1、 發動機是汽車的動力源。發動機是汽車的動力源。 迄今為止除為數不多的電動汽車外，汽車發動機都是迄今為止除為數不多的電動汽車外，汽車發動機都是熱能動力裝置，或簡稱熱機。在熱機中借助工質的狀態變熱能動力裝置，或簡稱熱機。在熱機中借助工質的狀態變化將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能。化將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能。 熱機有內燃機和外燃機兩種。熱機有內燃機和外燃機兩種。 直接以燃料燃燒所生成的燃燒產物為工質的熱機為內燃直接以燃料燃燒所生成的燃燒產物為工質的熱機為內燃機，反之則為外燃機。內燃機包括活塞式內燃機和燃氣輪機，反之則為外燃機。內燃機包括活塞式內燃機和燃氣輪機。外燃機則包括蒸汽機、汽輪機和熱氣

2、機等。內燃機與機。外燃機則包括蒸汽機、汽輪機和熱氣機等。內燃機與外燃機相比，具有結構緊湊、體積小、質量輕和容易起動外燃機相比，具有結構緊湊、體積小、質量輕和容易起動等許多優點。因此，內燃機尤其是活塞式內燃機被極其廣等許多優點。因此，內燃機尤其是活塞式內燃機被極其廣泛地用作汽車動力。泛地用作汽車動力。Ch1 發動機工作原理發動機工作原理1 1 發動機的類型發動機的類型燃料不同：汽油機與柴油機燃料不同：汽油機與柴油機循環沖程數：四沖程與兩沖程循環沖程數：四沖程與兩沖程冷卻方式：水冷與風冷冷卻方式：水冷與風冷著火方式：壓燃與點燃著火方式：壓燃與點燃進氣狀態：自然進氣與增壓進氣狀態：自然進氣與增壓汽缸

3、數：單缸與多缸汽缸數：單缸與多缸氣缸布置形式：直列、氣缸布置形式：直列、V型與臥式型與臥式F4 發動機工作發動機工作L4 發動機工作發動機工作V6 發動機工作發動機工作凸輪軸不同位置凸輪軸不同位置機體組件機體組件點火系統點火系統配氣機構配氣機構冷卻系統冷卻系統曲柄連曲柄連桿機構桿機構潤滑系統潤滑系統啟動系統啟動系統燃料供給系燃料供給系統統2 2 內燃機基本結構與基本術語內燃機基本結構與基本術語一、基本結構一、基本結構包括：包括：1 1個機體個機體2 2大機構大機構5 5大系統大系統1機體組件機體組件（1 1作用：作用：發動機的骨架，發動機的骨架，支承著發動支承著發動機的所有零機的所有零部件。部

4、件。（2 2組成：組成：由氣缸罩、氣由氣缸罩、氣缸蓋、氣缸缸蓋、氣缸墊、氣缸體墊、氣缸體氣缸、曲氣缸、曲軸箱和油軸箱和油底殼等組成底殼等組成 。氣缸罩氣缸罩氣缸蓋氣缸蓋氣缸墊氣缸墊 氣缸氣缸曲軸箱曲軸箱水道、油道水道、油道氣缸體氣缸體油底殼墊油底殼墊油底殼油底殼圖59 發動機機體組件2曲柄連桿機構曲柄連桿機構（1作用作用將活塞頂的燃氣將活塞頂的燃氣壓力轉變為曲壓力轉變為曲軸的轉矩，輸軸的轉矩，輸出機械能。出機械能。（2主要組成主要組成主要由活塞、活主要由活塞、活塞環、活塞銷、塞環、活塞銷、連桿、連桿瓦、連桿、連桿瓦、曲軸、飛輪等曲軸、飛輪等組成組成 活塞環活塞環 活塞活塞活塞銷活塞銷連桿連桿連

5、桿軸承連桿軸承曲軸曲軸曲軸齒輪曲軸齒輪曲軸帶輪曲軸帶輪曲軸軸承曲軸軸承飛輪飛輪3配氣機構配氣機構（1作用：定時開閉進、排氣門，作用：定時開閉進、排氣門， 吸入干凈空氣，排除吸入干凈空氣，排除廢氣。廢氣。（2主要組成：氣門組件、凸輪軸、驅動機構。主要組成：氣門組件、凸輪軸、驅動機構。曲軸正時皮帶輪曲軸正時皮帶輪張緊輪張緊輪曲軸曲軸凸輪軸傳動皮帶輪凸輪軸傳動皮帶輪凸輪軸凸輪軸氣門氣門氣門氣門氣門座氣門座氣門彈簧氣門彈簧氣門卡環氣門卡環氣門鎖片氣門鎖片氣門彈簧座氣門彈簧座4燃料供給系統燃料供給系統（1作用：向發動機提供燃料和空氣、并排除缸內廢氣。作用：向發動機提供燃料和空氣、并排除缸內廢氣。（2基本

6、組成：燃料供給裝置和進、排氣裝置。基本組成：燃料供給裝置和進、排氣裝置。凸輪軸凸輪軸排氣管系排氣管系消聲器消聲器氣門組件氣門組件空氣濾清器空氣濾清器進氣管系進氣管系進、排氣裝置進、排氣裝置5潤滑系統潤滑系統（1作用：向作用：向摩擦表面提摩擦表面提供潤滑，以供潤滑，以減少摩擦和減少摩擦和磨損。磨損。 （2基本組成：基本組成：油底殼、機油底殼、機油泵、機油油泵、機油濾清器、潤濾清器、潤滑油道。滑油道。 6冷卻系統冷卻系統 （1作用：作用：幫助發動機幫助發動機散熱，以保散熱，以保持正常工作持正常工作溫度。溫度。 （2基本組基本組成：水套、成：水套、水泵、散熱水泵、散熱片和風扇等。片和風扇等。 6冷卻

7、系統冷卻系統EQ6100-1EQ6100-1發動機冷系統發動機冷系統1-1-百葉窗百葉窗 2-2-散熱器散熱器 3-3-散熱器蓋散熱器蓋 4-4-風扇風扇 5-5-水泵水泵 6-6-節溫器節溫器 7-7-水溫表水溫表 8-8-水套水套 9-9-分水管分水管 10-10-放水開關放水開關7點火系統點火系統1 1作用：按汽油機要求，準時、可靠點燃氣缸內可燃混合氣。作用：按汽油機要求，準時、可靠點燃氣缸內可燃混合氣。2 2基本組成：低壓電路、高壓電路、分電器、火花塞等。基本組成：低壓電路、高壓電路、分電器、火花塞等。 7點火系統點火系統 現代汽車多用微機控制點火系，主要由電源、點火開關、點現代汽車多

8、用微機控制點火系，主要由電源、點火開關、點火線圈組件、傳感器、電控單元火線圈組件、傳感器、電控單元ECU、火花塞等組成。、火花塞等組成。8起動系統起動系統 1作用：按發動機要求，順利完成起動過程。作用：按發動機要求，順利完成起動過程。 2基本組成：蓄電池、啟動開關、啟動電動機等。基本組成：蓄電池、啟動開關、啟動電動機等。 8起動系統起動系統 二、基本術語二、基本術語 （1工作循環：每完成一次熱功轉換的工作循環：每完成一次熱功轉換的工作過程。工作過程。 （2上止點：活塞離曲軸最遠處，活塞上止點：活塞離曲軸最遠處，活塞的最高位置。的最高位置。 （3下止點：活塞離曲軸最近處，活塞下止點：活塞離曲軸最

9、近處，活塞的最低位置。的最低位置。 （4曲柄半徑曲柄半徑R ：連桿與曲軸連接中心：連桿與曲軸連接中心至曲軸旋轉中心的距離。至曲軸旋轉中心的距離。 （5活塞行程活塞行程S ：活塞上、下止點間的：活塞上、下止點間的距離。距離。 S=2R。 （6四行程發動機：每工作循環，曲軸四行程發動機：每工作循環，曲軸轉兩圈，活塞運行四個行程。轉兩圈，活塞運行四個行程。 （7二行程發動機：每工作循環，曲軸二行程發動機：每工作循環，曲軸轉一圈，活塞運行兩個行程。轉一圈，活塞運行兩個行程。2 2 內燃機基本結構與基本術語內燃機基本結構與基本術語發動機基本術語發動機基本術語 （8氣缸工作容積氣缸工作容積Vh：活塞從上止

10、點到下止點所掃過：活塞從上止點到下止點所掃過的容積。的容積。 （9氣缸總容積氣缸總容積Va：活塞在下止點時，活塞頂部以上：活塞在下止點時，活塞頂部以上的容積。的容積。 （10發動機排量發動機排量VL ：多缸發動機各缸工作容積的總和。：多缸發動機各缸工作容積的總和。 VL= Vh氣缸數。氣缸數。 （11燃燒室容積燃燒室容積Vc： 活塞在上止點時，活塞上方的容活塞在上止點時，活塞上方的容積。積。 （12壓縮比壓縮比：氣缸總容積與燃燒室容積之比，表示氣：氣缸總容積與燃燒室容積之比，表示氣缸內氣體被壓縮的程度缸內氣體被壓縮的程度 。發動機基本術語發動機基本術語上下止點上下止點上止點：上止點：TDC 活

11、塞頂部距離曲軸中心最遠處，即活塞最高位置；活塞頂部距離曲軸中心最遠處，即活塞最高位置； 下止點：下止點：BDC 活塞頂部距離曲軸中心最近處，即活塞最低位置；活塞頂部距離曲軸中心最近處，即活塞最低位置；活塞行程活塞行程活塞行程活塞行程S）：上、下止點之間的距離；）：上、下止點之間的距離；曲柄半徑曲柄半徑曲柄半徑曲柄半徑R）：連桿軸徑與主軸徑中心線之間的距離；）：連桿軸徑與主軸徑中心線之間的距離；燃燒室容積和工作容積燃燒室容積和工作容積燃燒室容積燃燒室容積Vc）：）： 活塞達到上止點時，活塞頂部以上的氣缸容積；活塞達到上止點時，活塞頂部以上的氣缸容積；工作容積工作容積(Vh): 活塞在上下止點間掃

12、過的容積；活塞在上下止點間掃過的容積；氣缸總容積氣缸總容積氣缸總容積氣缸總容積Va）：）： 活塞在下止點時，活塞頂部以上的容積；活塞在下止點時，活塞頂部以上的容積；壓縮比壓縮比壓縮比：是氣缸總容積與燃燒室容積之比值壓縮比：是氣缸總容積與燃燒室容積之比值汽油機壓縮比一般為汽油機壓縮比一般為8-12，柴油機壓縮比一般為，柴油機壓縮比一般為16-223 3 往復活塞式內燃機工作原理往復活塞式內燃機工作原理 每循環有四個行程：進氣、緊縮、作功和排氣。每循環有四個行程：進氣、緊縮、作功和排氣。 四四沖沖程程汽汽油油機機工工作作循循環環一、單缸四沖程汽油機工作原理一、單缸四沖程汽油機工作原理進氣行程進氣行

13、程特點：活塞下行，排氣門關，進氣門開。混合氣進入缸內。特點：活塞下行，排氣門關，進氣門開。混合氣進入缸內。P=0.08-0.09MpaT=320-380K壓縮行程壓縮行程特點：活塞上行，排氣門關，進氣門關。缸內氣體被壓縮。特點：活塞上行，排氣門關，進氣門關。缸內氣體被壓縮。P=0.8-1.5MpaT=600-750K作功行程作功行程特點：接近壓縮上止點時火花塞跳火，進、排氣門均關，缸內溫度和壓力特點：接近壓縮上止點時火花塞跳火，進、排氣門均關，缸內溫度和壓力進一步升高，缸內氣體推動活塞下行，通過連桿推動曲軸輸出機械功。進一步升高，缸內氣體推動活塞下行，通過連桿推動曲軸輸出機械功。P=0.35-

14、0.5MpaT=1200-1500KPmax=3.0-6.5MpaTmax=2200-2800K排氣行程排氣行程特點：排氣門開，進氣門關，活塞上行，缸內廢氣排出。特點：排氣門開，進氣門關，活塞上行，缸內廢氣排出。P=0.105-0.120MpaT=900-1100K發動機示功圖發動機示功圖每循環也有四個行程：進氣、緊縮、作功和排氣。每循環也有四個行程：進氣、緊縮、作功和排氣。 四四沖沖程程柴柴油油機機工工作作循循環環二、單缸四沖程柴油機工作原理二、單缸四沖程柴油機工作原理 1進氣行程：吸入的是純空氣。進氣行程：吸入的是純空氣。 2壓縮行程：壓縮比較大。壓縮行程：壓縮比較大。 3作功行程：接近壓

15、縮上止點時噴油器噴油，柴油自行著作功行程：接近壓縮上止點時噴油器噴油，柴油自行著火燃燒，推動活塞作功。火燃燒，推動活塞作功。 4排氣行程排氣行程二、單缸四沖程柴油機工作原理二、單缸四沖程柴油機工作原理P=0.085-0.095MpaT=310-340KP=3-5MpaT=7500-1000KP=0.2-0.5MpaT=1000-1200KPmax=6.0-9.0MpaTmax=1800-2200KP=0.105-0.120MpaT=700-900K 共同點：共同點： 1)1)每個工作循環都包含進氣、緊縮、作功和排氣四個活每個工作循環都包含進氣、緊縮、作功和排氣四個活塞行程，每個行程各占塞行程，

16、每個行程各占180180曲軸轉角曲軸轉角 。 2)2)四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗功行程。可在曲軸上安裝轉動慣量較大的飛輪或采用多功行程。可在曲軸上安裝轉動慣量較大的飛輪或采用多缸內燃機。缸內燃機。 不同點：不同點： 1 1進入氣缸內的氣體不同。汽油機進入汽缸的是可燃混進入氣缸內的氣體不同。汽油機進入汽缸的是可燃混合氣，柴油機進入氣缸的是空氣。合氣，柴油機進入氣缸的是空氣。 2)2)混合氣形成方式不同。汽油機在氣缸外部開始形成并混合氣形成方式不同。汽油機在氣缸外部開始形成并延續到進氣和壓縮行程終了，時間較長。柴油機在氣缸延續到進氣

17、和壓縮行程終了，時間較長。柴油機在氣缸內部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小部分作內部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小部分作功行程，時間很短。功行程，時間很短。 3)3)著火方式不同。汽油機用電火花點燃，柴油機則是自著火方式不同。汽油機用電火花點燃，柴油機則是自燃。燃。單缸四沖程汽油機與柴油機比較單缸四沖程汽油機與柴油機比較 1每一個氣缸所有每一個氣缸所有的工作過程與單缸的工作過程與單缸發動機相同。發動機相同。 2)曲軸每轉兩圈每個曲軸每轉兩圈每個氣缸都完成一個工氣缸都完成一個工作循環。作循環。 3)各缸不同時作功，各缸不同時作功，而是按一定順序。而是按一定順序。 4)各缸作功間隔角

18、各缸作功間隔角曲軸轉角相等。曲軸轉角相等。多缸四沖程發動機工作原理多缸四沖程發動機工作原理 三、二沖程汽油機工作行程 三、二沖程汽油機工作行程 四、二沖程柴油機工作原理 四、二沖程柴油機工作原理 第一行程：活塞從下止點向上止點運動，行程開始前不久，進氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當活塞繼續向上運動進氣孔被關閉，排氣門也關閉，空氣受到壓縮，當活塞接近上止點時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內壓力增大。 第二行程：活塞從上止點向下止點運動，開始時氣體膨脹，推動活塞向下運動，對外作功，當活塞下行到大約2/3行程時，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內

19、壓力降低，進氣孔開啟，進行換氣，換氣一直延續到活塞向上運動1/3行程進氣孔關閉結束。 二沖程發動機特點一、動力性指標一、動力性指標 1 1、有效轉矩：發動機通過飛輪對外輸出的轉矩，用、有效轉矩：發動機通過飛輪對外輸出的轉矩，用TeTe表示表示 。2 2、有效功率：發動機通過飛輪對外輸出的功率，用、有效功率：發動機通過飛輪對外輸出的功率，用PePe表示。表示。 式中：式中：Te Te 有效扭矩，單位為有效扭矩，單位為NmNm； n n 曲軸轉速，單位為曲軸轉速，單位為r/min r/min 二者關系二者關系 4 4 發動機的性能指標發動機的性能指標一、動力性指標一、動力性指標 4 4 發動機的性

20、能指標發動機的性能指標3.3.發動機轉速：發動機曲軸每分鐘的回轉數稱為發發動機轉速：發動機曲軸每分鐘的回轉數稱為發動機轉速，用動機轉速，用 n n 表示，單位為表示，單位為 r/min r/min 。 在說明發動機有效功率的大小時，必須同時指在說明發動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應的轉速。明其相應的轉速。 在發動機產品標牌上規定的有效功率及其相應在發動機產品標牌上規定的有效功率及其相應的轉速分別稱作標定功率和標定轉速。發動機在標的轉速分別稱作標定功率和標定轉速。發動機在標定功率和標定轉速下的工作狀況稱作標定工況。定功率和標定轉速下的工作狀況稱作標定工況。4.4.平均有效壓力：單位氣缸工

21、作容積發出的有效功平均有效壓力：單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力，記作稱為平均有效壓力，記作 pmepme，單位為，單位為 MPa MPa 。 顯然，平均有效壓力越大，發動機的作功能力顯然，平均有效壓力越大，發動機的作功能力越強。越強。 4 4 發動機的性能指標發動機的性能指標二、二、 經濟性指標經濟性指標 包括有效熱效率和有效燃油消耗包括有效熱效率和有效燃油消耗率等。率等。1.1.有效熱效率有效熱效率: :料燃燒所產生的熱量轉料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有效熱效率，化為有效功的百分數稱為有效熱效率，記作記作 ee。2.2.有效燃油消耗率：發機每輸出有效燃油消耗率：發

22、機每輸出 1kW 1kW 的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作消耗率，記作 bebe，單位為，單位為 g/g/（kWhkWh）。）。 be=B/Pebe=B/Pe* *10001000式中：式中： BB發動機在單位時間內的耗油發動機在單位時間內的耗油量，量，kg/hkg/h；PePe發動機的有效功率，發動機的有效功率，kWkW。 4 4 發動機的性能指標發動機的性能指標三、強化指標三、強化指標 指發動機承受熱負荷和機械負荷能力的評指發動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指標。價指標。1.1.升功率升功率PLPL：發機在標定工況下，單位發動機：發機在標定

23、工況下，單位發動機排量輸出的有效功率稱為升功率。排量輸出的有效功率稱為升功率。 升功率大，表明每升氣缸工作容積發出的升功率大，表明每升氣缸工作容積發出的有效功率大，發動機的熱負荷和機械負荷都高。有效功率大，發動機的熱負荷和機械負荷都高。2.2.強化系數強化系數cm=Pmecm=Pme* *VmVm：平均有效壓力與活塞平：平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數。均速度的乘積稱為強化系數。 活塞平均速度是指發動機在標定轉速下工活塞平均速度是指發動機在標定轉速下工作時，活塞往復運動速度的平均值。作時，活塞往復運動速度的平均值。四、緊湊性指標四、緊湊性指標 表征發動機總體結構緊湊程度的指標。表征

24、發動機總體結構緊湊程度的指標。1.1.比容積：發動機外廓體積與其標定功率的比比容積：發動機外廓體積與其標定功率的比值稱為比容積。值稱為比容積。2.2.比質量：發動機的干質量與其標定功率的比比質量：發動機的干質量與其標定功率的比值稱為比質量。干質量是指未加注燃油、機油值稱為比質量。干質量是指未加注燃油、機油和冷卻液的發動機質量。和冷卻液的發動機質量。 比容積和比質量越小，發動機結構越緊湊。比容積和比質量越小，發動機結構越緊湊。 4 4 發動機的性能指標發動機的性能指標五、環境指標五、環境指標 環境指標用來評價發動機排氣品質和噪聲水環境指標用來評價發動機排氣品質和噪聲水平。消減發動機排氣和噪聲對環境的污染。平。消減發動機排氣和噪聲對環境的污染。六、可靠性指標六、可靠性指標 可靠性指標是表征發動機在規定的使用條件下，可靠性指標是表征發動機在規定的使用條件下，正常持續工作能力的指標。正常持續工作能力的指標。 可靠性有多種評價方法，如首發故障行駛里可靠性有多種評價方法，如首發故障行駛里程、平均故障間隔里程、主要零件的損壞率等。程、平均故障間隔里程、主要零件的損壞率等。七、耐久性指標七、耐久性指標 耐久性指標是指發動機主要零件磨損到不能耐久性指標是指發動機主要零件磨損到不能繼續正常工作的極限時間。繼續正常工作的極限時間。 通常用發動機的大修里程