汽车发动机概述课件

汽车发动机概述汽车发动机概述1☞发动机简介☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机概述☞发动机简介☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机2☞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☞发动机的定义发动机是一种将燃料的化学能转变成机械能的机器3☞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☞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4□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5□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□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6☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机基础知识☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机7☞基本术语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。☞基本术语上止点活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最8上止点下止点活塞行程（S）上、下止点间的距离曲柄半径（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。上止点下止点活塞行程（S）上、下止点间的距离曲柄半径（R）与9气缸工作容积Vh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=πD2S/4×106

式中D——气缸直径,mm。燃烧室容积Vc气缸工作容积Vh活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的10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Va发动机排量(VL)：发动机所有气缸工作容积之和（L）。设发动机的气缸数为i，则

VL

=Vhi

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11气缸总容积压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积的比值，即

ε=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7~10，柴油机的压缩比为15~22。气缸总容积压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积的比值，即12☞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。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，曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环。进气行程压缩行程作功行程排气行程☞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13进气门开启排气门关闭活塞下行进气行程

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。进气门开启排气门关闭活塞下行进气行程14压缩行程

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600~1500kPa,温度600~800K,远高于汽油的点燃温度,很容易点燃。进气门关闭排气门关闭活塞上行压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞上行15作功行程

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。进气门关闭排气门关闭活塞下行作功行程进气门关闭排气门关闭活塞下行16排气行程

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，排气门关闭，排气行程结束。进气门关闭排气门开启活塞上行排气行程进气门关闭排气门开启活塞上行17☞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。

☞四冲程柴油机工作原理1.进气行程183.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。3.作功行程19

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☞汽油机与柴油机的主要区别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20☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机基础知识☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机21两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统起动系统点火系统润滑系统两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统起动22☞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。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（2）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☞曲柄连杆机构曲柄连杆机构是往复式内燃机中23☞配气机构配气机构的功用是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，按其功用都可分为气门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☞配气机构配气机构的功用是按照发动机每一气24☞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。燃料供给废气排出☞燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据25☞冷却系统冷却系的功用是将受热零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☞冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部26

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，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

☞润滑系统润滑、冷却、清洗发动机工作时，很多传动零件都是在很小的间隙27

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。☞点火系统火花塞产生电火花点燃混合气在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃28

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。起动系统的功用是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械能，起动发动机运转。☞起动系统转动曲轴带动活塞做往复运动要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用29☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机基础知识☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机30☞动力性指标☞经济性指标有效转矩发动机曲轴对外输出的转矩。有效功率发动机曲轴对外输出的功率。燃油消耗率发动机在lh内持续发出lKW有效功率所消耗的燃油量。燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。☞排放性能指标排放烟度、有害气体排放量、噪声等。☞动力性指标☞经济性指标有效转矩燃油消耗率☞排放31汽车发动机概述汽车发动机概述32☞发动机简介☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机概述☞发动机简介☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机33☞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☞发动机的定义发动机是一种将燃料的化学能转变成机械能的机器34☞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☞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35□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36□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□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37☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机基础知识☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机38☞基本术语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。☞基本术语上止点活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最39上止点下止点活塞行程（S）上、下止点间的距离曲柄半径（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。上止点下止点活塞行程（S）上、下止点间的距离曲柄半径（R）与40气缸工作容积Vh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=πD2S/4×106

式中D——气缸直径,mm。燃烧室容积Vc气缸工作容积Vh活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的41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Va发动机排量(VL)：发动机所有气缸工作容积之和（L）。设发动机的气缸数为i，则

VL

=Vhi

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42气缸总容积压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积的比值，即

ε=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7~10，柴油机的压缩比为15~22。气缸总容积压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积的比值，即43☞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。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，曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环。进气行程压缩行程作功行程排气行程☞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44进气门开启排气门关闭活塞下行进气行程

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。进气门开启排气门关闭活塞下行进气行程45压缩行程

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600~1500kPa,温度600~800K,远高于汽油的点燃温度,很容易点燃。进气门关闭排气门关闭活塞上行压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞上行46作功行程

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。进气门关闭排气门关闭活塞下行作功行程进气门关闭排气门关闭活塞下行47排气行程

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，排气门关闭，排气行程结束。进气门关闭排气门开启活塞上行排气行程进气门关闭排气门开启活塞上行48☞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。

☞四冲程柴油机工作原理1.进气行程493.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。3.作功行程50

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☞汽油机与柴油机的主要区别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51☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机的主要性能指标汽车发动机基础知识☞发动机概述☞四冲程发动机工作原理☞发动机的总体构造☞发动机52两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统起动系统点火系统润滑系统两大机构五大系统曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统冷却系统起动53☞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。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（2）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☞曲柄连杆机构曲柄连杆机构是往复式内燃机中54☞配气机构配气机构的功用是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，按其功用都可分为气门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☞配气机构配气机构的功用是按照发动机每一气55☞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。燃料供给废气排出☞燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据56☞冷却系统冷却系的功用是将受热零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☞冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部57

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