第1章发动机工作原理和总体构造课件

第一章发动机的工作原理和总体构造发动机的分类四冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理内燃机的的总体结构发动机的性能指标与特性内燃机的编码规则第一章发动机的工作原理和总体构造发动机的分类第一节汽车发动机的类型一、热机：将热能转化为机械能的发动机，称为热力发动机（简称热机），其中的热能是燃料燃烧所产生的。

1、内燃机：直接以燃烧产物为工质

结构紧凑、体积小、质量轻、易起动

2、外燃机

二、内燃机的分类：第一节汽车发动机的类型

汽油机和柴油机

气体燃料代用燃料1按照燃料分类汽油机和柴油机1按照燃料分类2按照冷却方式2按照冷却方式3按气缸排列方式：直列式v型水平对置3按气缸排列方式：直列式4按进气是否增压：4按进气是否增压：5按照气缸数目：单缸发动机多缸发动机5按照气缸数目：单缸发动机

6、按照行程分类：四行(冲)程和二行程6、按照行程分类：四行(冲)程和二行程小结：水冷、四冲程往复活塞式内燃机

1、汽油机：轿车和轻型客、货车

2、柴油机：大客车、重型货车

轿车和轻型客、货车有使用柴油机的趋势尤其是增压柴油机。小结：水冷、四冲程往复活塞式内燃机第二节：四冲程发动机的工作原理

发动机的基本结构及基本术语四冲程汽油机的工作原理四冲程柴油机工作原理第二节：四冲程发动机的工作原理发动机的基本结构及基本

1、气缸

2、气缸盖

3、曲轴箱

4、曲柄连杆机构活塞、连杆曲柄、飞轮1、基本结构1、气缸1、基本结构2、发动机基本术语1)上止点

TDC2)下止点

BDC3)活塞行程

S

S=2RR:曲柄半径2、发动机基本术语1)上止点TDC4)气缸工作容积：

5)燃烧室容积

Vc6)气缸总容积:Va=Vs+Vc4)气缸工作容积：

7)发动机排量

:所有汽缸工作容积的总和

8)压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。

9)工作循环：由进气、压缩、作功和排气组成的周而复始的过程10)工况：某一时刻的运行状况。由(Pe、n)决定11)负荷率:在转速n一定的前提下，7)发动机排量:所有汽缸工作容积的总和二四行程汽油机的工作原理

进气、压缩、作功和排气行程的顺序循环反复进行的(单缸汽油机的工作过程)二四行程汽油机的工作原理进气、压缩、作功和排气行程在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。示功图：r→aPa：0.075～0.09MPaTa：370～400K工质：吸入可燃混合气

(空气+汽油)1进气行程:进气门开，排气门关P—V图在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影2压缩行程示功图：a→cVa→VcPa：0.6～1.2MPaTa：600～700K压缩比:ε＝6～10爆燃:

末端混合气的自燃表面点火:

炽热表面点燃混合气进气门关，排气门关2压缩行程示功图：a→cVa→Vc进气门关，排气3作功行程：接近上止点时：点燃示功图：c→Z→bPZ：3～5MPaTZ：2200～2800KPb：0.3～0.5MPaTb：1300～1600K（膨胀）进、排气门关3作功行程：接近上止点时：点燃（膨胀）进、排气门关4排气行程:示功图：b→rPr：0.105～0.12MPaTr：900～1200K残余废气：进气门关，排气门开4排气行程:示功图：b→r进气门关，排气门开在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。进气行程:

进气门开，排气门关示功图：r→aPa：0.085～0.095MPaTa：310～340K工质：吸入纯空气P—V图三、四行程柴油机工作原理在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影2柴油机压缩行程进气门关，排气门关示功图：a→cVa→VcPc：3.5～4.5MPaTc：750～1000K压缩比:

ε＝16～222柴油机压缩行程进气门关，排气门关3柴油机作功行程：进、排气门关闭接近上止点时：喷油压燃示功图：c→Z→bPZ：6～9MPaTZ：2000～2500KPb：0.2～0.5MPaTb：1000～1200K3柴油机作功行程：进、排气门关闭4柴油机排气行程:进气门关，排气门开示功图：b→rPr：0.105～0.12MPaTr：700～900K4柴油机排气行程:进气门关，排气门开5柴油机与汽油机的比较工作过程:柴油机:ε高性能:

汽油机：转速高、质量小、噪音低、易起动、成本低；油耗高、排气污染高柴油机：油耗低20-30%，排气污染低应用:1)汽油机：轿车和轻型客、货车

2)柴油机：大客车、重型货车

轿车和轻型客、货车有使用柴油机的趋势尤其是增压柴油机。

5柴油机与汽油机的比较工作过程:柴油机:ε高6单缸机与多缸机单缸机：曲轴转速不均匀，飞轮转动惯量大多缸机:单击上图放映

4缸、6缸、V8、

V12

6单缸机与多缸机单缸机：曲轴转速不均匀，飞轮转动惯量大第三节：二冲程发动机的工作原理一、二行程汽油机的工作原理:工作过程图曲轴箱换气式：进气孔1、排气孔2和扫气孔3。第三节：二冲程发动机的工作原理一、二行程汽油机的工作原理1第一行程扫气：d→h额外排气：h→a压缩：a→c1第一行程扫气：d→h2第二行程作功：c→z→b排气：b→f扫气：f→dPb：0.3～0.6MPab→d→a:130ﾟ～150ﾟ2第二行程作功：c→z→b二冲程与四冲程的比较优点：

1)理论上，功率是四冲程的2倍;2)作功频率高，运转平稳均匀;3)结构简单，使用方便。缺点：

1)实际上，功率是四冲程的1.5～1.6倍;2)燃油耗高;3)排气污染高。二冲程与四冲程的比较优点：二、二行程柴油机工作原理

二、二行程柴油机工作原理第四节发动机的总体构造(1)机体组功用：各机构、各系统的装配基体或组成部分。组成：气缸盖、气缸体和油底壳等第四节发动机的总体构造(1)机体组功用：将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，完成动力输出。组成：由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组等组成。

（2）曲柄连杆机构功用：将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，完成动力输出。(3)配气机构功用:根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。组成:气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

(3)配气机构功用:根据发动机的工作顺序和工作过程，定时(4)燃料供给系统功用:

1、汽油机：根据要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并从气缸内排出将燃烧后的废气；

2、柴油机：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。(4)燃料供给系统功用:(4)润滑系统功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体润滑，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。组成：润滑油道、机油泵、机油滤清器和限压阀等。(4)润滑系统功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润(5)冷却系统功用：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。组成：冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。(5)冷却系统功用：将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，(7)点火系统功用:

在规定时刻点燃气缸内被压缩的混合气。组成：由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。(7)点火系统功用:在规定时刻点燃气缸内被压缩的混合气(8)起动系统功用：起动发动机并转入自行运转。组成：起动机及附属装置。(8)起动系统功用：起动发动机并转入自行运转。汽油机：由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机：由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。汽油机与柴油机的结构特点汽油机：汽油机与柴油机的结构特点第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第五节、发动机主要性能指标和特性发动机的性能指标：用来衡量发动机性能好坏的标准。主要性能指标有：动力性能、经济性能和运转性能指标。一、动力性能指标：对外作功能力的指标，Ttq、Pe、n

1、有效扭矩Ttq

：发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，单位：N·m。

2、有效功率Pe

：指发动机通过飞轮对外输出的功率，单位：kW。第五节、发动机主要性能指标和特性发动机的性能指标：用来衡量发二、经济性能指标

燃油消耗率be：发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量，单位为g/(kW·h)。

式中：B－每小时的燃油消耗量，kg/h；

Pe

－有效功率，kW。有效燃油消耗率越小，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。二、经济性能指标燃油消耗率be：发动机每发出1kW有三、运转性能指标1、排气品质：污染物：CO，HC，NOX和颗粒2、噪音3、起动性能三、运转性能指标1、排气品质：四、发动机的速度特性

1、定义：当燃料供给调节机构位置固定不变时，发动机的性能参数（Ttq，Pe，be）随转速改变而变化的曲线，称为速度特性曲线。当燃料供给调节机构位置达到最大时得到的特性称发动机外特性；燃料供给调节机构其他位置下得到的特性称为部分特性。

2、最大功率点最大转矩点

四、发动机的速度特性1、定义：当燃料供给调节机构位置固定不五、发动机工作状况运转状态或工作状况（简称发动机工况）。

负荷。

五、发动机工作状况运转状态或工作状况六、发动机编号规则1、名称和型号名称：按所使用的燃料命名，如汽油机、柴油机、煤气机等。

型号：由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。2、内燃机型号由四部分组成：首部：为产品系列符号、换代标志符号和企业代号中部：由缸数、冲程、气缸排列形式和缸径等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示六、发动机编号规则1、名称和型号2.内燃机型号编制规则内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下：2.内燃机型号编制规则内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意3.型号编制举例

(1)汽油机

1E65F：单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型

4100Q-4：四缸，4，缸径100mm，水冷车用，第四种变型

CA6102：六缸，4，缸径102mm，水冷通用型，CA企业名称

8V100：八缸，4、缸径100mm，V型，水冷通用型

TJ376Q：三缸，4，缸径76mm，水冷车用，TJ企业名称

CA488：四缸，4，缸径88mm，水冷通用型，CA企业名称(2)柴油机

195：单缸，4，缸径95mm，水冷通用型

165F：单缸，4，缸径65mm，风冷通用型

6135Q：六缸，4，缸径135mm，水冷车用

X4105：四缸，4，缸径105mm，水冷通用型，X：系列代号3.型号编制举例(1)汽油机第一章发动机的工作原理和总体构造发动机的分类四冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理内燃机的的总体结构发动机的性能指标与特性内燃机的编码规则第一章发动机的工作原理和总体构造发动机的分类第一节汽车发动机的类型一、热机：将热能转化为机械能的发动机，称为热力发动机（简称热机），其中的热能是燃料燃烧所产生的。

1、内燃机：直接以燃烧产物为工质

结构紧凑、体积小、质量轻、易起动

2、外燃机

二、内燃机的分类：第一节汽车发动机的类型

汽油机和柴油机

气体燃料代用燃料1按照燃料分类汽油机和柴油机1按照燃料分类2按照冷却方式2按照冷却方式3按气缸排列方式：直列式v型水平对置3按气缸排列方式：直列式4按进气是否增压：4按进气是否增压：5按照气缸数目：单缸发动机多缸发动机5按照气缸数目：单缸发动机

6、按照行程分类：四行(冲)程和二行程6、按照行程分类：四行(冲)程和二行程小结：水冷、四冲程往复活塞式内燃机

1、汽油机：轿车和轻型客、货车

2、柴油机：大客车、重型货车

轿车和轻型客、货车有使用柴油机的趋势尤其是增压柴油机。小结：水冷、四冲程往复活塞式内燃机第二节：四冲程发动机的工作原理

发动机的基本结构及基本术语四冲程汽油机的工作原理四冲程柴油机工作原理第二节：四冲程发动机的工作原理发动机的基本结构及基本

1、气缸

2、气缸盖

3、曲轴箱

4、曲柄连杆机构活塞、连杆曲柄、飞轮1、基本结构1、气缸1、基本结构2、发动机基本术语1)上止点

TDC2)下止点

BDC3)活塞行程

S

S=2RR:曲柄半径2、发动机基本术语1)上止点TDC4)气缸工作容积：

5)燃烧室容积

Vc6)气缸总容积:Va=Vs+Vc4)气缸工作容积：

7)发动机排量

:所有汽缸工作容积的总和

8)压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。

9)工作循环：由进气、压缩、作功和排气组成的周而复始的过程10)工况：某一时刻的运行状况。由(Pe、n)决定11)负荷率:在转速n一定的前提下，7)发动机排量:所有汽缸工作容积的总和二四行程汽油机的工作原理

进气、压缩、作功和排气行程的顺序循环反复进行的(单缸汽油机的工作过程)二四行程汽油机的工作原理进气、压缩、作功和排气行程在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。示功图：r→aPa：0.075～0.09MPaTa：370～400K工质：吸入可燃混合气

(空气+汽油)1进气行程:进气门开，排气门关P—V图在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影2压缩行程示功图：a→cVa→VcPa：0.6～1.2MPaTa：600～700K压缩比:ε＝6～10爆燃:

末端混合气的自燃表面点火:

炽热表面点燃混合气进气门关，排气门关2压缩行程示功图：a→cVa→Vc进气门关，排气3作功行程：接近上止点时：点燃示功图：c→Z→bPZ：3～5MPaTZ：2200～2800KPb：0.3～0.5MPaTb：1300～1600K（膨胀）进、排气门关3作功行程：接近上止点时：点燃（膨胀）进、排气门关4排气行程:示功图：b→rPr：0.105～0.12MPaTr：900～1200K残余废气：进气门关，排气门开4排气行程:示功图：b→r进气门关，排气门开在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370～400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。进气行程:

进气门开，排气门关示功图：r→aPa：0.085～0.095MPaTa：310～340K工质：吸入纯空气P—V图三、四行程柴油机工作原理在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影2柴油机压缩行程进气门关，排气门关示功图：a→cVa→VcPc：3.5～4.5MPaTc：750～1000K压缩比:

ε＝16～222柴油机压缩行程进气门关，排气门关3柴油机作功行程：进、排气门关闭接近上止点时：喷油压燃示功图：c→Z→bPZ：6～9MPaTZ：2000～2500KPb：0.2～0.5MPaTb：1000～1200K3柴油机作功行程：进、排气门关闭4柴油机排气行程:进气门关，排气门开示功图：b→rPr：0.105～0.12MPaTr：700～900K4柴油机排气行程:进气门关，排气门开5柴油机与汽油机的比较工作过程:柴油机:ε高性能:

汽油机：转速高、质量小、噪音低、易起动、成本低；油耗高、排气污染高柴油机：油耗低20-30%，排气污染低应用:1)汽油机：轿车和轻型客、货车

2)柴油机：大客车、重型货车

轿车和轻型客、货车有使用柴油机的趋势尤其是增压柴油机。

5柴油机与汽油机的比较工作过程:柴油机:ε高6单缸机与多缸机单缸机：曲轴转速不均匀，飞轮转动惯量大多缸机:单击上图放映

4缸、6缸、V8、

V12

6单缸机与多缸机单缸机：曲轴转速不均匀，飞轮转动惯量大第三节：二冲程发动机的工作原理一、二行程汽油机的工作原理:工作过程图曲轴箱换气式：进气孔1、排气孔2和扫气孔3。第三节：二冲程发动机的工作原理一、二行程汽油机的工作原理1第一行程扫气：d→h额外排气：h→a压缩：a→c1第一行程扫气：d→h2第二行程作功：c→z→b排气：b→f扫气：f→dPb：0.3～0.6MPab→d→a:130ﾟ～150ﾟ2第二行程作功：c→z→b二冲程与四冲程的比较优点：

1)理论上，功率是四冲程的2倍;2)作功频率高，运转平稳均匀;3)结构简单，使用方便。缺点：

1)实际上，功率是四冲程的1.5～1.6倍;2)燃油耗高;3)排气污染高。二冲程与四冲程的比较优点：二、二行程柴油机工作原理

二、二行程柴油机工作原理第四节发动机的总体构造(1)机体组功用：各机构、各系统的装配基体或组成部分。组成：气缸盖、气缸体和油底壳等第四节发动机的总体构造(1)机体组功用：将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，完成动力输出。组成：由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组等组成。

（2）曲柄连杆机构功用：将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，完成动力输出。(3)配气机构功用:根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。组成:气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

(3)配气机构功用:根据发动机的工作顺序和工作过程，定时(4)燃料供给系统功用:

1、汽油机：根据要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并从气缸内排出将燃烧后的废气；

2、柴油机：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。(4)燃料供给系统功用:(4)润滑系统功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体润滑，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。组成：润滑油道、机油泵、机油滤清器和限压阀等。(4)润滑系统功用：向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润(5)冷却系统功用：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。组成：冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。(5)冷却系统功用：将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，(7)点火系统功用:

在规定时刻点燃气缸内被压缩的混合气。组成：由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。(7)点火系统功用:在规定时刻点燃气缸内被压缩的混合气(8)起动系统功用：起动发动机并转入自行运转。组成：起动机及附属装置。(8)起动系统功用：起动发动机并转入自行运转。汽油机：由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机：由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。汽油机与柴油机的结构特点汽油机：汽油机与柴油机的结构特点第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第1章发动机工作原理和总体构造课件第五节、发动机主要性能指标和特性发动机的性能指标：用来衡量发动机性能好坏的标准。主要性能指标有：动力性能、经济性能和运转性能指标。一、动力性能指标：对外作功能力的指标，Ttq、Pe、n

1、有效扭矩Ttq

：发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，单位：N·m。

2、有效功率Pe

：指发动机通过飞轮对外输出的功率，单位：kW。第五节、发动机主要性能指标和特性发动机的性能指标：用来衡量发二、经济性能指标

燃油消耗率be：发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量，单位为g/(kW·h)。