汽车发动机的工作原理(图解)

1、发动机的基本构造及原理发动机的基本构造及原理鸿发别克售后鸿发别克售后2014.06.04LV-NING发动机的总体构造发动机的总体构造两大机构两大机构曲柄连杆机构：进行热功转换。曲柄连杆机构：进行热功转换。 配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。五大系统：五大系统：燃料供给系：向气缸供给汽油与空气混合的混合气。燃料供给系：向气缸供给汽油与空气混合的混合气。点火系：在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花点火系：在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花以点燃混合气。以点燃混合气。冷却系：降低气缸及高温部件的高温

2、，是发动机保持正常的工作温度。冷却系：降低气缸及高温部件的高温，是发动机保持正常的工作温度。润滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。润滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。起动系：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧做功所需的条件。起动系：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧做功所需的条件。曲柄连杆机构曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成机实现工作循环，完成能量转换的主要部件。能量转换的主要部件。他是由机体组、活塞连他是由机体组、活塞连杆组合曲轴飞轮组的组杆组合曲轴飞轮组的组成。在做功行程中，活成。在做功行程中，活塞承受燃气压力在气缸塞承受燃气压力在气缸内作直

3、线运动，通过连内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转放能量又把曲轴的旋转运动转换成活塞的直线运动转换成活塞的直线运动。运动。配气机构配气机构配气机构由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等，功能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。发动机的缸体：发动机的缸体：内

4、部有许多发动机的工作内部有许多发动机的工作零件零件不同的发动机设计方案有不同的发动机设计方案有不同的发动机缸体结构不同的发动机缸体结构一般的结构变化（缸体的一般的结构变化（缸体的结构形式）有：直列式发结构形式）有：直列式发动机动机 V形发动机形发动机 W形发形发动机动机活塞：活塞：在气缸内上下运动在气缸内上下运动必须能够承受燃烧过程产必须能够承受燃烧过程产生的作用和温度生的作用和温度活塞环：活塞环：1提供了在活塞提供了在活塞外侧面与气缸之间的密封外侧面与气缸之间的密封2吧空气吧空气/燃油混合气体与燃油混合气体与曲轴箱中的润滑油分隔开曲轴箱中的润滑油分隔开连杆组件吧活塞与曲轴链连杆组件吧活塞与曲

5、轴链接起来接起来轴承轴承位于连杆、曲轴主轴颈和位于连杆、曲轴主轴颈和凸轮轴的轴颈处凸轮轴的轴颈处注意：轴颈是精密加工过的表注意：轴颈是精密加工过的表面，轴承室套在其上的。面，轴承室套在其上的。曲轴：曲轴：连杆是连接在曲轴的轴颈上连杆是连接在曲轴的轴颈上轴颈是偏置的，允许活塞在气缸中上下运动轴颈是偏置的，允许活塞在气缸中上下运动连接到活塞和挠性板或者是飞轮上连接到活塞和挠性板或者是飞轮上活塞上下运动带动曲轴转动活塞上下运动带动曲轴转动转动挠性板或者飞轮，取决于车辆上装备的是手动变速器还是自动变速转动挠性板或者飞轮，取决于车辆上装备的是手动变速器还是自动变速器器扭减器：扭减器：位于曲轴的前端位于曲

6、轴的前端用于缓冲曲轴的振动用于缓冲曲轴的振动通常是与挠性板或者飞轮一起工作来平衡发动机的转通常是与挠性板或者飞轮一起工作来平衡发动机的转动动挠性板和飞轮：是是一块平面的圆盘，当曲轴转动一块平面的圆盘，当曲轴转动时它就时它就一起旋转一起旋转转动的圆盘的重量可以使曲轴的运动变得更加平稳转动的圆盘的重量可以使曲轴的运动变得更加平稳自动变速器使用挠性板自动变速器使用挠性板手动变速器使用飞轮气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以热困难，因此

7、气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。气门的构造及作用气门的构造及作用工作条件工作条件气门的材料气门的材料进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬

8、钢等。排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。每缸气门数每缸气门数一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大径比排气门大1530，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气

9、门发动现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多机为数最多。五大系统五大系统燃油供给系统燃油供给系统的功能是根据发动燃油供给系统的功能是根据发动机的要求，配置出一定数量和浓机的要求，配置出一定数量和浓度的可燃混合气，均匀的分配到度的可燃混合气，均匀的分配到各个气缸中，并汇集各个气缸燃各个气缸中，并汇集各个气缸燃烧后的废气，从消声器中排出。烧后的废气，从消声器中排出。润滑系统润滑系统润滑系统的功能是向作相向运动润滑系统的功能是向作相向运动的零件表面输送定量的清洁润滑的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机

10、件的磨损，并对零阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洁和冷却。润滑系件表面进行清洁和冷却。润滑系统由润滑油道、机油泵、机油滤统由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门的组成。清器和一些阀门的组成。五大系统五大系统冷却系统冷却系统点火系统点火系统冷却系统的功能是将受热零件吸收冷却系统的功能是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发的部分热量及时散发出去，保证发动机在适宜的温度状态下工作。水动机在适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由冷却水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成组成在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃

11、的为此在汽缸盖上装有火花在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的为此在汽缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。点火系统的功能是定时在火花塞电极间产生电塞，火花塞头部伸入燃烧室内。点火系统的功能是定时在火花塞电极间产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈火花，点燃气缸内的可燃混合气。点火系统通常由蓄电池、发电机、点火线圈、高压线、火花塞等。高压线、火花塞等。五大系统五大系统启动系统启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，是活塞作往复运动，同时使气缸内的可燃混合气做功，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

12、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，称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。一四冲程汽油机的工作原理1、进气行程、进气行程2、压缩行程、压缩行程3、作功行程、作功行程4、排气行程、排气行程1进气行程进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度40-107 压力7590 kPa作用：作用： 吸入混合气吸入混合气过程：过程： 活塞在曲轴的带动下由上活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，气门开启，排气门关闭，曲轴转动曲轴转动180180。在活塞移。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐动过程中，汽

13、缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力降增大，汽缸内气体压力降低，汽缸内形成一定的真低，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形并在汽缸内进一步混合形成可燃混合成可燃混合气气 。2压缩行程压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞温度327-427 压力6001500 kPa作用：作用： 压缩混合气，为燃烧创造压缩混合气，为燃烧创造条件条件过程：过程： 压缩冲程时，进、排气门压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动向上止点运动，曲轴转动180180。活塞上移时，工。活塞上移

14、时，工作容积逐渐缩小，缸内混作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度合气受压缩后压力和温度不断升高不断升高。3作功行程作功行程进气门关闭排气门关闭活塞瞬时最高：温度1927-2527， 压力35MPa作用：作用： 燃烧高温高压气体膨胀做功燃烧高温高压气体膨胀做功过程：过程： 当活塞接近上止点时，由当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高高温高力和温度迅速提高高温高压的燃气推动活塞从上止压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构

15、对外输出机曲柄连杆机构对外输出机械能械能。4 排气行程排气行程进气门关闭排气门打开活塞温度627-827 压力105125 kPa残余废气作用：作用： 排出膨胀做功后的废气排出膨胀做功后的废气过程：过程： 排气门开启，进气门仍然排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动止点运动，曲轴转动180180。排气门开启时，。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气的排挤作用向缸外排气 发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作

16、发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作循环。一个接一个的工作循环，维持了发动机的连续运转。循环。一个接一个的工作循环，维持了发动机的连续运转。通过汽车底盘传出动力，驱动汽车行驶。通过汽车底盘传出动力，驱动汽车行驶。在一个工作循环过程中，活塞在上下止点之间往复运动四个在一个工作循环过程中，活塞在上下止点之间往复运动四个冲程，曲轴转两周（冲程，曲轴转两周（720度），每个冲程曲轴度），每个冲程曲轴180度。度。四个冲程中只有作功冲程产生动力，其他三个冲程是做功冲四个冲程中只有作功冲程产生动力，其他三个冲程是做功冲程的准备冲程。程的准备冲程。在整个循环过程中，进排气门各打开一次。进气和做功冲程在整个循环过程中，进排气门各打开一次。进气和做功冲程活塞都是由上止点到下止点。压缩和排气冲程活塞都是由下活塞都是由上止点到下止点。压缩和排气冲程活塞都是由下止点移动到上止点。止点移动到上止点。燃烧过程燃烧过程燃烧过程燃烧过程混合气稀混合气稀：燃油太少 多余的氧气就会在