汽車品牌1-1第一章發動機總體構造與工作原理教學目的與要求1、了解發動機分類。2、掌握活塞行程、氣缸工作容積、壓縮比、有效轉矩、有效功率等基本概念。3、掌握四沖程、理解二沖程汽油機的工作原理。4、理解柴油機與汽油機、二沖程與四沖程發動機的主要區別。5、了解發動機性能指標與特性。6、能根據發動機型號確定其基本特征。重點與難點1、發動機常用術語和基本概念。2、四沖程與二沖程發動機的工作原理。3、發動機型號編制規則。§1.1發動機分類§1.2發動機總體構造及常用術語§1.3四沖程發動機的工作原理§1.4二沖程發動機的工作原理§1.5發動機主要性能指標與特性§1.6發動機號

目錄§1.1發動機分類按所用燃料分：按發火（著火）方式不同分：按沖程數分：按氣缸數及其排列方式分：液體燃料發動機（汽、柴油機）、氣體燃料發動機（液化石油氣、天然氣、甲烷、氫氣等）和多種燃料發動機壓燃式發動機和點燃式發動機四沖程發動機和二沖程發動機單缸和多缸發動機；直列式、V型式、對置式發動機5.按冷卻方式分為：6.按進氣是否增壓分為：7.按每缸氣門數分為：水冷式發動機和風冷式發動機非增壓發動機（也叫自然吸入式）和增壓式發動機2氣門、3氣門、4氣門、5氣門發動機發動機分類汽車上常用的是：四沖程、水冷、往復活塞式、多缸發動機。版權所有：太原大學鞏利平四沖程二沖程返回§1.2發動機總體構造及常用術語一、總體構造一組（或一體）：氣缸體機體組氣缸蓋油底殼兩機構：曲柄連桿機構、配氣機構五系統：供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系發動機的基本構造：曲柄連桿機構：發動機完成工作循環，能量轉換的主要運動零件。配氣機構：根據發動機的工作次序，定時開關進排氣門，實現換氣過程。供給系統：根據發動機要求，將一定量的混合氣或燃料送入氣缸，將燃燒后產生的廢氣排出氣缸。潤滑系統：輸送潤滑油對運動零件進行潤滑、清洗和冷卻。冷卻系統：將發動機工作產生的部分熱量及時散發出去，保證發動機的適宜工作溫度。點火系統：汽油發動機中，定時產生電火花，點燃混合氣。起動系統：完成發動機起動過程所需的外力加載裝置。單缸四沖程汽油機結構示意圖單缸四沖程柴油機結構示意圖單缸四沖程汽油發動機的基本結構1-進氣管2-進氣門3-排氣門4-化油器5-火花塞6-氣缸蓋7-氣缸8-活塞9-水泵10-活塞銷11-連桿12-曲軸箱13-飛輪14-曲軸15-機油管16-油底殼17-機油泵發動機總體構造實例發動機總體構造實例發動機結構示意透明模型連桿飛輪曲軸活塞進氣門排氣門推桿挺柱正時齒輪■曲柄連桿機構■配氣機構曲柄連桿機構和配氣機構搖臂凸輪軸桑塔納發動機結構示意圖凌志400發動機福特發動機羚羊發動機發動機常用術語二、發動機常用術語示意圖

發動機常用術語詳解1.上止點（下止點）：活塞離曲軸主軸回轉中心線最遠（近）處。2.活塞行程：上下止點之間的距離。用S表示，單位為mm。3.曲柄半徑：與連桿大端相連接的曲柄銷的中心線到曲軸回轉中心線的距離。用R表示，單位為mm。

S=2R4.氣缸工作容積：活塞從上止點到下止點所掃過的空間的容積，也稱氣缸排量。用Vh表示。升

式中：D為氣缸直徑，S為活塞行程，單位均為mm。5.發動機工作容積：各缸工作容積之和，也稱發動機排量。用VL表示。

VL=Vh·

i這里i表示缸數。6.燃燒室容積：活塞到達上止點時活塞頂和缸蓋底之間的容積。用Vc表示。7.氣缸總容積：Va=Vh+Vc8.壓縮比：氣缸總容積與燃燒室容積之比。9.工作循環：一次熱功轉換的全過程。四沖程發動機四個沖程完成一個工作循環，曲軸轉720°；二沖程發動機兩個沖程完成一個工作循環，曲軸轉360°。關于壓縮比的說明

壓縮比是一個抽象的數值，它表示當活塞在下止點到上止點時氣體所縮小的比數。例如，氣缸總容積為1.2L，壓縮容積為0.2L，壓縮比即為6:1，即氣體被壓縮到原來的1/6。目前，汽油發動機的壓縮比約為6～10（有的也高達10以上），柴油機的壓縮比約為15～22。壓縮比提高發動機的壓縮比可以提高發動機的熱效率，燃油可以被有效地利用。壓縮比的提高提高了燃燒室的溫度，將使爆震容易產生。高的壓縮比和高的燃燒溫度也會加大NOx的產生。發動機常用術語綜介演示返回§1.3四沖程發動機的工作原理一、汽油機進氣沖程壓縮沖程作功沖程排氣沖程單缸四沖程汽油機工作原理示意圖進氣沖程排氣門關閉進氣門開啟活塞大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況。

壓縮沖程進氣門關閉排氣門關閉活塞PVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點作功沖程進氣門關閉排氣門關閉活塞PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點

排氣沖程進氣門關閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點殘余廢氣四沖程汽油機示功圖發動機工作原理演示汽油機用的燃料是汽油，柴油機用的燃料的是柴油。柴油和汽油比起來，粘度大（不易蒸發），自燃溫度低。所以汽油機和柴油機在混合氣的形成方式和發火方式上是不同的。汽油機的混合氣是在氣缸外部或內部形成的，柴油機則一定是內部形成的；汽油機的發火方式為點燃式，柴油機的發火方式則為壓燃式。柴油機也同樣要經過進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程。只不過進的、壓的是空氣，柴油是在壓縮沖程接近終了時，由噴油器噴入氣缸的，從而在短時間內與壓縮以后的高溫空氣混合并吸收熱量，進而自燃，且此后一段時間內邊噴油邊燃燒，氣缸內壓力和溫度急劇升高，推動活塞下行作功。二、柴油機單缸四沖程柴油機工作原理示意圖推論四沖程發動機在四個沖程中，只有一個沖程是作功的。也就是說，對于一個缸來說，曲軸所轉兩圈中，只有半圈是由于膨脹氣體的作用使曲軸旋轉，剩余的一圈半則為輔助沖程。很顯然，曲軸轉速是不均勻的，因而發動機的運轉也就不平穩。所以，汽車上都不用單缸發動機。用的最多的是3缸、4缸、6缸、8缸、12缸等。缸數越多，發動機工作越平穩。發動機起動時的第一個循環，必須有外力將曲軸轉動，以完成進氣和壓縮沖程；當作功沖程開始后，作功能量便通過曲軸儲存在飛輪內，以維持以后的沖程和循環得以繼續進行。返回柴油機與汽油機的比較一、二沖程汽油機工作原理§1.4二沖程發動機的工作原理1-進氣孔2-排氣孔3-換氣孔二沖程發動機剖視圖說明：在理解二沖程汽油機的工作原理時要特別注意三個孔的高低順序，從高到低依次為排氣孔、換氣孔、進氣孔。

歸納和說明

歸納：二沖程發動機工作循環也包括進氣、壓縮、作功、排氣四個過程，但它是在活塞往復兩個沖程內完成的。第一沖程：活塞上方進行換氣、壓縮，活塞下方進氣。第二沖程：活塞上方進行作功、換氣，下方預壓縮。點燃混合氣后，活塞下行，至關閉進氣孔，曲軸箱內的混合氣被壓縮。活塞繼續下行，排氣孔打開，廢氣排出。接著，換氣孔打開，混合氣進入并掃氣，直至換氣孔和排氣孔關閉。二、二沖程柴油機工作原理換氣噴油燃燒排氣壓縮噴油器空氣掃氣泵廢氣排氣門二沖程發動機與四沖程發動機的比較1.在氣缸容積、發動機轉速、缸數相同時，二沖程機的功率是四沖程機的2倍（因為曲軸轉一圈就作一次功）。（實際上只有1.5—1.6倍）2.二沖程機轉速均勻，運轉平穩（因為作功頻率高）。3.結構簡單，使用、維修簡便（因為不需要專門的配氣機構，附屬機構少）。4.廢氣排除不徹底，作功沖程利用不充分，且同時伴有新鮮混合氣的排出，帶來的是污染嚴重。因此經濟性和排放不如四沖程發動機。（二沖程柴油機不存在換氣損失）。二沖程發動機與四沖程發動機的主要對比返回§1.5發動機主要性能指標與特性

發動機的性能指標可以分為兩大類：指示指標與有效指標。指示指標是表示氣缸內燃氣的工作品質，包括燃氣做功的能力和熱量轉變為機械功的效率。有效指標是表示發動機整體的工作優劣。它不僅表示了氣缸內氣體的工作效果，而且也反映了發動機本身的機械耗損。有效指標表示了發動機對外做功的能力和熱能轉變為實際有用功的最終效果。發動機的有效功率總是低于氣缸中燃氣所發出的功率，這個差別是由于發動機本身消耗所造成的。發動機本身所消耗的功率稱為機械損失，包括運動件的摩擦損失、帶動配氣機構和各種附件所消耗的功率、泵氣損失等。（一）動力性指標

1.有效轉矩：發動機通過飛輪對外輸出的轉矩。用Me表示，單位為N.m2.有效功率：發動機通過飛輪對外輸出的功率。用Ne表示，單位為KW

有效功率等于有效轉矩和曲軸角速度的乘積。即：3.轉速：指曲軸轉速。用表示，單位為rpm(即轉/分)。4.平均有效壓力：單位氣缸工作容積在一個工作循環中所做的有效功。為曲軸轉速，轉/分一、主要性能指標（二）經濟性指標5.燃油消耗率：發動機每發出1KW有效功率，在1小時內所消耗的燃油質量。用ge表示，單位g/(kw.h)。燃油消耗率也稱做比耗油量或比油耗。

（三）緊湊性指標6.發動機比質量：發動機總質量與標定功率的比值。7.升功率：每單位氣缸工作容積所能發出的有效功率。8.單位體積功率：發動機的標定功率與其外廓體積之比。主要性能指標主要性能指標（四）發動機環保性能指標發動機有害排放發動機的有害排放指的是CO、HC、NOx和其它有害液體或固體微粒的排放。發動機的運轉噪聲發動機噪聲是城市噪聲的一個主要來源，國家規定發動機運行噪聲不能超過82dB。主要性能指標（五）可靠性與耐久性指標

發動機的可靠性指標通常是以在保險期內不停車故障次數、停車故障次數及更換主要零件和非主要零件數來表示的。現代汽車發動機的無故障保險期一般為1500～2000h。

發動機耐久性指標是以大修期來表示。發動機大修期是指發動機從出廠到再進廠大修之前累計的行駛小時數或車輛行駛的公里數。大修期也稱為發動機的使用壽命。汽車發動機的大修期一般為30萬～60萬km。

發動機性能是隨許多因素變化的，其變化規律稱為發動機特性。發動機有效功率、有效轉矩以及燃油消耗率三者隨發動機轉速變化的規律稱為發動機速度特性。（該特性由專門的試驗臺測定）。節氣門開度最大時得到的發動機速度特性，叫做總功率特性，也叫發動機外特性；在部分開度時得到的發動機速度特性稱為部分特性。

發動機轉速一定，逐漸改變節氣門開度，發動機每小時耗油量、燃油消耗率隨有效功率（或有效轉矩）變化而變化的關系，稱為發動機負荷特性。

二、發動機特性

三、發動機工況

一般用發動機功率和曲軸轉速來表示，也可用負荷和曲軸轉速來表示。負荷是相應于轉速而言的。發動機在某一轉速下的負荷就是指當時發動機發出的功率與同一轉速下發動機所能發出的最大功率之比。用百分比表示。注意：不可混淆功率和負荷，功率大小不能代表負荷大小。在同一轉速下，節氣門開度越大表示負荷越大。發動機參數例汽車參數例返回VTC:VariableTimingControl進排氣門相位角連續性控制系統VTEC:VariableValveTimingandLifeElectricalContral

全稱是可變氣門正時及升程電子控制VTEC+VTC=i-VTEC

在性能、油耗和污染上就都有更全面性的提升了。基本上來說，VTC強化了VTEC，一般車子走行時,VTEC根據引擎的轉數不同來控制氣門開機的時機與揚程,而VTC則根據轉數以及負荷來連續改變進氣門和排氣門同時打開的時機,以便對氣門做更加精確的調整。本田的i-VTEC指的就是這樣的技術，也就是說i-VTEC是VTEC的進化版本，VTEC+VTC=i-VTEC。i-VTEC技術是在2001年誕生的，目前已經成為本田汽車的標準配置。§1.6發動機號發動機號由發動機型號和發動機出廠編號兩部分組成。發動機型號符號按照GB/T725-2008的規定，具體由企業代碼、發動機缸數、缸徑、特征代碼和區分代碼組成。發動機出廠編號由發動機特征代碼、電噴廠家代碼、生產年份字碼、生產月份字碼、該臺發動機在該型號發動機當月生產中的順序號和起止符*組成。奇瑞A3發動機號例一、發動機型號區分代碼：用一位大寫英文字母表示，用于區分發動機缸數、缸徑和特征代碼都相同，但在結構、主參數或供油方式等方面發生變化（如發動機改變行程，雙燃料等發動機）需要區分時的補充區分代碼。對于發動機外圍零部件（如進、排氣歧管）的改變，發動機型號不變，用改變發動機總成號區分。發動機型號示例：“SQR481F”表示由奇瑞汽車有限公司生產的4缸，缸徑為81毫米的直列汽油發動機，為四氣門多點噴射發動機(直列汽油發動機特征代碼“L”省略后用“四氣門多點噴射”占位，第一種結構區分代碼A省略)。例：（1）汽油機1E65F/P492Q/P-A6E135C12VE230Z（2）柴油機YZ6