1、第一章發動機的基本知識一、發動機的定義、分類及特點一、發動機的定義、分類及特點發動機是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器。汽發動機是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器。汽車的動力來自發動機。車的動力來自發動機。車用發動機可分為活塞式內燃機與燃氣輪機兩大類。活車用發動機可分為活塞式內燃機與燃氣輪機兩大類。活塞式內燃機按活塞運動方式分為往復活塞式和旋轉活塞式兩塞式內燃機按活塞運動方式分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。車用內燃機根據其燃料不同分為汽油機和柴油機。種。車用內燃機根據其燃料不同分為汽油機和柴油機。第一節概述第一節概述汽油機是利用化油器將一定數量的汽油和空氣混合，或汽油機是利用化油器將一

2、定數量的汽油和空氣混合，或將汽油直接噴入進氣管道使汽油和空氣混合后再吸入發動機將汽油直接噴入進氣管道使汽油和空氣混合后再吸入發動機氣缸內，用電火花強制點燃使其燃燒，產生熱能而膨脹做功。氣缸內，用電火花強制點燃使其燃燒，產生熱能而膨脹做功。柴油機是利用噴油泵使柴油在高壓下由噴油器直接噴入發動柴油機是利用噴油泵使柴油在高壓下由噴油器直接噴入發動機氣缸內，并與氣缸內已經被壓縮的高溫空氣混合形成混合機氣缸內，并與氣缸內已經被壓縮的高溫空氣混合形成混合氣，自燃后產生熱能而膨脹做功。氣，自燃后產生熱能而膨脹做功。二、往復活塞式內燃機的分類二、往復活塞式內燃機的分類對于往復活塞式發動機，每一次能量轉換都必須

3、經過吸對于往復活塞式發動機，每一次能量轉換都必須經過吸入空氣、壓縮和輸入燃料，使之著火燃燒而膨脹做功，再將入空氣、壓縮和輸入燃料，使之著火燃燒而膨脹做功，再將生成的廢氣排出這樣一個連續的工作過程。該過程稱之為發生成的廢氣排出這樣一個連續的工作過程。該過程稱之為發動機的一個工作循環。根據每一個工作循環所需活塞行程數動機的一個工作循環。根據每一個工作循環所需活塞行程數又可將往復活塞式內燃機分為四沖程發動機與二沖程發動機。又可將往復活塞式內燃機分為四沖程發動機與二沖程發動機。若完成一個循環需要活塞往復四個行程的稱為四沖程發動機，若完成一個循環需要活塞往復四個行程的稱為四沖程發動機，完成一個循環需要活

4、塞往復兩個行程的便稱為二沖程發動機。完成一個循環需要活塞往復兩個行程的便稱為二沖程發動機。一、發動機結構基本術語一、發動機結構基本術語單缸汽油發動機的基本構造如單缸汽油發動機的基本構造如圖圖1 11 1所示。氣缸所示。氣缸7 7內內裝有活塞裝有活塞8 8，活塞通過活塞銷，活塞通過活塞銷1010、連桿、連桿1111與曲軸與曲軸1414相連接。相連接。活塞在氣缸內作往復運動，通過連桿推動曲動。為了吸入活塞在氣缸內作往復運動，通過連桿推動曲動。為了吸入新鮮空氣和排出廢氣，還設有進氣門新鮮空氣和排出廢氣，還設有進氣門2 2和排氣門和排氣門3 3。第二節四沖程發動機的工作原理第二節四沖程發動機的工作原理

5、圖圖11單缸四沖程汽油機結構示意圖單缸四沖程汽油機結構示意圖1進氣管進氣管2進氣門進氣門3排氣門排氣門4化油器化油器5火花塞火花塞6氣缸蓋氣缸蓋7氣缸氣缸8活塞活塞9水泵水泵10活塞銷活塞銷11連桿連桿12曲軸曲軸13飛輪飛輪14曲軸曲軸15機油管機油管16油底殼油底殼17機油泵機油泵圖圖1 12 2示出了發動機能示出了發動機能量轉換機構的最基本組成及量轉換機構的最基本組成及其運動關系和一些基本術語。其運動關系和一些基本術語。 圖圖12發動機示意圖發動機示意圖 1進氣門進氣門2排氣門排氣門3氣缸氣缸4活塞活塞 5連桿連桿 6曲軸中心曲軸中心7曲柄曲柄 （1 1）上止點）上止點活塞頂部離曲軸中心

6、最遠處，即活塞最高活塞頂部離曲軸中心最遠處，即活塞最高位置。位置。 （2 2）下止點）下止點活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低位置。位置。 （3 3）活塞行程）活塞行程S S上、下止點間的距離。上、下止點間的距離。 （4 4）曲柄半徑）曲柄半徑R R曲軸與連桿大頭連接中心至曲軸與連桿大頭連接中心至曲軸中心的距離。曲軸中心的距離。 （5 5）氣缸工作容積）氣缸工作容積V Vh h活塞從上止點到下止點所掃過的活塞從上止點到下止點所掃過的容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量。容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量。 （6 6）燃燒室容積）燃燒室容積V Vc c活塞在上止點時，

7、活塞頂上面的空活塞在上止點時，活塞頂上面的空間為燃燒室，它的容積叫燃燒室容積（單位為間為燃燒室，它的容積叫燃燒室容積（單位為L L）。）。 （7 7）氣缸總容積）氣缸總容積V Va a活塞在下止點時，活塞頂上面整個活塞在下止點時，活塞頂上面整個空間的容積（單位為空間的容積（單位為L L）。）。二、四沖程汽油機的工作原理二、四沖程汽油機的工作原理 四沖程發動機每完成四沖程發動機每完成一個工作循環需要經過進一個工作循環需要經過進氣、壓縮、膨脹（做功）氣、壓縮、膨脹（做功）和排氣四個行程，對應活和排氣四個行程，對應活塞上下往復運動四次，相塞上下往復運動四次，相應的曲軸旋轉了應的曲軸旋轉了720720

8、（兩圈）。四沖程汽油機（兩圈）。四沖程汽油機的示功圖如圖的示功圖如圖1 13 3所示。所示。圖圖13四沖程汽油機的示功圖四沖程汽油機的示功圖a）進氣行程）進氣行程b）壓縮行程）壓縮行程c）膨脹行程（做功行程）膨脹行程（做功行程）d）排氣行程）排氣行程三、四沖程柴油機工作原理三、四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機（壓燃式四沖程柴油機（壓燃式發動機）每個工作循環也經發動機）每個工作循環也經歷進氣、壓縮、做功、排氣歷進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。圖四個行程。圖1 14 4為四沖程為四沖程柴油機示意圖。柴油機示意圖。圖圖14四沖程柴油機示意圖四沖程柴油機示意圖1噴油器噴油器2噴油泵噴油泵通常，汽油機由

9、兩大機構五大系統組成，柴油通常，汽油機由兩大機構五大系統組成，柴油機由兩大機構四大系統組成（無點火系）。下面以機由兩大機構四大系統組成（無點火系）。下面以一汽奧迪一汽奧迪100100型轎車發動機（型轎車發動機（圖圖1 15 5）為例，介紹四）為例，介紹四沖程汽油機的一般構造。沖程汽油機的一般構造。第三節發動機的總體構造第三節發動機的總體構造圖圖15一汽奧迪一汽奧迪100型轎車發動機型轎車發動機1氣缸墊氣缸墊2氣缸蓋氣缸蓋3火花塞火花塞4活塞銷活塞銷5曲軸后端封油擋板曲軸后端封油擋板6飛輪齒圈飛輪齒圈7油底殼油底殼8活塞活塞9油標尺油標尺10連桿總成連桿總成11機油機油集濾器集濾器12中間軸軸承

10、中間軸軸承13放油螺塞放油螺塞14曲軸主軸承曲軸主軸承15曲軸曲軸16曲軸軸承蓋曲軸軸承蓋17曲軸前端封油擋板曲軸前端封油擋板18曲軸正時齒輪曲軸正時齒輪19空氣空氣壓縮機平帶壓縮機平帶20調整墊片調整墊片2l正時齒輪擰緊螺栓正時齒輪擰緊螺栓22壓緊蓋壓緊蓋23空空氣壓縮機帶輪氣壓縮機帶輪24水泵、發電機曲軸帶輪水泵、發電機曲軸帶輪25正時齒輪下罩蓋正時齒輪下罩蓋26空氣空氣壓縮機支架壓縮機支架27中間軸正時齒輪中間軸正時齒輪28中間軸中間軸29正時傳動帶正時傳動帶30偏心輪張緊機構偏心輪張緊機構3l氣缸體氣缸體32正時齒輪上罩蓋正時齒輪上罩蓋33凸輪軸正時齒輪凸輪軸正時齒輪34凸輪軸前端油封

11、凸輪軸前端油封35凸輪軸罩蓋凸輪軸罩蓋36機油加油口蓋機油加油口蓋37凸輪軸凸輪軸機油擋油板機油擋油板38凸輪軸軸承蓋凸輪軸軸承蓋39排氣門排氣門40氣門彈簧氣門彈簧41進氣進氣門門42液力挺桿總成液力挺桿總成43凸輪軸凸輪軸一、機體組一、機體組一汽奧迪一汽奧迪100100型發動機的機體組包括氣缸蓋型發動機的機體組包括氣缸蓋2 2、氣缸蓋、氣缸蓋罩蓋、氣缸體罩蓋、氣缸體3131及油底殼及油底殼7 7等。氣缸蓋和氣缸體的內壁共等。氣缸蓋和氣缸體的內壁共同組成燃燒室的一部分，是承受高溫、高壓的機件。機體同組成燃燒室的一部分，是承受高溫、高壓的機件。機體作為發動機各機構、各系統的裝配基體，其本身的許

12、多部作為發動機各機構、各系統的裝配基體，其本身的許多部分又分別是曲柄連桿機構、燃料供給系、冷卻系和潤滑系分又分別是曲柄連桿機構、燃料供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分。在進行結構分析時，常把機體列為曲柄連桿的組成部分。在進行結構分析時，常把機體列為曲柄連桿機構。有的發動機將氣缸體分鑄成上下兩部分，上部稱為機構。有的發動機將氣缸體分鑄成上下兩部分，上部稱為氣缸體，下部稱為曲軸箱。氣缸體，下部稱為曲軸箱。二、曲柄連桿機構二、曲柄連桿機構曲柄連桿機構包括活塞曲柄連桿機構包括活塞8 8，連桿總成，連桿總成1010，帶有，帶有飛輪齒圈飛輪齒圈6 6的曲軸的曲軸1515等。這是發動機借以產生動力，等。這是發

13、動機借以產生動力，并將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動并將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動而輸出動力的機構。而輸出動力的機構。三、配氣機構三、配氣機構配氣機構包括進氣門配氣機構包括進氣門4141、排氣門、排氣門3939、液力挺桿總成、液力挺桿總成4242、凸輪軸、凸輪軸4343、凸輪軸正時齒輪、凸輪軸正時齒輪3333（由曲軸正時齒輪（由曲軸正時齒輪1818通過正時傳動帶通過正時傳動帶2929驅動）。其作用是將可燃混合氣及時驅動）。其作用是將可燃混合氣及時充入氣缸并及時從氣缸排出廢氣。充入氣缸并及時從氣缸排出廢氣。四、燃料供給系四、燃料供給系 燃料供給系包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器

14、、油燃料供給系包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管、空氣濾清器、化油器、進氣歧管、排氣歧管、排氣管、空氣濾清器、化油器、進氣歧管、排氣歧管、排氣消聲器等。其作用是根據發動機各種工況要求，配制具消聲器等。其作用是根據發動機各種工況要求，配制具有一定數量和濃度的可燃混合氣供入氣缸，并將燃燒生有一定數量和濃度的可燃混合氣供入氣缸，并將燃燒生成的廢氣排出發動機。成的廢氣排出發動機。五、點火系五、點火系 點火系包括電源（蓄電池和發電機）、分電器、點火系包括電源（蓄電池和發電機）、分電器、點火開關、點火線圈、火花塞點火開關、點火線圈、火花塞3 3等。其作用是保證按等。其作用是保證按規定時刻及時點燃氣缸中被

15、壓縮的可燃混合氣。規定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的可燃混合氣。六、冷卻系六、冷卻系冷卻系主要包括水泵、散熱器、風扇、節溫器、冷卻系主要包括水泵、散熱器、風扇、節溫器、水溫表以及氣缸體水溫表以及氣缸體3131和氣缸蓋和氣缸蓋2 2里鑄出的水套等。其功里鑄出的水套等。其功用是散發受熱機件的熱于大氣之中，以保證發動機在用是散發受熱機件的熱于大氣之中，以保證發動機在最適宜的溫度下工作。最適宜的溫度下工作。七、潤滑系七、潤滑系潤滑系包括油底殼潤滑系包括油底殼7 7、機油集濾器、機油集濾器1111、機油、機油泵、限壓閥、潤滑油道及油管、油溫和油壓傳感泵、限壓閥、潤滑油道及油管、油溫和油壓傳感器、油溫和油壓表

16、、油標尺等。潤滑系的功用是器、油溫和油壓表、油標尺等。潤滑系的功用是將潤滑油不斷地供給作相對運動的零件以減少它將潤滑油不斷地供給作相對運動的零件以減少它們之間的摩擦阻力，減輕機件的磨損，并部分地們之間的摩擦阻力，減輕機件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。八、起動系八、起動系 包括起動機、冷起動加熱器及其附屬裝置，用包括起動機、冷起動加熱器及其附屬裝置，用以使靜止的發動機起動并轉入自行運轉。以使靜止的發動機起動并轉入自行運轉。 紅旗紅旗CA7220CA7220型轎車裝用的型轎車裝用的CA488CA4883 3型發動機的縱、橫型發動機的縱、橫剖面圖分別見剖面圖

17、分別見圖圖1 16a6a、圖圖1 16b6b 。該發動機為四沖程、。該發動機為四沖程、直列四缸、水冷、頂置氣門、化油器式發動機。直列四缸、水冷、頂置氣門、化油器式發動機。 圖圖16一汽紅旗一汽紅旗CA4883型發動機型發動機 a）縱剖面圖）縱剖面圖圖圖16一汽紅旗一汽紅旗CA4883型發動機（續）型發動機（續）b）橫剖面圖）橫剖面圖 上海桑塔納轎車裝用的汽油發動機如圖上海桑塔納轎車裝用的汽油發動機如圖1 17 7所示，其所示，其結構與一汽奧迪結構與一汽奧迪100100型轎車發動機基本相同。型轎車發動機基本相同。圖圖17上海桑塔納轎車汽油發動機上海桑塔納轎車汽油發動機 夏利夏利TJ7100TJ7

18、100、TJ7100UTJ7100U型轎車裝用型轎車裝用的的TJ376QTJ376Q型汽油機的型汽油機的結構示意圖見圖結構示意圖見圖1 18 8。該發動機質量小、油該發動機質量小、油耗低、噪聲小、轉速耗低、噪聲小、轉速高。高。圖圖18天津夏利天津夏利TJ376Q型汽油發動機型汽油發動機 圖圖1 11010所示為東風所示為東風EQ1090EEQ1090E型載貨汽車用的東風型載貨汽車用的東風EQ6100EQ61001 1型汽油機的縱、橫剖面圖。其結構的主要特點型汽油機的縱、橫剖面圖。其結構的主要特點是：凸輪軸布置在氣缸體側面的中部，且采用齒輪傳動。是：凸輪軸布置在氣缸體側面的中部，且采用齒輪傳動。

19、圖圖110二汽東風二汽東風EQ61001 汽油機汽油機圖圖110二汽東風二汽東風EQ61001 汽油機汽油機 圖圖110二汽東風二汽東風EQ61001 汽油機（續）汽油機（續）1風扇風扇2水泵水泵3氣缸蓋氣缸蓋4小循環水管小循環水管5進、排氣歧管總成進、排氣歧管總成6曲軸箱通風裝置曲軸箱通風裝置7化油器化油器8氣缸蓋出水管氣缸蓋出水管9搖臂機構搖臂機構10曲軸箱曲軸箱通風管通風管11氣缸體氣缸體12后挺桿室蓋后挺桿室蓋13曲軸箱通風擋油板曲軸箱通風擋油板14飛輪殼飛輪殼15飛輪飛輪16發動機后懸置螺栓、螺母發動機后懸置螺栓、螺母17限位板限位板18發動機后懸置軟發動機后懸置軟墊墊19油底殼襯墊

20、油底殼襯墊20凸輪軸凸輪軸21曲軸止推片曲軸止推片22曲軸曲軸23主軸承主軸承蓋蓋24機油泵、分電器總成機油泵、分電器總成25活塞、連桿總成活塞、連桿總成26油底殼油底殼27機油機油泵泵28發動機前懸置軟墊總成發動機前懸置軟墊總成29發動機前懸置支架總成發動機前懸置支架總成30風扇傳動風扇傳動帶帶31正時齒輪室蓋及曲軸前油封正時齒輪室蓋及曲軸前油封32曲軸正時齒輪曲軸正時齒輪33凸輪軸正時齒凸輪軸正時齒輪輪34空氣壓縮機平帶空氣壓縮機平帶35曲軸箱通風單向閥曲軸箱通風單向閥36進氣管進氣管37絕熱墊絕熱墊及襯墊及襯墊38空氣濾清器空氣濾清器39氣缸套氣缸套40定位銷定位銷41挺桿室襯墊挺桿室襯

21、墊42挺桿室蓋挺桿室蓋43分電器分電器44加機油管和蓋加機油管和蓋45汽油泵汽油泵46機油粗濾器機油粗濾器47聯軸套聯軸套48出水軟管出水軟管49機油細濾器機油細濾器50放水閥放水閥51排氣管排氣管52彎管接頭彎管接頭53彈簧彈簧54單向閥單向閥55閥體閥體圖圖1 11212所示為意所示為意大利產佩爾利尼大利產佩爾利尼T20T20自自卸汽車上采用的二沖卸汽車上采用的二沖程柴油發動機。其特程柴油發動機。其特點是采用噴油泵和噴點是采用噴油泵和噴油器合為一體的燃料油器合為一體的燃料供給系。供給系。圖圖112二沖程柴油發動機二沖程柴油發動機一、動力性指標一、動力性指標 （1 1）有效轉矩發動機通過飛輪

22、對外輸出的轉矩稱為）有效轉矩發動機通過飛輪對外輸出的轉矩稱為發動機的有效轉矩，用發動機的有效轉矩，用T Ttqtq表示，單位為表示，單位為NmNm。 （2 2）有效功率發動機通過飛輪對外輸出的功率稱為）有效功率發動機通過飛輪對外輸出的功率稱為發動機的有效功率，用發動機的有效功率，用P Pe e表示，單位為表示，單位為kWkW。它等于有效。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。轉矩與曲軸角速度的乘積。第四節發動機的主要性能指標與特性第四節發動機的主要性能指標與特性二、經濟性指標二、經濟性指標一般用燃油消耗率表示發動機的經濟性指標。燃一般用燃油消耗率表示發動機的經濟性指標。燃油消耗率指發動機每發出油消

23、耗率指發動機每發出1kW1kW有效功率，在有效功率，在1h1h內所消內所消耗的燃油質量（以耗的燃油質量（以g g為單位），稱為燃油消耗率，用為單位），稱為燃油消耗率，用b be e表示。表示。很明顯，燃油消耗率越低，燃油經濟性越好。很明顯，燃油消耗率越低，燃油經濟性越好。三、發動機速度特性三、發動機速度特性 發動機速度特性指發動機的功率、轉矩和燃油消耗率發動機速度特性指發動機的功率、轉矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉速變化的規律。試驗時，當節氣門開度達到三者隨曲軸轉速變化的規律。試驗時，當節氣門開度達到最大時，所得到的速度特性稱為發動機外特性。相應地把最大時，所得到的速度特性稱為發動機外特性。相應地把在節氣門其他開度情況下得到的速度特性稱為部分特性。在節氣門其他開度情況下得到的速度特性稱為部分特性。發動機外特性代表了發動機所具有的最高動力性能。發動機外特性代表了發動機所具有的最高動力性能。圖圖1 11313為汽油發動機外特性。為汽油發動機外特性。圖圖113汽油發動機外特性汽油發動機外特性 圖圖1 11414中表示某汽油發動機的一組特性曲線。中表示某汽油發動機的一組特性曲線。圖圖113汽油