类型一、发动机的类型1.1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。分为往复活塞式和旋转活塞式两种。 发动机的类型发动机的类型转子

2、发动机的优缺点转子发动机的优缺点: :1 1、体积小重量轻、体积小重量轻2 2，精简结构，精简结构 3 3、均匀的扭矩特性、均匀的扭矩特性 4 4、运行更安静，噪音更小、运行更安静，噪音更小5 5、可靠性和耐久性、可靠性和耐久性1 1、工艺和本钱要求高、工艺和本钱要求高 2 2、转子发动机的耗油量比较大、转子发动机的耗油量比较大 3 3、功率输出轴位置比较高，令整车布置安排不便。、功率输出轴位置比较高，令整车布置安排不便。 4 4、国内没有维修此类发动机的厂家、国内没有维修此类发动机的厂家 2.2.根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃

3、料发动机三类。为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。 发动机的类型发动机的类型发动机的类型发动机的类型: :汽油发动机、柴油发动机汽油发动机、柴油发动机汽油发动机的优点：汽油发动机的优点： 体积小、噪声低、转速高、速度快等。体积小、噪声低、转速高、速度快等。 汽油发动机的缺点：汽油发动机的缺点： 动力小、扭力小、排放高、易出故障等。动力小、扭力小、排放高、易出故障等。 柴油发动机的优点：柴油发动机的优点： 动力强、扭力大、排放低、故障率低等。动力强、扭力大、排放低、故障率低等。 柴油发动机的缺点：柴油发动机的缺点： 体积大、噪声大、转速低、速度慢等。体积大、噪声大、转速低、速度慢等。 3.3.

4、按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。冷式和风冷式两种。 发动机的类型发动机的类型 4 4、往复活塞式内燃机还按其在一个工作循、往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类：环期间活塞往复运动的行程数进行分类：四冲程往复活塞式内燃机二冲程往复活塞四冲程往复活塞式内燃机二冲程往复活塞式内燃机式内燃机 发动机的类型发动机的类型发动机的类型发动机的类型5 5、按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和、按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机。多缸发动机。 发动机的类型发动机的类型 6 6、内燃机按照气缸排列方式不同可以分为

5、、内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式和双列式。 发动机的类型发动机的类型直列式发动机优点：直列式发动机优点：1 1、它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个、它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸盖，制造本钱较低。汽缸盖，制造本钱较低。2 2，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。尺寸紧凑，应用比较广泛。缺点：功率较低。缺点：功率较低。“直列可用直列可用L L代表，后面加上汽缸数就是发代表，后面加上汽缸数就是发动机号，现代汽车上主要有动机号，现代汽车上主要有L3L3、L4L4、L5L5、L6L6型发动机。型发动机

6、。 发动机的类型发动机的类型V V型发动机：优缺点型发动机：优缺点优点：优点：1 1，V V型发动机的高度和长度尺寸小，布置起来较为方便。型发动机的高度和长度尺寸小，布置起来较为方便。2 2，发动机盖低、迎风面越小。，发动机盖低、迎风面越小。3 3，驾乘舱留出更大的空间，从而提高舒适性。，驾乘舱留出更大的空间，从而提高舒适性。4 4，从而迎合车身设计的要求。，从而迎合车身设计的要求。5 5，汽缸之间有较大的空间，这样便于通过扩大汽缸直径来，汽缸之间有较大的空间，这样便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率。提高排量和功率。6 6，V V型发动机的汽缸均成一角度对向布置，可抵消局部振动。型发动机的汽

7、缸均成一角度对向布置，可抵消局部振动。缺点：缺点：1 1，是必须使用两个缸盖，结构较为复杂。，是必须使用两个缸盖，结构较为复杂。2 2，其宽度加大，发动机两侧空间较小，不易安排其它装置，其宽度加大，发动机两侧空间较小，不易安排其它装置发动机的类型发动机的类型水平对置发动机优缺点：水平对置发动机优缺点：1 1、是其产生的横向震动容易为支架吸收能、是其产生的横向震动容易为支架吸收能效地全车较重的发动机重心降低，使得在效地全车较重的发动机重心降低，使得在设计全车配重时更容易到达整体平衡。设计全车配重时更容易到达整体平衡。2 2、活塞运动的平衡良好、活塞运动的平衡良好180180度左右抵消度左右抵消相

8、比直列式在曲轴方面所需的平衡配重因素相比直列式在曲轴方面所需的平衡配重因素减少，从而有助于转速的提升。减少，从而有助于转速的提升。缺点：易磨损缺点：易磨损 发动机的类型发动机的类型按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类。压和非增压两类。 发动机的类型发动机的类型按点火方式分：点燃式内燃机和压燃式内燃按点火方式分：点燃式内燃机和压燃式内燃机机发动机根本结构发动机根本结构发动机根本术语发动机根本术语v工作循环工作循环v活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过作功和排气等四个工

9、作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。能持续地作功。发动机根本术语发动机根本术语v2.2.上、下止点上、下止点v活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。发动机根本术语发动机根本术语v3. .活塞行程活塞行程v上、下止点间的距离上、下止点间的距离 S S 称为活塞行程。称为活塞行程。v4.4.气缸工作容积气缸工作容积v上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸上、

10、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。工作容积。发动机根本术语发动机根本术语发动机根本术语发动机根本术语v6.6.燃烧室容积燃烧室容积v活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。发动机根本术语发动机根本术语v7.7.气缸总容积气缸总容积v气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。容积。发动机根本术语发动机根本术语v8.8.压缩比压缩比发动机根本术语发动机根本术语v9.9.工况工况v内燃机在某

11、一时刻的运行状况简称工况，内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机转速。速表示。曲轴转速即为内燃机转速。v10.10.负荷率负荷率v内燃机在某一转速下发出的有效功率与相内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。简称负荷。发动机根本术语发动机根本术语发动机工作原理发动机工作原理四冲程汽油机工作原理：四冲程汽油机工作原理：发动机工作原理发动机工作原理四冲程汽油

12、机的示功图：四冲程汽油机的示功图：发动机工作原理发动机工作原理v四冲程柴油机的工作四冲程柴油机的工作原理原理发动机工作原理发动机工作原理v四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：v1)1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占等四个活塞行程，每个行程各占180180曲轴转角，曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。v2)2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。显然，在作功行程曲轴旋转的角个是耗功

13、行程。显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大得多，即在一个工作速度要比其他三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改善曲轴循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。序依次进行工作。发动机工作原理发动机工作原理v两者不同之处是：两者不同之处是：v1)1)汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较成并延续到进气和压缩行

14、程终了，时间较长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，长。柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小局部从压缩行程接近终了时开始，并占小局部作功行程，时间很短。作功行程，时间很短。v2)2)汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机那么是自燃。所以又称汽油机为点燃油机那么是自燃。所以又称汽油机为点燃式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机。式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机。发动机工作原理发动机工作原理v二冲程发动机工作原二冲程发动机工作原理理发动机工作原理发动机工作原理v二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有以下一些二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有以下

15、一些特点。特点。v1)1)曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍。由于曲轴每转一功次数是四冲程内燃机的两倍。由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。v2)2)二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的内燃机的1/31/3左右。另外，进、排气过程几乎同时左右。另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气进行，利用新气扫除

16、废气，新气可能流失，废气也不易去除干净。因此，二冲程内燃机的换气质也不易去除干净。因此，二冲程内燃机的换气质量较差。量较差。v3)3)曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。门，而使结构大为简化。发动机的工作原理发动机的工作原理v转子发动机工作原理转子发动机工作原理发动机工作原理发动机工作原理v相关视频相关视频v四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理v二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理v四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理v二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机工作原理v转子发动机工作原理转子发动机工作原理发动机的总体构造发动

17、机的总体构造v曲柄连杆机构：发动机实现工作循环，完曲柄连杆机构：发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。发动机总体构造发动机总体构造发动机总体构造发动机总体构造v3.3.冷却系统冷却系统v4.4.燃料供给系统燃料供给系统 v5.5.润滑系统润滑系统 v6.6.点火系统点火系统 v7.7.起动系统起动系统v8.8.进排系统进排系统 发动机的性能指标发动机的性能指标v一、动力性指标：有效转矩、有效功率、发动机一、动力性指标：有效转矩、有效功率、发动机转速、平均有效压力转速、平均有效

18、压力v发动机对外输出的平均转矩称为有效转矩发动机对外输出的平均转矩称为有效转矩TeTe v发动机通过飞轮对外输出的功率称有效功发动机通过飞轮对外输出的功率称有效功PePe单位为单位为 kW kWv3 3发动机转速发动机转速v发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用发动机转速，用n n表示，单位为表示，单位为 r/min r/min 。v4 4平均有效压力平均有效压力v单位气缸工作容积发出的有效功单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作，单位为称为平均有效压力，记作，单位为 MPa MPa 。显然，平均有效压力越大，。显然，平均有效压力越大，发动机的作功能

19、力越强。发动机的作功能力越强。二、经济性指标二、经济性指标: :v有效热效率、有效燃油消耗率有效热效率、有效燃油消耗率v燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率。分数称为有效热效率。v发动机每输出发动机每输出1KW1KW的有效功率所消耗的燃油的有效功率所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率量称为有效燃油消耗率bebe. .三、强化指标：三、强化指标：升功率、强化系数升功率、强化系数发动机在标定工况下，单位发动机排量输出发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。的有效功率称为升功率。平均有效压力与活塞平均速度的乘积。平均有效压力与活塞

20、平均速度的乘积。四、紧凑性指标：四、紧凑性指标：比容积比容积- -发动机外廓体积与其标定功率的比值发动机外廓体积与其标定功率的比值称比容积。称比容积。比质量比质量- -发动机的干质量与其标定功率的比值发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。称为比质量。五、环境指标：五、环境指标：v发动机排气品质、噪声水平发动机排气品质、噪声水平六、可靠性指标：六、可靠性指标：首发故障行驶里程、平均故首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主题零件的损坏障间隔里程、主题零件的损坏七、耐久性指标七、耐久性指标v指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。通常用发动机的大

21、修里程，即的极限时间。通常用发动机的大修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶的发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶的里程数来衡量。里程数来衡量。八、工艺性指标八、工艺性指标评价发动机制造工艺性和维修评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。工艺性好坏的指标。九、速度特性九、速度特性v发动机性能指标随调整状况及运行工况而发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性变化的关系称为发动机特性发动机有效功率、有效转矩和有效燃油消耗发动机有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率虽转速变化而变化关系称为发动机速度率虽转速变化而变化关系称为发动机速度特性特性当油门开到最大的时候的速度特性

22、称为外当油门开到最大的时候的速度特性称为外特性特性; ;否那么叫局部特性否那么叫局部特性第五节第五节 内燃机名称及型号编制规那内燃机名称及型号编制规那么么国家标准国家标准GB/T725-2021GB/T725-2021。该标准的主要内容为：。该标准的主要内容为：1 1内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机、汽油机、天然气机等。机、汽油机、天然气机等。2 2内燃机型号由以下四局部内容组成：内燃机型号由以下四局部内容组成： 第一局部：由制造商代号或系列符号组成。第一局部：由制造商代号或系列符号组成。 第二局部：由气缸数、气缸布置型式符号、冲程型第二局部：由气缸数、气缸布置型式符号、冲