第一章发动机总论

1、第一节第一节 汽车发动机的类型及工作原理汽车发动机的类型及工作原理 一、发动机的类型 分类分类 内燃机的分类方法很多，按照不同的内燃机的分类方法很多，按照不同的 分类方法可以把内燃机分成不同的类型，分类方法可以把内燃机分成不同的类型， 下面让我们来看看内燃机是怎样分类的：下面让我们来看看内燃机是怎样分类的： （1）按照所用燃料分类）按照所用燃料分类 内燃机按照所使用燃料的不同可以分为内燃机按照所使用燃料的不同可以分为 汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的 内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃 料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴料的内燃机称为

2、柴油机。汽油机与柴 油机比较各有特点；汽油机转速高，油机比较各有特点；汽油机转速高， 质量小，噪音小，起动容易，制造成质量小，噪音小，起动容易，制造成 本低；柴油机压缩比大，热效率高，本低；柴油机压缩比大，热效率高， 经济性能和排放性能都比汽油机好。经济性能和排放性能都比汽油机好。 （2） 按照行程分类按照行程分类 内燃机按照完成一个工作循环所需的行程内燃机按照完成一个工作循环所需的行程 数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。 把曲轴转两圈把曲轴转两圈(720)，活塞在气缸内上下往，活塞在气缸内上下往 复运动四个行程，完成一个工作循环的内复运动四个行程，完成一

3、个工作循环的内 燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈 (360)，活塞在气缸内上下往复运动两个行，活塞在气缸内上下往复运动两个行 程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行 程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内 燃机。燃机。 （3）按照冷却方式分类）按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发 动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在 气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷 却液作为

4、冷却介质进行冷却的；而风冷发却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发 动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面 散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却 的。水冷发动机冷却均匀，工作可的。水冷发动机冷却均匀，工作可k，冷却，冷却 效果好，被广泛地应用于现代车用发动机效果好，被广泛地应用于现代车用发动机 。 （5）按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分内燃机按照气缸排列方式不同可以分 为单列式和双列式。单列式发动机的为单列式和双列式。单列式发动机的 各个气缸排成一列，一般是垂直布置各个气缸排成一列，一般是垂直布置 的，但

5、为了降低高度，有时也把气缸的，但为了降低高度，有时也把气缸 布置成倾斜的甚至水平的；双列式发布置成倾斜的甚至水平的；双列式发 动机把气缸排成两列，两列之间的夹动机把气缸排成两列，两列之间的夹 角角180(一般为一般为90)称为称为v型发动机，型发动机， 若两列之间的夹角若两列之间的夹角=180称为对置式发称为对置式发 动机动机 水平对置式 型发动机 按照进气系统是否采用增压方式分类 内燃机按照进气系统是否采用 增压方式可以分为自然吸气(非 增压)式发动机和强制进气(增压 式)发动机。汽油机常采用自然 吸气式；柴油机为了提高功率 有采用增压式的 （7）：按照是否电喷分类 （8）：按照喷油位置的分

6、类 二，四冲程发动机的工作原理 6缸以下的发动机汽缸多为单排直列方式， 少数6缸发动机也有直列方式的。直列式发 动机结构简单，价格便宜，缺点是发动机 高度较高，长度较长。 直列四缸发动机工作原理动画 V型六缸发动机工作原理动画 V型发动机将所有汽缸分成两组，两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起，可型发动机将所有汽缸分成两组，两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起，可 以抵消一部分振动，从侧面看汽缸呈以抵消一部分振动，从侧面看汽缸呈V字形，故称字形，故称V型发动机。型发动机。V型发动机运型发动机运 转比较平稳，振动与噪声较小，高度较低，长度较短，能为驾乘舱留出更大转比较平稳，振动与噪声较小，高度较低，

7、长度较短，能为驾乘舱留出更大 的空间，缺点是必须使用两个汽缸盖，结构相对复杂，价格也较贵。中高级的空间，缺点是必须使用两个汽缸盖，结构相对复杂，价格也较贵。中高级 轿车上普遍采用轿车上普遍采用V6发动机。发动机。V型发动机的汽缸数一般为型发动机的汽缸数一般为6、8、10、12、16。 据说，有的汽车公司还有据说，有的汽车公司还有V5、V7、V11等非对称式等非对称式V型发动机。型发动机。 水平对置发动机工作原理动画 水平对置发动机一般安装在整车的中心线上，活塞平均分布在曲轴水平对置发动机一般安装在整车的中心线上，活塞平均分布在曲轴 两侧，在水平方向上左右运动，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大两侧

8、，在水平方向上左右运动，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大 大降低车辆运行中的振动，减少噪音，发动机转速得到很大提升，大降低车辆运行中的振动，减少噪音，发动机转速得到很大提升， 油耗较低，并使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降油耗较低，并使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降 低，车辆行驶更加平稳，适合运动型轿车或跑车。缺点是润滑系统低，车辆行驶更加平稳，适合运动型轿车或跑车。缺点是润滑系统 不太理想，技术要求很高，冷却系统也要求很严格，制造成本比不太理想，技术要求很高，冷却系统也要求很严格，制造成本比V 型发动机更高型发动机更高。 2.发动机术语：发动机术语： （1）上止点与下

9、止点：活塞运动到气缸最顶端所对 应的点为上止点，活塞运动到气缸最底端所对应 的点为下止点。 （2）活塞行程：上下止点间的距离称作活塞行程。 用S表示。单位为mm。 （3）曲柄半径：曲柄旋转成圆直径的一半。用r表 示，单位为mm。 （4）缸径：气缸的直径。用字母D表示，单位为mm。 （5）燃烧室容积：用字母 表示，单位 L。 （6）发动机的排量：气缸的 排量（工作容积）用V 表示。 （7）气缸总容积：用V a 表示，它是燃烧室容积和气缸 工作容积之和。 （8）压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。 汽油机压缩比一般在611之间，柴油机压缩比一般在 1622之间 Ve a 2 2 4 10 D Vh

10、s a 3.四冲程汽油机工作原理 发动机是汽车的动力源，发动机工作的基本原理是将 燃料燃烧的热能转化为机械能。 四冲程发动机每完成一次能量转换必须经过四个连续的工作 行程：吸气行程、压缩行程、作功行程、排气行程。 能量转换的一个过程中曲轴转动两圈，进排气门各开闭一次 （1）吸气行程：进气门打开，曲轴带动活塞下行，气缸 内空间变大形成真空，将混合气体从进气门吸入气缸 中。 （2）压缩行程：进排气门均关闭，曲轴带动活塞上行， 将气体压缩在狭小的燃烧室内。 （3）作功行程：进排气门仍关闭，当活塞接近上止点时 ，火花塞点燃混合气，气体膨胀推动活塞下行，活塞 推动曲轴旋转，完成热能向机械能的转换。 （4

11、）排气行程：排气门打开，曲轴带动活塞 上行，将燃烧生成的废气排出气缸。 4.四冲程汽油机与柴油机工作循环比较表四冲程汽油机与柴油机工作循环比较表 主要区别（两者相对比较）主要区别（两者相对比较）汽油机汽油机柴油机柴油机 工作原理工作原理 进气行程进气行程吸入气缸的是可燃混 合气 吸入气缸的是纯空气 压缩行程压缩行程压缩的是混合气、压 力较小，温度较低 压缩的是纯空气，压力较 大，温度较高 作功行程作功行程压缩行程末，火花塞 点燃混合气体，压力 较低，温度较高。 压缩行程末，高压燃油雾 状喷入高温高压空气中自 行燃烧（压然）；压力较 大，温度较低 排气行程排气行程 基本相同基本相同 第二节第二节

12、 发动机的总体构造发动机的总体构造 一、基本构造： 发动机的基本构造主要有两大机构和六大系统。 （1) 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 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零件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零件 。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活 塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运 动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排

13、气行程中，飞轮释 放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 2021-7-1 一、机体及曲柄连杆机构 （2) 配气机构 配气机构的功用是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。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一 般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 （3) 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

14、燃烧室内形成混合气并燃烧 ，最后将燃烧后的废气排出。 （4) 润滑系统润滑系统 润滑系的功用是润滑系的功用是 向作相对运动的零件表向作相对运动的零件表 面输送定量的清洁润滑面输送定量的清洁润滑 油，以实现液体摩擦，油，以实现液体摩擦， 减小摩擦阻力，减轻机减小摩擦阻力，减轻机 件的磨损。并对零件表件的磨损。并对零件表 面进行清洗和冷却。润面进行清洗和冷却。润 滑系通常由润滑油道、滑系通常由润滑油道、 机油泵、机油滤清器和机油泵、机油滤清器和 一些阀门等组成。一些阀门等组成。 （5) 冷却系统冷却系统 冷却系的功用冷却系的功用 是将受热零件吸收是将受热零件吸收 的部分热量及时散的部分热量及时散

15、发出去，保证发动发出去，保证发动 机在最适宜的温度机在最适宜的温度 状态下工作。水冷状态下工作。水冷 发动机的冷却系通发动机的冷却系通 常由冷却水套、水泵、常由冷却水套、水泵、 风扇、水箱、节温器等组成风扇、水箱、节温器等组成。 6) 点火系统点火系统 在汽油机中，气缸在汽油机中，气缸 内的可燃混合气是靠内的可燃混合气是靠 电火花点燃的，为此在电火花点燃的，为此在 汽油机的气缸盖上装有汽油机的气缸盖上装有 火花塞，火花塞头部伸火花塞，火花塞头部伸 入燃烧室内。能够按时在入燃烧室内。能够按时在 火花塞电极间产生电火花火花塞电极间产生电火花 的全部设备称为点火系，点的全部设备称为点火系，点 火系通

16、常由蓄电池、发火系通常由蓄电池、发 电机、分电器、点火线圈和电机、分电器、点火线圈和 火花塞等组成。火花塞等组成。 （7) 起动系统 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。 （8）电子控制系：主）电子控制系：主 要由控制单元（微要由控制单元（微 电脑）、传感器和执电脑）、传感器和执 行器组成。控制

17、单元行器组成。控制单元 通过各路信号收集处通过各路信号收集处 理后，控制喷油嘴的理后，控制喷油嘴的 喷油和各缸点火。喷油和各缸点火。 二、其他发动机二、其他发动机 1、化油器式发动机： 化油器式发动机具有 两大机构五大系统 （没有电子控制系）。 其燃料供给主要部件是 化油器，采用的机械膜 片式油泵安置在气缸体一 侧，由中间轴驱动。在 真空作用下，化油器中空气 汽油进行混合形成混合气体。 2、柴油发动机、柴油发动机 柴油发动机具有两大机构 四大系统（？）。其燃料 供给系主要由柴油箱、输 油泵、柴油滤清器、喷油泵、 喷油器等组成。其中喷油泵 是核心部件，担负着将低压 由变成高压油的任务，当空 气在气缸中被压缩后，高压 油由喷油嘴直接喷入气缸， 雾状柴油在高压下自行燃烧。 第三节第三节 发动机主要性能指标与编号规则发动机主要性能指标与编号规则 一、国产发动机型号编制规则 内燃机型号由首部、中部、后部和尾部组成。各部含义如下 二、发动机主要性能指标 发动机主要性能指标包括动力性指标和经济性指标 1.有效转矩：发动机曲轴对外输出的转矩， 用 表示，单位N.m。评价 动力性指标，可用测功器测得。 2.有效功率：发动机对外输出的功率用 表示，单位kW。发动机铭牌上 标明的功率为标定功率，用来评价动力