面向面向21实际课程教材实际课程教材汽车构造（上册）汽车构造（上册）内燃机构造（内燃机构造（40） 机械工业出版社机械工业出版社 发动机构造原理和总体构造4h改课件1.联系方式：（1）姓名：苏岩 手机： 邮箱：（2）姓名：刘金山 手机：发动机构造原理和总体构造4h改课件2.推荐阅读的参考书目（1）日本GP企业策划编，董铁有译. 汽车发动机构造图册. 人民交通出版社.通俗趣味性：通俗趣味性：9595分；技术新颖性：分；技术新颖性：9090分；系统应试性：分；系统应试性：8080分。分。（2）顾柏良译. BOSCH汽车工程手册. 北京理工大学出版社.通俗趣味性：通俗趣味性：8585分；技术新颖性：分；技术新颖性：9090分；系统应试性：分；系统应试性：8080分。分。（3）教材通俗趣味性：通俗趣味性：8585分；技术新颖性：分；技术新颖性：8585分；系统应试性：分；系统应试性：9090分。分。（4）Internal combustion engine handbook. SAE(2004).发动机构造原理和总体构造4h改课件3.很好的专业POWERTRAIN（1）充满智慧的专业（2）富有想象创造的专业（3）蕴含丰富内秀的专业（4）具备宽广胸怀的专业（5）彰显缜密思维的专业（6）展现治学严谨的专业发动机构造原理和总体构造4h改课件4.学习方式：坚持听课完成课后作业课间实物观察暑假后专业认识实习发动机构造原理和总体构造4h改课件5.本课程学习的目的、任务、内容：本课程学习的目的、任务、内容：一、目的：一、目的： 1. 1.了解汽车发动机的发展历史、现状及未来趋势；了解汽车发动机的发展历史、现状及未来趋势； 2. 2.掌握典型发动机的结构特点、类型及基本组成；掌握典型发动机的结构特点、类型及基本组成； 3. 3.学习各个系统的结构特点及其工作原理；学习各个系统的结构特点及其工作原理； 4. 4.掌握典型零部件的常用材料和基本加工方法。掌握典型零部件的常用材料和基本加工方法。二、任务：二、任务： 通过通过44/444/4学时的学习掌握内燃机的基本结构、工作原学时的学习掌握内燃机的基本结构、工作原理。理。三、内容：三、内容： 共共1212章，分别介绍了内燃机的结构及组成系统。章，分别介绍了内燃机的结构及组成系统。发动机构造原理和总体构造4h改课件6.教学进程教学内容教学内容教学内容教学内容学时学时学时学时绪论绪论绪论绪论1 1第一章第一章第一章第一章 发动机的工作原理发动机的工作原理发动机的工作原理发动机的工作原理3 3第二章第二章第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构5 5第三章第三章第三章第三章 配气机构配气机构配气机构配气机构4 4第四章第四章第四章第四章 汽油机的供给系汽油机的供给系汽油机的供给系汽油机的供给系6 6第五章第五章第五章第五章 柴油机供给系柴油机供给系柴油机供给系柴油机供给系8 8第六章第六章第六章第六章 发动机有害排放物的控制系统发动机有害排放物的控制系统发动机有害排放物的控制系统发动机有害排放物的控制系统2 2第七章第七章第七章第七章 车用发动机的增压系统车用发动机的增压系统车用发动机的增压系统车用发动机的增压系统2 2第八章第八章第八章第八章 发动机冷却系统发动机冷却系统发动机冷却系统发动机冷却系统2 2第九章第九章第九章第九章 发动机润滑系统发动机润滑系统发动机润滑系统发动机润滑系统2 2第十章第十章第十章第十章 发动机点火系统发动机点火系统发动机点火系统发动机点火系统4 4第十一章第十一章第十一章第十一章 发动机起动系统发动机起动系统发动机起动系统发动机起动系统1 1发动机构造原理和总体构造4h改课件绪论什么是汽车？汽车：由自身的动力装置驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载车辆，主要用于运载人员或货物、或牵引运载人员或货物。汽车的基本构造发动机构造原理和总体构造4h改课件绪论汽车的作用材料：钢铁、有色金属、工程塑料、橡胶、玻璃工艺、制造：铸造、锻造、焊接、机械加工装配工业：冶金、化工、电子、石油第三产业：销售营销、金融、运输、服务发动机构造原理和总体构造4h改课件绪论汽车的分类乘用车：设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和临时物品，座位9座以下。 轿车、多用途车（MPV）、越野、专用乘用车等商用车：用于运送人员和货物的汽车。 包括客车、货车、半挂牵引车等。发动机构造原理和总体构造4h改课件第一章 发动机的工作原理和总体构造发动机的工作原理和总体构造1.1 1.1 发动机的分类发动机的分类一、发动机与内燃机的逻辑关系：一、发动机与内燃机的逻辑关系：1 1、发动机：将某一种形式的能量（热能、电能、化学能、发动机：将某一种形式的能量（热能、电能、化学能、太阳能等）转变成机械能的机器。太阳能等）转变成机械能的机器。2 2、热力发动机（热机）热力发动机（热机） ：将热能转变成机械能的发动机。：将热能转变成机械能的发动机。（1 1）外燃）外燃机：燃料在机器外部燃烧，产生的热能输入到机机：燃料在机器外部燃烧，产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机。器内部并转变成机械能输出的热力发动机。（2 2）内燃）内燃机：液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器机：液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再将热能转变成机械能输出的内部燃烧而产生热能，然后再将热能转变成机械能输出的热力发动机。热力发动机。发动机构造原理和总体构造4h改课件第一章 发动机的工作原理和总体构造发动机的工作原理和总体构造（3 3）比较）比较： 外燃外燃机体积大，重量重，热效率低；机体积大，重量重，热效率低； 内燃机热效率高，体积小，重量轻，便于移动，起动性内燃机热效率高，体积小，重量轻，便于移动，起动性能好能好; ; 燃气轮机功率大，转速高，燃气轮机功率大，转速高， 质量小（没有往复运动件，质量小（没有往复运动件，单位功率质量小），转矩特性好，燃料适应性好，起动性单位功率质量小），转矩特性好，燃料适应性好，起动性好，但耗油量、噪声和制造成本均较高，适用于坦克发动好，但耗油量、噪声和制造成本均较高，适用于坦克发动机。机。发动机构造原理和总体构造4h改课件3 3、活塞式内燃机：活塞式内燃机： 按活塞运动方式分：按活塞运动方式分： （1 1）往复活塞式内燃机）往复活塞式内燃机 （2 2）转子活塞式内燃机）转子活塞式内燃机 三角活塞旋转式发动机（简称转子发动机）于三角活塞旋转式发动机（简称转子发动机）于19581958年由年由德国德国F.F.汪克尔发明，关键技术是汪克尔发明，关键技术是19541954年年F.F.汪克尔提出的气密汪克尔提出的气密封系统，封系统，19641964年德国年德国NSUNSU公司将转子发动机装在轿车上，公司将转子发动机装在轿车上，19671967年日本东洋工业公司成批生产，至今。年日本东洋工业公司成批生产，至今。 比较：转子发动机与往复活塞式发动机相比，优点是体比较：转子发动机与往复活塞式发动机相比，优点是体积小，重量轻，转速高，升功率大，但耐久性、可靠性等较积小，重量轻，转速高，升功率大，但耐久性、可靠性等较差，制造成本较高。差，制造成本较高。发动机构造原理和总体构造4h改课件二.发动机的历史发动机构造原理和总体构造4h改课件三.发动机分类发动机分类标准：按进气系统分：自然吸气式、增压式按气缸排列方式分：单列式、双列式按气缸数目分：单缸、多缸按冷却方式不同分：水冷、风冷按行程数分：四行程、二行程按所使用燃料分：汽油机、柴油机、代用燃料发动机按着火方式分：压燃、点燃发动机构造原理和总体构造4h改课件三.发动机分类按照进气系统分类按照进气系统分类 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。 发动机构造原理和总体构造4h改课件增压后的优点：发动机构造原理和总体构造4h改课件三.发动机分类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，两列之间的夹角P0），有残气，进气门（阀）开，排气门（阀）关，活塞下行（ PP0）。进气终了：Pa：0.08-0.09MPa Ta：340-380K进气压力大致保持不变，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。进气行程进气行程排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启发动机构造原理和总体构造4h改课件（四）四冲程发动机的工作循环：（四）四冲程发动机的工作循环：进、排气门关，活塞上行，缸内气体被迅速压缩，气压上升，同时气温升高。为气体膨胀作功创造条件。 提高空气的温度,为燃料的燃烧（及自行发火）作准备。压缩终了：Pc：0.8-2.0MpaTc：600-750K压缩行程压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞发动机构造原理和总体构造4h改课件压缩比的范围EnginetypeLimitedbyFromToTwo-strokeSIengine7.510SIengine(two-valve)810AutoignitionSIengine(four-valve)911Knock,autoignitionDirectinjectionSIengine1114Knock,autoignitionDiesel(indirectinjection)1824Lossofefficiencyatfullload,componentloadDiesel(directinjection)1721Lossofefficiencyatfullload,componentload发动机构造原理和总体构造4h改课件 （a a）爆燃：）爆燃： 由于压缩终了时气体压力和温度过高，在火花由于压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃塞点火之后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现象，称为爆混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。燃。 爆燃现象及严重爆燃的危害：爆燃现象及严重爆燃的危害： 爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果，严重爆燃时甚至造成排气门烧废、系列不良后果，严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。件损坏现象。发动机构造原理和总体构造4h改课件（b b）表面点火：）表面点火： 在在火花塞点火之前，火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气而产生的另一种不正常燃烧现点燃可燃混合气而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。象，称为表面点火。 表面点火表面点火现象：现象： 表面点火发生时，也伴有强烈的表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降低。负荷增加，寿命降低。（c）汽油机压缩比的选择：）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起应在避免引起爆燃爆燃和和表面点火表面点火的前提下的前提下尽可尽可能提高压缩比能提高压缩比，以提高发动机，以提高发动机功率功率，改善，改善燃油经燃油经济性济性。发动机构造原理和总体构造4h改课件（四）四冲程发动机的工作循环：（四）四冲程发动机的工作循环：此时进排气阀均关闭，混合气由火花塞点燃或自燃，缸内燃料迅速燃烧膨胀，气体压力、温度急剧上升，推动活塞自上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴转动，对外做功。Pz：3-6.5Mpa Tz：2200-2800KPb：0.3-0.6Mpa Tb：1200-1500K作功行程作功行程发动机构造原理和总体构造4h改课件（四）四冲程发动机的工作循环：（四）四冲程发动机的工作循环：自由排气阶段：排气门提前开，靠压差排气（60）；强制排气阶段：活塞从下止点向上止点运动，推动排气；惯性排气阶段：流经排气门流速高，具有一定惯性；Pr=0.1050.115MPa，Tr=9001100K 排气行程排气行程发动机构造原理和总体构造4h改课件发动机构造原理和总体构造4h改课件二、二、二、二、四行程柴油机工作原理四行程柴油机工作原理四冲程柴油机每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程，相应地曲轴旋转了两周。进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程新鲜空气新鲜空气开始喷油开始喷油发动机构造原理和总体构造4h改课件发动机构造原理和总体构造4h改课件柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气缸外部的化油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部的化油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部形成可燃混合气的方法，唯有在高温、缸外部形成可燃混合气的方法，唯有在高温、高压的气缸内采用高压喷射才能将柴油在很短高压的气缸内采用高压喷射才能将柴油在很短的时间内完全雾化。柴油的自燃温度比汽油低，的时间内完全雾化。柴油的自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的着火方式可采用自燃（压因此，可燃混合气的着火方式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（否则会燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（否则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。柴油机压缩比较高（一般为柴油机压缩比较高（一般为16162222），所以压），所以压缩终了时的压力可达缩终了时的压力可达3.03.05.0MPa5.0MPa，温度高达，温度高达7507501000K1000K，大大超过柴油的，大大超过柴油的 自燃温度，故柴自燃温度，故柴油高压（油高压（10MPa10MPa以上）喷入气缸后，在很短时间以上）喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便自行着火燃烧，最大爆发压内与空气混合后便自行着火燃烧，最大爆发压力可达力可达4.54.59MPa9MPa，最高燃气温度可达，最高燃气温度可达180018002200K2200K。发动机构造原理和总体构造4h改课件（一）柴油机压缩比的选择依据（一）柴油机压缩比的选择依据柴油机压缩比远较汽油机的压缩比高，这柴油机压缩比远较汽油机的压缩比高，这是因为柴油机采用压燃的着火方式，为了是因为柴油机采用压燃的着火方式，为了保证发动机良好的冷起动性能，压缩比远保证发动机良好的冷起动性能，压缩比远较汽油机的高。较汽油机的高。柴油机压缩比应在保证良好的冷起动性能柴油机压缩比应在保证良好的冷起动性能前提下尽可能低，因为过高的压缩比会导前提下尽可能低，因为过高的压缩比会导致发动机工作粗暴，而且，发动机的循环致发动机工作粗暴，而且，发动机的循环热效率随着压缩比的增加已接近缓慢，增热效率随着压缩比的增加已接近缓慢，增加不明显，对燃油经济性并没有带来多大加不明显，对燃油经济性并没有带来多大改善。改善。发动机构造原理和总体构造4h改课件（二）（二）分析和比较汽油机、柴油机的工作分析和比较汽油机、柴油机的工作异同异同 首先分别看一下汽油机和柴油机的图示首先分别看一下汽油机和柴油机的图示 火花塞火花塞 喷油器喷油器 发动机构造原理和总体构造4h改课件汽油机、柴油机的工作相同点： 1 1、每个工作循环曲轴转两周、每个工作循环曲轴转两周; 2; 2、每一行程曲轴转半、每一行程曲轴转半周，只有作功行程产生动力。周，只有作功行程产生动力。 3.3.3.3.发动机运转的第一个循环，发动机运转的第一个循环，发动机运转的第一个循环，发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成，以后的工作循环发动机无需必须有外力使曲轴旋转完成，以后的工作循环发动机无需必须有外力使曲轴旋转完成，以后的工作循环发动机无需必须有外力使曲轴旋转完成，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。外力就可自行完成。外力就可自行完成。外力就可自行完成。 传统汽油机传统汽油机柴油机柴油机汽油柴油汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气自燃自燃有点火系有点火系无点火系无点火系可以可以没有喷油器没有喷油器必须有喷油器必须有喷油器汽油机、柴油机的工作不同点：发动机构造原理和总体构造4h改课件 （三）柴油机与汽油机性能比较：（三）柴油机与汽油机性能比较： 汽油机具有转速高（轿车高达汽油机具有转速高（轿车高达5000 5000 6000r/min6000r/min）、质量小、工作柔和、起动容易、制造）、质量小、工作柔和、起动容易、制造成本低和维修方便等优点，不足之处是燃油消耗率成本低和维修方便等优点，不足之处是燃油消耗率较高，燃油经济性较差，适用于轿车型乘做人员车较高，燃油经济性较差，适用于轿车型乘做人员车辆；辆； 柴油机燃油消耗率较汽油机低柴油机燃油消耗率较汽油机低30%30%左右，且柴油左右，且柴油价格低，所以燃油经济性好，而且输出扭矩较大，价格低，所以燃油经济性好，而且输出扭矩较大，但冷起动困难、工作粗暴、工作转速较低（一般但冷起动困难、工作粗暴、工作转速较低（一般4000r/min4000r/min以下）、制造成本高、维修困难，适用于以下）、制造成本高、维修困难，适用于运输型汽车。运输型汽车。发动机构造原理和总体构造4h改课件（四）飞轮的作用：（四）飞轮的作用： 储存作功行程时的动能，克服在其它行程中的阻力，储存作功行程时的动能，克服在其它行程中的阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，维持工作循环周而带动曲柄连杆机构越过上、下止点，维持工作循环周而复始，并使曲轴转速均匀，克服短时间的超载。复始，并使曲轴转速均匀，克服短时间的超载。 通过飞轮上的齿圈起动和输出机械能的作用。多缸通过飞轮上的齿圈起动和输出机械能的作用。多缸发动机每循环作功的曲轴转角间隔小，工作较均匀，转发动机每循环作功的曲轴转角间隔小，工作较均匀，转速较平稳，飞轮的转动惯量较小。因此，汽车发动机用速较平稳，飞轮的转动惯量较小。因此，汽车发动机用的较多的是四缸、六缸和八缸发动机。的较多的是四缸、六缸和八缸发动机。发动机构造原理和总体构造4h改课件1.3 1.3 二冲程发动机工作原理二冲程发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理（一）二冲程发动机的工作循环（一）二冲程发动机的工作循环: : 是在两个活塞行程内，即曲是在两个活塞行程内，即曲轴旋转轴旋转1 1周的时间内完成的。周的时间内完成的。（二）（二）二冲程汽油机的结构特点：二冲程汽油机的结构特点： 二冲程汽油机采用曲轴箱扫二冲程汽油机采用曲轴箱扫气，曲轴箱是密封的，对多缸气，曲轴箱是密封的，对多缸机而言，各曲柄轴室相互之间机而言，各曲柄轴室相互之间是密封的，气缸壁上开有矩形是密封的，气缸壁上开有矩形扫气口和排气口，气缸壁上开扫气口和排气口，气缸壁上开有进气口（右图所示最早的活有进气口（右图所示最早的活塞阀进气方式塞阀进气方式）。）。排气口排气口进气口进气口扫气口扫气口发动机构造原理和总体构造4h改课件（三）二冲程汽油机的工作循（三）二冲程汽油机的工作循环环：1 1、第一行程、第一行程： 活塞自下止点开始向上止点移动，活塞自下止点开始向上止点移动，曲轴箱内在上一行程中被预压缩的新曲轴箱内在上一行程中被预压缩的新鲜可燃混合气自气缸壁上的扫气口继鲜可燃混合气自气缸壁上的扫气口继续向气缸内扫气，活塞顶将扫气口关续向气缸内扫气，活塞顶将扫气口关闭后，由于排气口仍未关闭，气缸内闭后，由于排气口仍未关闭，气缸内的新鲜可燃混合气被活塞强行从排气的新鲜可燃混合气被活塞强行从排气口挤出，此谓燃料的过后排气损失，口挤出，此谓燃料的过后排气损失，不可避免；由于扫气过程中或多或少不可避免；由于扫气过程中或多或少有新气与废气的混合，存在燃料的扫有新气与废气的混合，存在燃料的扫气损失，因此，二冲程汽油机的燃油气损失，因此，二冲程汽油机的燃油消耗率远较四冲程汽油机的高，消耗率远较四冲程汽油机的高，HCHC排排放严重。放严重。发动机构造原理和总体构造4h改课件 排气口关闭后，气缸排气口关闭后，气缸内才开始真正的压缩，活内才开始真正的压缩，活塞上移到接近上止点时，塞上移到接近上止点时，火花塞点火，点燃被压缩火花塞点火，点燃被压缩的可燃混合气。的可燃混合气。扫气口关扫气口关闭后，随着活塞的上移，闭后，随着活塞的上移，曲轴箱内形成一定真空，曲轴箱内形成一定真空，当活塞底端打开气缸壁上当活塞底端打开气缸壁上的进气口，曲轴箱内开始的进气口，曲轴箱内开始进气，直至活塞运动到上进气，直至活塞运动到上止点，此时，进气口应全止点，此时，进气口应全开，曲轴箱容积最大。开，曲轴箱容积最大。 发动机构造原理和总体构造4h改课件 2 2、第二行程：、第二行程：着火后，着火后，高温、高压燃气膨胀迫使活塞高温、高压燃气膨胀迫使活塞从上止点向下止点移动，进气从上止点向下止点移动，进气口逐渐关闭，曲轴箱内的可燃口逐渐关闭，曲轴箱内的可燃混合气开始被预压缩。混合气开始被预压缩。 当活塞顶打开排气口时，当活塞顶打开排气口时，缸内压力仍有缸内压力仍有0.30.30.6MPa0.6MPa，故大部分废气以音速从缸内排故大部分废气以音速从缸内排出，当活塞顶打开扫气口时，出，当活塞顶打开扫气口时，缸内压力已降低到低于曲轴箱缸内压力已降低到低于曲轴箱内压力，曲轴箱内的可燃混合内压力，曲轴箱内的可燃混合气开始扫入气缸，并向排气口气开始扫入气缸，并向排气口驱除剩余废气。活塞到达下止驱除剩余废气。活塞到达下止点时，排气口和扫气口应全开，点时，排气口和扫气口应全开，曲轴箱容积最小。曲轴箱容积最小。 发动机构造原理和总体构造4h改课件二冲程发动机工作原理压缩混合气压缩混合气进气进气点火燃烧点火燃烧排气排气扫气孔扫气孔进气孔进气孔排气孔排气孔火花塞火花塞发动机构造原理和总体构造4h改课件 排气口关闭时气缸内气体的容积与压缩终了时气体的最小容积之比。显然，排气口关闭时气缸内气体的容积与压缩终了时气体的最小容积之比。显然，有效压缩比要小于有效压缩比要小于几何压缩比几何压缩比（气缸内气体的最大容积与压缩终了时气体的最（气缸内气体的最大容积与压缩终了时气体的最小容积之比）。小容积之比）。（四）总结（四）总结1、第一行程、第一行程：活塞自下止点上移到上止点，包括气缸内扫气、排气、压缩活塞自下止点上移到上止点，包括气缸内扫气、排气、压缩过程和曲轴箱内的进气过程；过程和曲轴箱内的进气过程；2、第二行程、第二行程： 活塞自上止点下移到下止点，包括气缸内燃气膨胀作功、排气、活塞自上止点下移到下止点，包括气缸内燃气膨胀作功、排气、扫气过程和曲轴箱内新鲜可燃混合气的预压缩过程；扫气过程和曲轴箱内新鲜可燃混合气的预压缩过程；3、气缸内的换气过程、气缸内的换气过程： 气缸内的扫气和排气过程。气缸内的扫气和排气过程。4、曲轴箱压缩比、曲轴箱压缩比： 曲轴箱内的最大容积与最小容积之比。一般在曲轴箱内的最大容积与最小容积之比。一般在1.251.40之之间，过小影响曲轴箱进气效率（给气比），过大导致扫气间，过小影响曲轴箱进气效率（给气比），过大导致扫气时新鲜可燃混合气与气缸内废气掺混，造成燃料从排气口时新鲜可燃混合气与气缸内废气掺混，造成燃料从排气口逸失。逸失。5、换气口布置、换气口布置： 排气口上沿位置比扫气口上沿位置高，尺寸差很重要，否则若扫气口开排气口上沿位置比扫气口上沿位置高，尺寸差很重要，否则若扫气口开启时气缸内废气压力高于曲轴箱内压力，会导致废气向曲轴箱内倒流。排气启时气缸内废气压力高于曲轴箱内压力，会导致废气向曲轴箱内倒流。排气口与扫气口圆周方向上呈口与扫气口圆周方向上呈90布置布置 ，即回流扫气方式。，即回流扫气方式。6、有效压缩比、有效压缩比：发动机构造原理和总体构造4h改课件二冲程汽油机由于燃油消耗率高、二冲程汽油机由于燃油消耗率高、HCHC等排放严重而逐渐淘汰等排放严重而逐渐淘汰出摩托车用市场，但军用小型无人航空飞行器却因其体积小、出摩托车用市场，但军用小型无人航空飞行器却因其体积小、重量轻、单位气缸工作容积输出功率大而仍被看好，但要解重量轻、单位气缸工作容积输出功率大而仍被看好，但要解决电控汽油喷射技术甚至废气涡轮增压技术决电控汽油喷射技术甚至废气涡轮增压技术 。二、二冲程汽油机与四冲程汽油机比较二、二冲程汽油机与四冲程汽油机比较理论上同样发动机排量、同样工作转速的发动机其功率应等于理论上同样发动机排量、同样工作转速的发动机其功率应等于四冲程汽油机的二倍，实际上由于实际压缩比小于名义压缩比，四冲程汽油机的二倍，实际上由于实际压缩比小于名义压缩比，气缸内进气不足（进气时间短，存在给气和扫气损失），换气气缸内进气不足（进气时间短，存在给气和扫气损失），换气时减少了做功的有效行程，只等于时减少了做功的有效行程，只等于1.5-1.61.5-1.6倍。倍。1、二冲程汽油机没有配气机构，结构简单，体积小，重量轻，二冲程汽油机没有配气机构，结构简单，体积小，重量轻，容易维修。容易维修。2、二冲程汽油机作功间隔短，发动机运转平稳，飞轮转动惯量小，二冲程汽油机作功间隔短，发动机运转平稳，飞轮转动惯量小，容易上高速。容易上高速。3、二冲程汽油机燃油消耗率远较四冲程汽油机的燃油消耗率高，二冲程汽油机燃油消耗率远较四冲程汽油机的燃油消耗率高，HCHC等排放严重。等排放严重。4、5、发动机构造原理和总体构造4h改课件35、油底壳、油底壳桑塔纳轿车（桑塔纳轿车（2000GSI）电喷发动机）电喷发动机 （AJR）轴侧剖视图）轴侧剖视图16、正时齿形皮带、正时齿形皮带17、凸轮轴正时齿形带轮、凸轮轴正时齿形带轮18、水泵齿形带轮、水泵齿形带轮19、曲轴正时齿形带轮、曲轴正时齿形带轮20、机油泵传动链、机油泵传动链21、机油泵、机油泵22、曲轴、曲轴23、水泵、水泵24、活塞、活塞25、排气门、排气门26、进气门、进气门27、气缸体、气缸体28、气缸盖、气缸盖29、液压挺柱、液压挺柱30、凸轮轴、凸轮轴31、喷油器、喷油器32、机油滤清器、机油滤清器33、机油压力限压阀、机油压力限压阀34、连杆、连杆发动机构造原理和总体构造4h改课件喷油器喷油器气缸盖罩气缸盖罩加机油口加机油口气缸盖气缸盖排气歧管排气歧管进气歧管进气歧管发电机发电机空调压缩机空调压缩机导向轮导向轮动力转向泵带轮动力转向泵带轮水泵水泵气缸体气缸体曲轴箱曲轴箱油底壳油底壳机油泵链轮机油泵链轮曲轴曲轴连杆连杆活塞活塞进气门进气门凸轮轴凸轮轴液压挺柱液压挺柱气门弹簧气门弹簧桑塔纳轿车（桑塔纳轿车（2000GSI）电喷发动机）电喷发动机 （AJR）横剖面图）横剖面图发动机构造原理和总体构造4h改课件 桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图发动机构造原理和总体构造4h改课件1.5 1.5 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性一、动力性指标一、动力性指标 1 1、有效转矩：、有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用效转矩，用TtqTtq表示表示 。2 2、有效功率、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率称为发动机的有效：发动机通过飞轮对外输出的功率称为发动机的有效功率，用功率，用PePe表示。表示。 式式中中：T Ttqtq 有有效效扭扭矩矩，单单位位为为NmNm； n n 曲轴转速，单曲轴转速，单位为位为r/minr/min 二者关系：二者关系： 发动机构造原理和总体构造4h改课件二二、经济性指标、经济性指标 有效燃油消耗率：有效燃油消耗率：发动机每发出发动机每发出1 1 kWkW有效功率，在有效功率，在1h1h内所消耗的燃油消耗质量，以内所消耗的燃油消耗质量，以bebe表示表示, ,单位为单位为 g/g/（kWkWhh）。四冲程汽油机一般为四冲程汽油机一般为270270 325 325 g/g/（kWkWhh）四冲程柴油机一般为四冲程柴油机一般为190190 238 238 g/g/（kWkWhh）。）。发动机构造原理和总体构造4h改课件三、运转性能指标三、运转性能指标 发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等起动性能等。 (1) (1) 排放品质排放品质三种三种气体气体排放物：排放物：一氧化碳（一氧化碳（COCO）各种碳氢化合物（各种碳氢化合物（HCHC）氮氧化合物（氮氧化合物（NOxNONOxNO、NO2NO2） 排气微粒排气微粒（PM）：它指排气中除水以外的任何液态：它指排气中除水以外的任何液态或固体微粒。其中，以碳为主要成分的固体颗粒形成或固体微粒。其中，以碳为主要成分的固体颗粒形成碳烟，是排气微粒最主要的成分。碳烟，是排气微粒最主要的成分。二氧化碳（二氧化碳（CO2CO2）：温室效应。）：温室效应。 发动机构造原理和总体构造4h改课件（2 2）噪声）噪声 噪声会刺激神经，使人心情烦躁、反应迟钝、噪声会刺激神经，使人心情烦躁、反应迟钝、甚至产生耳聋、高血压和神经系统疾病，汽车是甚至产生耳聋、高血压和神经系统疾病，汽车是城市的主要噪声源之一，发动机又是汽车的主要城市的主要噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。如我国噪声标准中规噪声源，故必须给予控制。如我国噪声标准中规定，轿车噪声不得大于定，轿车噪声不得大于74dB74dB。（3 3）起动性能）起动性能保证在低温下可靠起动，起动迅速，消耗功率小。保证在低温下可靠起动，起动迅速，消耗功率小。发动机构造原理和总体构造4h改课件四、发动机速度特性：四、发动机速度特性：指油门开度一定时，指油门开度一定时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。耗率三者随发动机转速变化的规律。 发动机全负荷速度特性（又称为发动机发动机全负荷速度特性（又称为发动机外特外特性性）：指油门全开时，发动机的有效功率、有效）：指油门全开时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。规律。 发动机最高工作转速时的全负荷有效功率为发动机最高工作转速时的全负荷有效功率为标定功率标定功率，相应转速为，相应转速为标定转速标定转速，为发动机铭牌，为发动机铭牌功率和转速。功率和转速。发动机构造原理和总体构造4h改课件T T T TtqtqtqtqP Pe eb b b be e e eTtqTtqTtqTtqP Pe eb b b be e e e（a a）汽油发动机外特性汽油发动机外特性发动机构造原理和总体构造4h改课件柴油机速度特性汽油机速度特性TtqTtqPePebebe发动机构造原理和总体构造4h改课件五、汽油机与柴油机速度特性的区别：五、汽油机与柴油机速度特性的区别： 汽油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转汽油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转速增加而逐渐下降，原因是节气门的节流作用使发动机的充速增加而逐渐下降，原因是节气门的节流作用使发动机的充气效率下降，气缸内进气量减少，尤其是部分节气门开度时。气效率下降，气缸内进气量减少，尤其是部分节气门开度时。因此，发动机输出功率随转速增加而增大到极值后迅速下降，因此，发动机输出功率随转速增加而增大到极值后迅速下降，不会发生不会发生“飞车飞车”现象。现象。 柴油机没有节气门的进气节流作用，转速一定时，气缸柴油机没有节气门的进气节流作用，转速一定时，气缸内进气质量就一定，改变负荷的大小靠改变每循环喷油量的内进气质量就一定，改变负荷的大小靠改变每循环喷油量的多少，柴油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随多少，柴油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转速增加而变化平缓。因此，发动机输出功率随转速增加一转速增加而变化平缓。因此，发动机输出功率随转速增加一直在增大，只是前面增加迅速，后面平缓，因此，一旦喷油直在增大，只是前面增加迅速，后面平缓，因此，一旦喷油泵柱塞卡滞在大油门位置而发动机外界负载卸去时，发动机泵柱塞卡滞在大油门位置而发动机外界负载卸去时，发动机转速将大幅度上升，直到发动机冒黑烟，排气管烧红，飞轮转速将大幅度上升，直到发动机冒黑烟，排气管烧红，飞轮飞出伤人等严重事故发生，此谓柴油机的飞出伤人等严重事故发生，此谓柴油机的“飞车飞车”现象。现象。发动机构造原理和总体构造4h改课件 六、发动机的工作状况六、发动机的工作状况 1 1、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明 。 2 2、发动机在某一转速下的、发动机在某一转速下的负荷负荷：是当时发动机发出的功率与：是当时发动机发出的功率与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。 Pe/kWn/rmin-10 050504545323227272020200035004800abcde分析右图分析右图发动机的负荷发动机的负荷 f发动机构造原理和总体构造4h改课件3、发动机不同工况：稳态工况：怠速、小负荷、中等负荷、大负荷、全负荷；低速、中速、高速过渡工况：起动、暖机、加速、减速发动机构造原理和总体构造4h改课件1.6 1.6 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 首部首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据：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。需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。 中部中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸：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。径符号等组成。 后部：后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分：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。时，由制造厂选用适当符号表示。一、内燃机型号由以下四部分组成一、内燃机型号由以下四部分组成发动机构造原理和总体构造4h改课件二、国标二、国标GB725-82GB725-82规定如下：规定如下： 1 1、按所用燃料命名，如柴油机、汽油机等。按所用燃料命名，如柴油机、汽油机等。 2 2、型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。、型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 3 3、型号由四部分组成：、型号由四部分组成：首部首部中部中部系列代号系列代号换代换代标志标志符号符号缸数符号缸数符号气缸排列形式符号气缸排列形式符号符号符号无符号无符号V VP P含含 义义直列及单缸卧式直列及单缸卧式V V型型 平卧型平卧型缸径符号缸径符号（以气缸（以气缸直径的直径的数表数表示）示）结构特征符号结构特征符号 符号符号无符号无符号 F FZ Z结构特征结构特征水水 冷冷风风 冷冷增增 压压用途特征符号用途特征符号符号符号无符号无符号Q QM M用途用途通用型通用型汽车用汽车用摩托车用摩托车用后部后部尾部尾部同一系列产同一系列产品区分符号品区分符号6 6135135Q Q行程符行程符号，号，E E表示二表示二冲程，冲程，无符号无符号表示四表示四冲程冲程1 1、6135Q6135Q柴油机柴油机2 2、1E65FM1E65FM汽油机汽油机举例：举例：发动机构造原理和总体构造4h改课件(1) (1) 汽油机汽油机 1E65F1E65F： 表示单缸，二行程，缸径表示单缸，二行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 4100Q-44100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径100mm100mm，水冷车用，第四种变型产品，水冷车用，第四种变型产品 TJ376QTJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径表示三缸，四行程，缸径76mm76mm，水冷车用，水冷车用，TJTJ表示系列符号表示系列符号 CA488CA488： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径88mm88mm，水冷通用型，水冷通用型，CACA表示系列符号表示系列符号 (2) (2) 柴油机柴油机 195195： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径95mm95mm，水冷通用型，水冷通用型 165F165F： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 6135Q6135Q： 表示六缸，四行程，缸径表示六缸，四行程，缸径135mm135mm，水冷车用，水冷车用 X4105X4105： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径105mm105mm，水冷通用型，水冷通用型，X X表示系列代号表示系列代号 三、型号编制举例三、型号编制举例 发动机构造原理和总体构造4h改课件小 结发动机发动机常用术语常用术语:工作原理工作原理:发动机是将某一种形式的能量转变成发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。机械能的机器。分类分类:定义定义:按不同的分类方法大致分为四大类按不同的分类方法大致分为四大类基本术语基本术语汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机（重点）（重点）区别于汽油机的工作过程区别于汽油机的工作过程四个行程的工作过程四个行程的工作过程发动机构造原理和总体构造4h改课件发动机发动机总体构造：汽油机（两大机构五大系统）总体构造：汽油机（两大机构五大系统） 柴油机（两大机构四大系统）柴油机（两大机构四大系统） 主要性能主要性能指标与特性指标与特性动力性指标：有效转矩，有效功率动力性指标：有效转矩，有效功率经济性指标：燃油燃油消耗率经济性指标：燃油燃油消耗率速度特性速度特性工况与负荷工况与负荷内燃机名称及内燃机名称及型号编制规则型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格熟练识认内燃机名称和规格 发动机构造原理和总体构造4h改课件1 1、内燃机的基本结构组成？、内燃机的基本结构组成？2 2、内燃机的常用术语及其意义？、内燃机的常用术语及其意义？3 3、四冲程发动机的工作过程、四冲程发动机的工作过程( (柴油机和汽油机）柴油机和汽油机）柴油机与汽油机有何不同？各过程相应数值？柴油机与汽油机有何不同？各过程相应数值？4 4、二冲程发动机的工作过程、二冲程发动机的工作过程( (柴油机和汽油机）柴油机和汽油机）并与四冲程发动机进行比较？并与四冲程发动机进行比较？5 5、发动机的命名和型号编制方法？、发动机的命名和型号编制方法？6 6、发动机的主要性能指标有那些？如何表征？、发动机的主要性能指标有那些？如何表征？发动机构造原理和总体构造4h改课件发动机构造原理和总体构造4h改课件