汽车发动机构造与维修

汽车发动机构造与维修第一章发动机概述主讲：陈晔二○一三年五月第1章发动机概述1.1发动机的分类1.2发动机总体构造及四冲程发动机的工作1.3基本术语及主要性能指标1.1发动机的分类知识目标：

掌握汽车发动机的分类方法及常见的车用发动机的类型。能力目标：

能简单叙述不同形式发动机的特点。思考：

中高档轿车车身后部的V6、V8字样的含义？

●汽车发动机主要采用内燃机，它是将燃料在汽缸内部燃烧产生的热能直接转换为机械能的动力机械。1.1.1按照使用的燃料分类

●特点：汽油机转速高，质量小，噪声小，启动容易；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。1.1.2按照冷却方式分类

●水冷发动机是利用在汽缸体和汽缸盖冷却水套中进行循环的冷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汽缸体与汽缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。

●特点：水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。1.1.3按照气缸数目分类

●可分为：单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个及两个以上气缸的发动机称为多缸发动机；如双缸、四缸、六缸、十二缸等都是多缸发动机。现代汽车采用四缸、六缸、八缸发动机。1.1.4按照气缸排列方式分类

●可分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。但为了降低高度，有时也把气缸布置成斜列的甚至水平的，这种发动机又称为直列发动机；双列式发动机把气缸排成两列，若两列之间的夹角小于180º则称为对置式发动机。V12缸汽油机V型与对置汽缸排列

V6缸柴油机

1.1.5按照工作行程分类

●内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两周（720º），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燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一周（360º），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冲程内燃机。汽车发动机广泛使用的是四冲程内燃机。

1.1.6按照进气系统是否采用增压方式分类

●可以分为：自然吸气式（非增压）式发动机和强制进气（增压式）式发动机。汽油机常采用自然吸气式，中高档轿车的汽油机和有些柴油机有的采用增压式。

总结按活塞运动方式分类往复活塞式发动机旋转活塞（三角转子）发动机按活塞行程数分类四行程发动机二行程发动机按着火方式分类点燃式发动机压燃式发动机按使用燃料种类分类液体燃料发动机气体燃料发动机多种燃料发动机按进气状态分类增压发动机非增压发动机按汽缸数分类单缸发动机多缸发动机按冷却方式分类风冷发动机水冷发动机按汽缸布置方式分类立式发动机卧式发动机直列式发动机V（W）形发动机对置式发动机斜置式发动机

作业

1、什么是内燃机？什么是外燃机？2、车用内燃机是怎样分类的？有哪些常见形式?1.2发动机的总体构造知识目标:1、掌握发动机的总体构造；2、掌握发动机各机构及系统的作用。能力目标：

能准确叙述汽油机和柴油机的总体结构。思考：装配柴油机的车辆（即柴油车）的故障一般比汽油车少，为什么？1.2.1四冲程发动机的基本工作原理活塞在气缸内往复四个行程（相当于曲轴旋转两周）完成一个工作循环的发动机，称为四冲程发动机。●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1.进气行程

进气行程将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合。开始形成可燃混合气，然后吸入气缸。

进气行程中，进气门开启，排气门关闭。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，活塞上方的气缸容积增大。从而气缸内压力降到大气压以下.即在气缸内造成真空吸力。这样.可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸.在这个过程中.曲轴转过了180º。由于进气系统有阻力，进气终了时气缸内气体压力约为0.075~0.09MPa。

流进气缸内的可燃混合气，因为与气缸壁、活塞顶等高温机件表面接触并与前一循环留下的高温残余废气混合，所以温度升高到370~400K。2.压缩行程

为使吸入缸内的混合气迅速燃烧，放出更多的热量，从而使发动机发出更大的功率，必须在混合气燃烧前对其进行压缩，使其容积变小、温度升高。为此，在进气终了时便立即进入压缩行程。在此行程中，进、排门均关闭，曲轴推动活塞定时由下止点向上止点移动一个行程。

压缩终了时，活塞到达上止点，混合气被压入活塞上方很小的燃烧室中。此时，混合气压力高达0.6~1.2MPa，温度可达600~700K。3.作功行程

作功行程在压缩行程接近终了时，火花塞产生电火花点燃混合气，此时进、排气门仍关闭。由于混合气的迅速燃烧，使缸内气体的温度和压力迅速升高，最高压力可达5~9MPa，最高温度可达2200~2800K。在高温高压气体的作用力推动下，活塞向下止点运动，活塞的下移通过连杆使曲轴旋转运动，产生转矩而作功。发动机至此完成了一次将热能转变为机械能的过程。通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外作功。作功终了时，压力降至0.3~0.5MP，温度则降为1300~1600K。此时曲轴又转过180º。4.排气行程

排气行程混合气燃烧后成为废气，应从气缸内排出，以便下一个工作循环得以进行。因此，当作功行程接近终了时，排气门打开，进气门仍关闭，因废气压力高于大气压而自动排出，此外，当活塞越过下止点上移时，还靠活塞的推挤作用强制排气。活塞到上止点附近时，排气行程结束。排气终了时，缸内压力约为0.105~0.115MPa，温度约为900~1200K。活塞活塞活塞活塞

四冲程汽油发动机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程370~40075~90kPa压缩行程600~700600~1500kPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1300~1600(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程900~1200105~115kPa

四冲程柴油机的工作原理

四冲程的柴油机(压燃式发动机)和汽油机一样，每个工作循环也经历进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。1.进气行程

进气行程它不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。2.压缩行程

压缩行程不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比高，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达3~5MPa，温度可达800~1000K。3.作功行程

作功行程此行程与汽油机有很大不同，在柴油机压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷人气缸内的高温

空气中，燃油迅速汽化并与空气形成混合气，由于此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约500K左右)，柴油便立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞下行作功。

此行程中，瞬时压力可达5~10MPa，瞬时温度可1800～2200K；作功行程终了时压力约为0.2~0.4MPa，温度约为1200~1500K。4.排气行程

排气行程与汽油机基本相同。排气终了气缸内压力约为0.105~0.125MPa，温度约为800~1000K。

柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)压力进气行程320~350800~900kPa压缩行程800~10003~5MPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程800~1000105~125kPa

不同点汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器共同特点1、每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。2、只有作功行程产生动力。

1.2.2发动机的总体构造●两大机构

曲柄连杆机构配气机构●五大系统

点火系起动系供给系润滑系冷却系●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部件。主要由活塞、连杆、曲轴和飞轮组成。它的作用是在活塞上方的燃烧室完成燃料的燃烧，形成高温高压燃气，并将燃气压力转换为曲轴的转矩，输出机械能。

●配气机构。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。

●燃油供给系统。汽油机燃料供给系统的作用是根据发动机的不同工况提供对应浓度和数量的可燃混合气。而柴油机燃料供给系统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。

汽油机燃料供给系统分为化油器式和电控燃油喷射式两种基本类型。目前，电控燃油喷射系统已基本取代了化油器式燃料供给系统。

化油器式燃料供给系主要由汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器和供油管道组成。

电控燃油喷射式燃料供给系主要有空气计量装置、燃油喷射装置和电控单元三个子系统组成。

●润滑系统。其作用是向做相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，实现液体摩擦，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。在某些场合还可以起到防锈、密封、传力、控制作用。

●冷却系统。其作用是对在高温条件下工作的发动机零件进行冷却，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。

●点火系统。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠点火花点燃的，为此在汽油机的汽缸盖上装有火花塞，火花塞头部深入燃烧室内。点火系统包括能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备。

普通蓄电池点火系统●起动系统。其作用是提供一定的转矩，使发动机达到着火自行运转所需的转速（汽油机一般为50-70rpm，柴油机一般为150-300rpm）。

总结

汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。对于汽车用柴油机，由于其混合气是自行着火燃烧的，所以柴油机没有点火系。因此柴油机由两个机构和四个系统组成。作业1、汽油机的总体构造由哪几部分组成?2、柴油机的总体构造由哪几部分组成？3、发动机各组成部分的基本作用是什么？1.3基本术语及主要性能指标知识目标：1、掌握发动机的基本术语；2、掌握发动机主要性能指标的含义。能力目标：1、能准确叙述发动机各基本术语的概念；2、能准确叙述发动机各主要性能指标的概念。思考：轿车发动机排量的大小一般意味着轿车级别的高低？1.3.1基本术语●上止点。活塞离曲轴旋转中心最远的位置。●下止点。活塞离曲轴旋转中心最近的位置。●气缸工作容积。活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积。●活塞行程。上止点与下止点之间的距离。

●燃烧室容积。活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积，也叫余隙容积。

●气缸总容积●发动机排量。发动机所有气缸的工作容积之和。单位为升（L）●压缩比。定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用ε表示。压缩比越大，循环热效率越高。汽油机一般为6~9(有的轿车可达9~11)，柴油机一般为16~22。

现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。止点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)工作循环压缩比总结1.3.2汽车主要性能指标

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