中科大汽车发动机构造与维修课件第2章 发动机总体构造与工作原理

第二章发动机总体构造与工作原理发动机的总体构造发动机的常用术语与发动机的分类四冲程发动机工作原理王元刚第二章发动机工作原理教学目的与要求

1.了解发动机重要部分结构；

2.掌握活塞行程、气缸工作容积、压缩比等基本概念；

3.理解四冲程汽油机工作原理，重点掌握各个行程的工作特点；

4.能配图讲述四冲程汽油发动机工作原理及基本特征。

第一节发动机的总构成体第二章发动机工作原理空气燃油点火最佳燃烧发动机工作条件?发动机演示2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造2.1发动机的总体构造两大机构

曲柄连杆

配气机构五大系统

点火系起动系供给系

润滑系冷却系2.1发动机的总体构造两大机构

曲柄连杆

配气机构五大系统

点火系起动系供给系

润滑系冷却系

两大机构

曲柄连杆配气机构五大系统

点火系起动系供给系润滑系冷却系2.1发动机的总体构造

两大机构

曲柄连杆配气机构五大系统

点火系起动系供给系润滑系冷却系1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。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，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动曲柄连杆机构曲轴的装配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。配气机构配气机构引擎的基本構造发动机构造演示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，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

现代燃料供给系强制循环式水冷却系示意图1-百叶窗；2-散热器；3-散热器盖；4-风扇；5-小循环水管；6-水泵；7-节温器；8-出水管；9-水套；10-水温表和传感器；11-水套放水开关；12-散热器放水开关4冷却系统冷却系的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。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

桑塔纳发动机冷却系示意图5润滑系统

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。1、起动系统10、起动系统发动机由静止状态转入工作状态的全过程称之为起动过程。起动机要有足够的力矩来克服发动机内部机件的阻力。起动机作为机械动力源，通过电机轴上的齿轮与发动机曲轴后端的飞轮外缘齿圈相啮合，通电后带动飞轮和曲轴转动。发动机起动后，起动机必须立即与飞轮齿圈分离，为此，在起动机上设有脱开机构。起动机的电源来自蓄电池。点火开关脱离机构蓄电池起动机驱动齿轮6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。7点火系统

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

发动机的基本构成发动机演示为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准(GB725－82)《内燃机产品名称和型号编制规则》中对内燃机的名称和型号作了统一规定。1.内燃机的名称和型号内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。内燃机型号由以下四部分组成：首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。8内燃机产品的名称及型号编制规则内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下：

型号编制举例

1)汽油机

1E65F：表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型

4100Q：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用

4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品

CA6102：表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号

8V100：表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型

TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号

CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号

(2)柴油机

195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型

165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型

495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用

6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用

X4105：表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号

第二节发动机的常用术语与分类第二章发动机工作原理活塞(Piston)

连杆

曲轴

气缸体(CylinderBlock)

排气门

进气门

火花塞

水套

发动机工作过程演示

第二节发动机的常用术语与分类2.2.1基本术语1.上止点：活塞离曲轴最远处，活塞的最高位置。2.下止点：活塞离曲轴最近处，活塞的最低位置。3.活塞行程(S)：上、下两止点间的距离(mm)。S=2R。

4.曲柄半径(R)：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。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。6.发动机排量(ⅤL)：发动机所有气缸工作容积之和(L)。VL=Vh×气缸数。7.燃烧室容积(ⅤC)：活塞在上止点时，活塞上方的容积。汽缸盖和活塞顶平面之间的空间部分叫燃烧室。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+ⅤC9.压缩比(ε)：气缸总容积与燃烧室容积的比值，即ε=Ⅴa/ⅤC

物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。柴油机εc：14～22

汽油机εc：6～9（轿车有的达到9～11）10.发动机的工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。

11.二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。12.四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.发动机排量7.燃烧室容积8.气缸总容积9.压缩比2.2.2发动机分类通常可按下列特征进行分类：点火方式、冲程数、缸数及排列、冷却、工作方式。点火方式点燃式发动机压燃式发动机●汽油自燃温度高，采用火花塞强制点火，汽油发动机为点燃式发动机。●柴油自然温度低，采用高压缩比压燃，柴油发动机为压燃式发动机。冲程数二冲程发动机四冲程发动机曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使用。曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用，并已逐渐用于摩托车。2.2.2发动机分类缸数及排列２.2.2发动机分类直列四缸发动机V形六缸发动机水平对置发动机气缸排列方式工作方式转子式发动机活塞式发动机２.2.2发动机分类●转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。●转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

●三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。●还存在气密性、润滑和磨损等一系列技术难题。第三节

四冲程发动机的工作原理

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进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370~400K，

压力0.07~0.09MPa王元刚进气行程喷射

压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞温度600~700K，

压力0.6~1.5MPa压缩行程喷射爆燃：由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。后果：轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。现象：发生爆燃时，有尖锐的金属敲击声传出。作功行程进气门关闭排气门关闭活塞瞬时最高：温度2200~2800K，

压力3~5MPa作功终了：温度1300~1600K，

压力0.3~0.5MPa

排气行程进气门关闭排气门打开活塞温度900~1200K压力0.105~0.115MPa残余废气四冲程汽油机的工作原理火花塞排气行程进气门排气门混合汽温度370~400K压力0.07~0.09MPa温度600-700K压力0.6-1.5MPa瞬时：温度2200-2800K压力3-5MPa温度900-1200K压力0.105-0.115MPa终了：温度1300～1600k压力0.3-0.5MPa吸气行程压缩行程作功行程纵上所述,四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转两圈(720º)，进排气门各打开一次，发动机有一次作功。至此，发动机完成一个工作循环，接着又开始了下一个新工作循环。四冲程汽油机的工作原理四冲程电喷汽油机工作循环小结发动机术语:压缩比、发动机工作循环汽油发动机工作原理:四冲程汽油机，每个工作循环包括进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程四个行程.每个行程的温度、压力参数.作业1.解释词语：发动机排量、压缩比、四冲程发动机2.配图述四冲程汽油发动机工作原理

预习内容四冲程柴油发动机工作原理二冲程发动机工作原理多缸四冲程发动机的工作顺序四冲程柴油发动机的工作原理四冲程柴油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程四冲程柴油机的工作原理喷油器排气行程进气门排气门纯空气温度300-370K压力0.0785～0.0932MPa

温度750-1000K压力3-5MPa瞬时：温度2000-2500K压力6-9MPa温度800-1000K压力0.105-0.125MPa终了：温度1200～1500k压力0.2-0.4MPa吸气行程压缩行程作功行程思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？？共同特点：

1.每个工作循环曲轴转两转(720°)每一行程曲轴转半转(180°)，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。

2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。

3.发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。

思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？？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§1.3二冲程发动机的工作原理二冲程汽油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理压缩混合气点火燃烧换气孔进气孔排气孔火花塞排气进气二冲程汽油发动机工作过程二、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柴油发动机工作过程

1.四冲程发动机的进、排气是两个分开的专门过程，而二冲程发动机单纯的排气(或进气)时间极短，主要是一个几乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的换气过程。这样的换气过程不可避免地会发生新鲜气体和废气混合，造成废气难以排净和新鲜气体随废气排出的后果。

2.完成一个工作循环，二冲程发动机只需转一转，而四冲程发动机需要转两转。因此，当发动机工作容积、压缩比和转速相等时，从理论上讲，二冲程发动机的功率应为四冲程发动机功率的两倍，但实际上，只有1.5～1.6倍，这是由于二冲程发动机难以将废气排净，以及为了安排换气过程而较多地损失了高压气体的作功能力，另外还有可燃混合气随废气排出等所致。

3.当转速相同时，二冲程发动机的作功次数较四冲程发动机多一倍。因此，二冲程发动机运转较平稳，这对单缸发动机来说更为明显。

4.由于没有气门或只有排气门，也就省去了配气机构或使配气机构较为简单，简化了发动机的结构。易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。

由于二冲程汽油机有混合气损失，故经济性差，在大中型汽车上的应用受到了限制。但由于它结构简单、重量轻、制造成本低等优点，轻便摩托车和微型汽车的小排量发动机广泛采用。二冲程柴油机由于换气时进入气缸的是纯空气，没有燃