《发动机机械系统构造与检修（活页式）》课件 项目一 发动机总论

1任务一：发动机的认知与分类2任务二：发动机的总体构造及基本工作原理3任务三：发动机的主要性能指标4认知训练：如何用简单方式认知汽车发动机目录项目一：发动机总论一、发动机的发明与发展历史①蒸汽机

经历三个发展阶段②外燃机③内燃机任务一发动机的认知与分类蒸汽机----是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。世界上第一台蒸汽机--雏形（1世纪古希腊人—希罗）第一阶段：蒸汽机世界上第一台蒸汽机车（1814年，英国发明家--乔治·史蒂芬逊）世界上第一台蒸汽汽车（1769年，法国人--尼古拉·约瑟夫·居纽）外燃机---是一种外部燃烧的闭式循环往复活塞式热力发动机。（又称斯特林发动机）第一台有实用价值的外燃机（1776年，英国人--詹姆斯·瓦特）第二阶段：外燃机瓦特改良应用的第一台外燃机（1765—1831年，詹姆斯·瓦特）

世界上第一台斯特林发动机--模型（1816年，苏格兰人，R.斯特林）内燃机---是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。第一台采用压缩燃烧两冲程发动机（1833年，英国人--赖特）第三阶段：内燃机第一台四冲程往复活塞式内燃机（1876年，德国人，尼古拉斯·奥古斯特·奥托）现代内燃机发动机(Engine)简单的理解：就是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器。这种机器既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机等)。二、发动机的定义1.按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种往复活塞式发动机为现代内燃机的主流。活塞在汽缸中做往复的直线运动，经连杆、曲轴等转变为旋转运动（如图所示）在汽缸盖上装有进排气门，通过凸轮轴控制进排气门开启和关闭，实现向汽缸内充入新鲜可燃混合气并将燃烧后的废气排出汽缸。三、发动机的分类往复活塞式发动机的基本结构特点：★转子发动机源于德国；★称为三角活塞转子发动机；★机器的寿命比较短

。

转子发动机（简称R型）2．按照点火方式分类图1-4往复活塞式发动机的基本结构按照点火方式分为点燃式发动机（汽油发动机、液化石油气发动机、双燃料发动机）和压燃式发动机（柴油发动机、重油发动机）（1）火花点火发动机：使用高压电火花于压缩行程末期，点燃汽缸中混合气的发动机，如汽油发动机、LPG发动机（液化石油气发动机）、双燃料发动机等。（2）压缩点火发动机：先将空气以极高压缩比在汽缸内压缩，压缩后汽缸内空气的压力及温度均很高，再将柴油或重油以极细的雾粒，喷入汽缸中，自行吸热着火燃烧的发动机，如柴油发动机、重油发动机等。3．按照工作循环分类按照完成一个工作循环的冲程数分为四冲程发动机和二冲程发动机。（1）发动机在任何时间内，要产生动力，必须经过一定的工作程序，且此程序须连续不断、周而复始，称为循环。（2）四行程循环：活塞在汽缸中移动四个行程，即曲轴旋转720°，完成一次循环的工作程序。（3）二行程循环：活塞在汽缸中移动两个行程，即曲轴旋转360°，完成一次循环的工作程序。4.按照使用燃料分：（1）汽油发动机，以汽油为燃料，为目前小型车发动机的主流。依汽油进入汽缸的方法可分为以下几种。①化油器式发动机，利用化油器，使汽油与空气依一定比例混合成混合气后，进入汽缸的发动机，是旧型汽油发动机使用的方法。由于耗油多、功率低、污染大，故现代均已被汽油喷射式发动机所取代。②进气歧管喷油式发动机，使用汽油喷射器，将汽油喷入进气歧管中，与空气混合成混合气，再吸入汽缸，为现今高性能低污染汽油发动机所普遍采用，如图1-5所示。③汽缸内直接喷油式：使用汽油喷射器，在进气行程或压缩行程，将汽油直接喷入汽缸中，与空气混合成混合气的汽油发动机，为现今汽油发动机新一代的燃料供给系统。

汽油发动机进气歧管喷油式发动机汽缸内直接喷油式发动机4.按照使用燃料分：（2）柴油机以柴油为燃料，为内燃机中热效率最高的发动机，使用柴油为燃料，经济性好，现代大型载货汽车广泛使用（3）天然气（CNG）以液化石油气(LPG)为燃料的发动机，除氧化氮外，其余污染气体排放量低，且CO2的排放量比汽油发动机低，适合城区公共交通车辆采用。（4）双燃料发动机（dualfuelengine）一般具有两套燃料供应系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给汽油或柴油，两套燃料供给系统按预定的配比向汽缸供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车柴油发动机液化石油气发动机双燃料发动机3缸

4缸发动机缸数：

6缸

8缸

12缸5.按照汽缸数目分类

等6.根据汽缸排列方式分：◆主要有以下几种方式：（1）直列发动机（2）V型发动机（3）W型发动机（4）水平对置发动机（5）转子发动机（6）混合动力系统

特点：

★所有汽缸在同一角度；

★气缸是按直线排列。（1）直列发动机（简称L型）

特点：★相邻汽缸成夹角布置；★从侧面看汽缸呈V字形；★以汽缸数均是偶数；★发动机排量都比较大。（2）V型发动机

特点：★

W型发动机是德国大众专属发动

机技术；★两个VW

型发动机相加；★结构更紧凑，可以容纳更多的

汽缸数。（3）W型发动机特点：★相邻汽缸夹角为180度；★发动机重心降低；★活塞为水平运动。（4）水平对置发动机（简称H型）特点：◆同时配以电动机/发动机；◆汽油和柴油混合动力两种；◆主流都是汽油混合动力。（5）混合动力系统7．按照冷却方式分类（1）水冷式发动机汽缸及气门周围有水套，使用水作为冷却液，利用水将热经水箱散发于空气中，冷却强度高，散热效果好，大部分发动机均采用此式。（2）风冷式发动机在汽缸周围装置有很多散热片，以风扇、鼓风机或自然通风方式，使空气流过散热片四周，将发动机热量带走的冷却方式，一般小型发动机采用较多。

发动机的冷却方式任务二：发动机的总体构造及基本工作原理1一：发动机的基本结构2二：发动机的基本名词术语目录3三：四冲程汽油机工作原理一、发动机的基本结构两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系曲柄连杆机构结构示意图（一）曲柄连杆机构1、功用：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。2、组成：机体组（气缸体与曲轴箱组）活塞连杆组曲轴飞轮组（二）配气机构1、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。

2.组成：气门组、气门传动组。（三）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，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。（四）

润滑系统润滑系统主要由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器及机油散热器等组成。其主要功用是润滑摩擦件，减小摩擦阻力和机件的磨损，以及冷却摩擦零件和清洗摩擦表面。（五）冷却系统冷却系统主要由水泵、风扇、节温器、水套、散热器(图中未画出)等组成。其功用是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。（六）

点火系统汽油机的点火系统主要由蓄电池、发电机、点火器或分电器、点火线圈、火花塞等组成。其功用是定时在各缸火花塞电极间产生高压火花，点燃可燃混合气。（七）

起动系统起动系统主要由起动机及其附属装置组成。其功用是使静止的发动机起动并转入自行运转。车用发动机一般都有上述两个机构和五个系统组成。二、汽车发动机的基本名词术语1.上止点(TDC)

：活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置。2.下止点(BDC)

：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。3.活塞行程(S)：上、下两止点间的距离(mm)。4.曲柄半径(R)：与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm)。曲轴每转一转，活塞移动两个行程。

5.气缸工作容积(Ⅴh)：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)。Ⅴh=πD2S/(4×106)(L)

式中：D——气缸直径(mm)。

6.发动机排量(ⅤL)：发动机所有气缸工作容积之和(L)。设发动机的气缸数为i，则ⅤL=Ⅴhi(L)7.燃烧室容积(ⅤC)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)。8.气缸总容积(Ⅴa)：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积(L)。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即：Ⅴa=Ⅴh+ⅤC。9.压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积的比值：（ε）：ε=Va/Vc=1+Vh/Vc压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。三、四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环。1、进气行程

（1）排气门关、进气门开，活塞由上止点向下止点运动

（2）进气终了时，气体压力约为70～90KPa温度388～440K

2、压缩行程

（1）进排气门都关闭，活塞由下止点向上止点运动

（2）压缩终了时，气体压力为600～1500KPa温度约为600～800K

3、做功行程

（1）进、排气门都关闭，活塞由上止点向下止点运动

（2）活塞在接近上止点时，火花塞跳火、点燃可燃混合气

（3）混合气迅速燃烧，放出大量热，此时温度约为2000～2800K，最高压力为3～5Mpa，曲轴向外输出动力

4、排气行程

（1）进气门关，排气门开，活塞由下止点向上止点运动

（2）排气终了时，气缸压力约为102～125Kpa，温度900～1200K

（3）残余废气：排气终了时，仍有一部分燃烧后的废气不能排尽

四冲程柴油机的工作原理进气行程

进气行程，不同于汽油机的是进入气缸的不是混合气，而是纯空气。压缩行程

(1)压缩行程压缩的是纯空气。

(2)由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高作功行程

压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中自行燃烧。排气行程

排气行程与汽油机排气行程基本相同。

四、二冲程汽油机的工作原理（一）二冲程汽油机完成一个工作循环活塞往复运动两个行程完成的。第一行程活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进气；第二行程活塞上方进行作功、换气，活塞下方混合气被预压，换气过程纵跨两个行程。

（二）二冲程柴油机工作原理

二冲程柴油机工作原理同二冲程汽油机工作原理有很多相似之处，所不同的是：1.进入气缸的不是混合气，而是纯空气。2.有换气泵将空气压入气缸。新鲜空气由换气泵提高压力(约120kPa～140kPa)，后经气缸外部的空气室和气缸上的进气口进入气缸内。3.当活塞接近上止点时，喷油器向缸内喷入雾状柴油，柴油迅速与空