第一章汽车发动机的工作原理及总体构造发动机概述发动机的总体

第一章汽车发动机的工作原理及总体构造发动机概述发动机的总体构造及基本术语往复活塞式内燃机的工作原理发动机的性能指标发动机的编号规则一、发动机概述（一）发动机的概念：将某种能量转变为机械能的装置，称为发动机。将热能转变为机械能的发动机为热力发动机，简称热机。热机内燃机

活塞式燃气轮式外燃机蒸汽机热气机等汽车上的发动机属于活塞式内燃机（二）车用内燃机的分类按活塞行程四冲程发动机二冲程发动机按所用燃料汽油发电机柴油发动机按气缸排列方式直列式V型平卧式

按气缸数单缸发动机多缸发动机按活塞运动方式往复活塞式发动机旋转活塞式发动机按冷却方式水冷发动机风冷发动机二、发动机总体构造及基本术语（一）总体构造：

两大机构五大系统两大机构：曲柄连杆机构、配气机构五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系注意：柴油机没有点火系。两大机构之－－曲柄连杆机构作用：1）将燃料燃烧时产生的气体压力能转变为曲轴的转矩；2）活塞往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。组成：由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。两大机构之－－配气机构作用：

使新气及时充入气缸并及时将废气从气缸中排出。组成：它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成五大系统之－－冷却系作用：保证发动机正常工作温度。组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。五大系统之－－润滑系作用：润滑、冷却、清洗、密封防腐等。组成：由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。五大系统之－－燃料系（汽油车）作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧后排出废气。组成：化油器式的由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、滤清器等组成。

五大系统之－－燃料系（柴油车）作用：向气缸内供应纯空气并在规定时刻向气缸内喷入柴油，燃烧后排出废气。组成：由燃油箱、喷油泵、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。五大系统之－－点火系作用：按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。组成：由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。五大系统之－－起动系作用：使静止的发动机起动。组成：由起动机及附属装置组成。（二）汽车发动机的基本构造及术语上止点下止点活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(Vh)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)压缩比（ε）压缩比表示进入气缸气体被压缩的程度三、往复活塞式内燃机的工作原理

（一）四冲程汽油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程1.进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度320~380

K压力0.08~0.09MPa大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。2.压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力0.8~1.5MPa3.作功行程进气门关闭排气门关闭瞬时最高：温度2200~2800K压力3~6.5MPa作功终了：温度1200~1500K，压力0.35~0.5MPaPVracZb上止点下止点示功图活塞4.排气行程PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点进气门关闭排气门打开活塞温度900~1100K压力0.105~0.12MPa残余废气a

状态行程温度(K)压力（MP）进气行程320~3800.08~0.09压缩行程600~8000.8~1.5作功行程2200~2800(瞬时最高)1200~1500(作功终了)3~6.5(瞬时最高)0.35~0.5(作功终了)排气行程900~11000.105~0.125汽油机工作时各行程状态参数（二）四冲程柴油机的工作原理喷油器吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度310~340K压力0.085~0.095MPa温度750~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力6~9MPa温度700~900K压力0.105~0.12MPa终了：1000~1200K压力0.2~0.5MPa

状态行程温度(K)压力（MP）进气行程310~3400.085~0.095压缩行程750~10003~5作功行程1800~2200(瞬时最高)1000~1200(作功终了)6~9(瞬时最高)0.2~0.5(作功终了)排气行程700~90003105~0.12柴油机工作时各行程状态参数四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环当中有什么异同之处呢？相同：每个工作循环中曲轴都转两周，每一行程曲轴都转半周。只有在作功行程产生动力。不同点：

汽油机柴油机汽油与空气在缸外混合，吸进气缸的是可燃混合气吸进气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油自燃有点火系无点火系无喷油器有喷油器（三）二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构（四）二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门二冲程发动机和四冲程发动机相比有何优缺点？1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。四、发动机的性能指标一、发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。发动机的主要性能指标有：动力性能指标，经济性能指标和排放性能指标（环境指标）。

（一）动力性能指标——动力性能指标指曲轴对外作功能力的指标，包括有效扭矩、有效功率和发动机转速。1、有效扭矩Te

（N.M）

：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Te表示，单位为N·m。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。

3、有效功率Pe

（KW）

：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。

计算式：Pe＝Te*2пn/60*10-3＝Te*n/95502、发动机转速n（r/min）：指发动机曲轴每分钟的转数，单位为r/min。发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定汽车发动机应能在额定工况下连续运行300～1000小时。

（二）经济性能指标通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能。燃油消耗率是指发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量(以g为单位)，燃油消耗率通常用ge表示，其单位为g/kW·h，计算公式如下

ge＝1000GT/Pe

（g/KW.h）式中：GT－每小时的燃油消耗量，kg/h；

Pe－有效功率，kW。（三）排放性能（环境指标）排放性能指标包括排气品质、噪声水平。二、发动机的速度特性（一）定义1、发动机特性：发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机的特性。2、发动机的速度特性：发动机油门开度不变，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。3、发动机的外特性：发动机油门全开，发动机的性能指标（如发动机的功率、转矩、有效燃油消耗率等）随着曲轴转速变化的规律。又称为发动机的总功率特性。（二）发动机外特性曲线。分析：此特性代表了发动机所具有的最高动力性能。1、可以从此曲线上找出发动机所能发出的最高功率和最高转矩及其相应转速。2、最高转矩和最高功率所对应的转速不同。3、发动机的最低燃油消耗率并不是出现在最高功率或最高转矩对应的转速下，此说明发动机的最高动力性与最好经济性不能兼得。最低燃油消耗率所对应的转速介于最高功率和转矩对应的转速之