第二章汽车发动机的基本工作原理和总体构造2

1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修1第2章 汽车发动机的工作原理及总体构造l本章主要内容：本章主要内容：l汽车发动机的基本名词术语l汽车发动机的基本工作原理 l汽车发动机的主要性能指标l汽车发动机的总体构造 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修21、上止点（下止点）、上止点（下止点） 定义：定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近活塞顶离曲轴旋转中心最远（近) 处。即活塞的最高（低）位置。处。即活塞的最高（低）位置。2、活塞冲程、活塞冲程 S 定义：定义：活塞上、下止点之间的距离。活塞上、下止点之间的距离。3、曲柄半径为、曲柄半径为 R 定义：定义：曲轴上连杆轴颈轴线与曲轴主轴颈轴线曲轴上

2、连杆轴颈轴线与曲轴主轴颈轴线之间的距离。之间的距离。 S2R2.1.汽车发动机的基本名词术语汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修32.1.汽车发动机的基本名词术语4、气缸工作容积（气缸排量）、气缸工作容积（气缸排量）Vh 定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 定义式：定义式： Vh=（D2/4）S D：气缸直径：气缸直径 常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。5、发动机排量（发动机工作容积）、发动机排量（发动机工作容积） VL 定义：发动机各气缸工作容积的总和。定义：发动机各气

3、缸工作容积的总和。 定义式：定义式：VL Vh i i:发动机气缸数。发动机气缸数。6、燃烧室容积、燃烧室容积 Vc 定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修42.1.汽车发动机的基本名词术语7、气缸总容积、气缸总容积 Va 定义：定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。定义式：定义式：VaVhVc8、压缩比、压缩比 定义：定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。 定义式：定义式：Va/ Vc 物理意

4、义：物理意义：表示气缸内气体被表示气缸内气体被压缩的倍数压缩的倍数或燃气燃烧后或燃气燃烧后膨胀的倍膨胀的倍数数。是发动机的重要性能参数。是发动机的重要性能参数。 柴油机柴油机：1522 汽油机汽油机：610（轿车有的达到（轿车有的达到911）9、工作循环、工作循环 定义：定义：在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转化为机械在气缸中进行的每一次将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的一系列连续过程能的一系列连续过程。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修52.1.汽车发动机的基本名词术语汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修62.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理 l四冲程四冲程发动机：

5、曲轴转发动机：曲轴转两圈两圈，活塞在气，活塞在气缸内上下往复各缸内上下往复各两次两次，完成一个工作循，完成一个工作循环的内燃机。环的内燃机。l二冲程二冲程发动机：曲轴转发动机：曲轴转一圈一圈，活塞在气，活塞在气缸内上下往复各缸内上下往复各一次一次，完成一个工作循，完成一个工作循环的内燃机。环的内燃机。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修72.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理J 1、进气行程进气行程J 2、压缩行程压缩行程J 3、作功行程作功行程J 4、排气行程排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程汽车发动机构

6、造与维修汽车发动机构造与维修8排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启活塞温度温度370400 K， 压力压力0.070.09MPa大气压力线大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压同位置时气缸内气体压力的变化情况。力的变化情况。进气行程进气行程汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修9进气门关闭排气门关闭活塞温度600700K， 压力0.61.5 MPaPVra示功图大气压力线大气压力线c上止点下止点压缩行程压缩行程汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修10进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬

7、时最高：温度22002800 K， 压力35MPa作功终了：温度13001600 K， 压力0.30.5 MPa 做功行程做功行程汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修11进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点温度9001200 K 压力0.1050.115 MPa排气行程排气行程汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修122.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理1、进气行程、进气行程与汽油机主要区别：与汽油机主要区别： 进入气缸的是纯空气。进入气缸的是纯空气。进气行程进气行程进 气 门进 气 门温度

8、温度300-370K300-370K压力压力0.07850.0932MPa汽油机汽油机柴油机柴油机进进 气气pde0.0750.090.080.09Tde370400340380汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修132.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理2、压缩行程、压缩行程压缩行程压缩行程温度温度750-1000K750-1000K压力压力3-5 MPa3-5 MPa纯 空 气纯 空 气汽油机汽油机柴油机柴油机压压 缩缩pco0.61.23.05.0Tdo6007007501000汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修142.

9、2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理二、四冲程柴油机的工二、四冲程柴油机的工作原理作原理3、做功行程、做功行程做功行程做功行程汽油机汽油机柴油机柴油机做做功功pmax3.06.54.59Tmax2200280018002500pex0.30.60.20.5Tex1200150010001200喷油器喷油器终了：温度终了：温度10001200k压力压力0.2-0.5 MPa瞬时：温度瞬时：温度2000-2500K压压力力4.5-9 MPa汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修152.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理4、排气行程、排

10、气行程排气行程排气行程汽油机汽油机柴油机柴油机压压 缩缩 pr0.1050.1150.1050.12 Tr9001100700900温度温度800-1000K压力压力0.105-0.125MPa排气门排气门汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修16三、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，燃料燃烧非常完全，所以、由于柴油机压缩比较高，燃料燃烧非常完全，所以柴油机柴油机的的有效热效率好有效热效率好，经济性好经济性好。 汽油机汽油机：be=270325 g/(kw . h) 柴油机柴油机: be=214285 g/(kw . h) 2、柴油机柴油

11、机无点火系，所以无点火系，所以故障少些故障少些，易保养易保养。但柴油。但柴油机有高精度零件如机有高精度零件如喷油泵喷油泵、喷油器喷油器等，其成本较高，等，其成本较高，并且加工较难。并且加工较难。 3、柴油机柴油机最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强最高爆发压力高，所以对发动机的零部件强度要求高，这样导致柴油机笨重。度要求高，这样导致柴油机笨重。2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修17 4、柴油机柴油机转速低于转速低于汽油机汽油机原因：原因：1）由于柴油机的）由于柴油机的压缩比高压缩比高，所以其受到，所以其受到 的的机械负荷较大机械负荷较大，故其

12、零部件的质量需较，故其零部件的质量需较 大，导致运动时惯性力较大。大，导致运动时惯性力较大。 2）汽油机汽油机可燃混合气的可燃混合气的混合时间和质量混合时间和质量优于优于 柴油机。柴油机。 5、柴油机柴油机运转运转噪音高噪音高，但有害气体的排放优于，但有害气体的排放优于汽油汽油 机机，而，而微粒微粒排放较高。排放较高。 6、柴油机柴油机启动困难，启动困难，汽油机汽油机易启动。易启动。2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修18四、二冲程发动机的工作原理四、二冲程发动机的工作原理 二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原

13、理二冲程柴油发动机工作原理 2.2.汽车发动机的基本工作原理基本工作原理汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修19 换气机构换气机构（进气孔、排气孔、（进气孔、排气孔、扫气孔）扫气孔） 曲轴箱扫气曲轴箱扫气 活塞顶部为凸顶活塞顶部为凸顶，以引导气，以引导气流扫气流扫气 活塞裙部活塞裙部较长，有缺口等较长，有缺口等（一）二冲程汽油机的工作原理（一）二冲程汽油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修20 2、工作原理、工作原理 （1）、第一冲程）、第一冲程 活塞活塞：从：从下止点下止点到到上止点上止点 活塞活塞上方上方：换气换气；压缩压缩 活塞活塞下方下方：进

14、气进气 曲轴曲轴：旋转从：旋转从0A180A （2）、第二冲程）、第二冲程 活塞活塞：从：从上止点上止点到到下止点下止点 活塞活塞上方上方：燃烧膨胀：燃烧膨胀做功做功；排气排气；扫气扫气。 活塞活塞下方下方：预压缩预压缩，新鲜气体经过扫气口进入气缸。，新鲜气体经过扫气口进入气缸。 曲轴曲轴：旋转从：旋转从180A360A汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修21（二）、二冲程柴油机的工作原理（二）、二冲程柴油机的工作原理 1、结构介绍、结构介绍 有有排气阀排气阀，无，无排气口排气口。 进气口进气口设置在设置在气缸气缸上部，上部，进气口进气口和和扫气口扫气口为同一气口。为同一气口。 通过通过扫

15、气泵扫气泵扫气。扫气。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修222、工作原理、工作原理 （1）、第一冲程）、第一冲程 活塞：活塞：从从下下止点到止点到上上止点止点 扫气泵换气；扫气泵换气；压缩压缩； 喷油器：喷油器：喷油燃烧喷油燃烧 曲轴：曲轴：旋转从旋转从0A180A （2）、第二冲程）、第二冲程 活塞：活塞：从从上上止点到止点到下下止点止点 燃烧膨胀燃烧膨胀做功做功；排气排气；扫气扫气。 排气；新鲜气体经过排气；新鲜气体经过扫气泵扫气泵压缩后进入气缸。压缩后进入气缸。 曲轴：曲轴：旋转从旋转从180A360A汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修23五、二冲程汽油机的优缺点五、二冲程汽

16、油机的优缺点（同四冲程汽油机相比较）（同四冲程汽油机相比较）（一）优点：（一）优点： 1、从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相从工作原理上来讲，在发动机排量和转速相同的前提下，二冲程发动机的同的前提下，二冲程发动机的功率功率理论上是四冲程理论上是四冲程发动机的发动机的2倍倍。 2、由于二冲程发动机的做功由于二冲程发动机的做功频率频率比较高，所以比较高，所以发动机运转比较发动机运转比较平稳平稳。 3、无专门的无专门的换气机构换气机构，所以结构，所以结构简单简单，质量小质量小。 4、由于由于附属机构少附属机构少，所以使用、维护很，所以使用、维护很方便方便。 所以摩托车上多用。所以摩托车上多用。汽

17、车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修24（二）缺点：（二）缺点：1、废气不易排除干净。、废气不易排除干净。2、换气时减少了有效工作行程。、换气时减少了有效工作行程。3、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪、部分新鲜可燃混合气随废气排出，使能源浪 费，经济性下降。费，经济性下降。4、同时造成环境污染。、同时造成环境污染。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修252.3. 发动机主要性能指标一、动力性指标一、动力性指标 1、有效转矩、有效转矩Ttq（N.m） 定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的转矩。发动机通过飞轮对外输出的转矩。 由测功机测得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。由测功机测

18、得。其值与发动机曲轴所受到的阻力矩相等。 2、发动机转速、发动机转速n（r/min） 由转速表直接读取。由转速表直接读取。 3、有效功率、有效功率Pe （kW） 定义：定义：发动机通过飞轮对外输出的功率。发动机通过飞轮对外输出的功率。 计算式：计算式：Pe2Ttqn/6010-3Ttqn/9550汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修26二、经济性指标二、经济性指标 1、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be 定义：定义：发动机每发出发动机每发出1kW有效功率，在有效功率，在1h内所消耗内所消耗的燃油质量（以的燃油质量（以g为单位）。为单位）。 定义式：定义式： beB/Pe103 （g/kW.

19、 h） 其中其中 B：发动机在单位时间内的：发动机在单位时间内的耗油量耗油量（kg/h）,可在实验可在实验中测得。中测得。三、发动机的运转性能指标三、发动机的运转性能指标 1、排气品质、排气品质 2、噪声、噪声 3、启动性、启动性2.3. 发动机主要性能指标汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修272.4. 发动机的总体构造l总体构造：两大机构五大系统总体构造：两大机构五大系统两大机构两大机构：曲柄连杆机构、配气：曲柄连杆机构、配气机构机构五大系统五大系统：燃料供给系、润滑系、：燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动系冷却系、点火系、起动系l注意：柴油机没有点火系。注意：柴油机没有点火系。

20、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修28一、曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构 作用：作用：将燃料燃烧时产生的将燃料燃烧时产生的热量热量转变为活塞转变为活塞往复运动往复运动的机的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动旋转运动而而对外对外输出动力输出动力组成：组成：由由气缸体气缸体和和曲轴箱组曲轴箱组、活塞连杆组活塞连杆组、曲轴飞轮组曲轴飞轮组组成组成汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修29二、配气机构二、配气机构作用：作用：根据发动机的工作顺序和工作根据发动机的工作顺序和工作过程，过程，定时定时开启开启和和关闭关闭进气门和排气进气门和排气门

21、，使可燃混合气或空气进入气缸，门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现并使废气从气缸内排出，实现换气过换气过程程。组成：组成：气门组、气门组、气门传动组、气门传动组、气门驱动组气门驱动组等等 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修30三、燃料供给系统三、燃料供给系统作用：作用：a、汽油机：汽油机：根据发动机的要求，配制根据发动机的要求，配制出一定出一定数量数量和和浓度浓度的的混合气混合气，供入气缸，并将，供入气缸，并将燃烧后的燃烧后的废气废气从气缸内排出到大气中去；从气缸内排出到大气中去；组成：组成：油箱、油箱、油泵、油泵、燃油滤清器、燃油滤清器、化油化油器器、喷油器喷油器等等b、柴油机：、柴油机：把把柴油柴油和和空空气气分别供入气缸，在燃烧分别供入气缸，在燃烧室内形成室内形成混合气混合气并燃烧，并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。最后将燃烧后的废气排出。 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修31作用：作用：向作相对运动向作相对运动的零件表面输送的零件表面输送定量定量的的清洁