汽车发动机的总体构造和工作原理讲解
发动机的组成及工作原理
发动机的组成及工作原理引言概述：发动机是现代交通工具中不可或者缺的关键部件，它负责将燃料转化为动力，驱动车辆运行。
本文将对发动机的组成及工作原理进行详细阐述，匡助读者更好地理解发动机的运行机制。
正文内容：1. 发动机的组成1.1 缸体和缸盖：发动机的基本结构，用于容纳活塞、气门和其他关键部件。
1.2 活塞和连杆：活塞在缸体内上下运动，通过连杆将运动转化为旋转运动。
1.3 曲轴和凸轮轴：曲轴将连杆的旋转运动转化为输出轴的旋转运动，凸轮轴控制气门的开闭。
1.4 气门温和门机构：气门控制进出气体的流动，气门机构负责使气门按照规定的时序工作。
1.5 燃油系统和点火系统：燃油系统负责将燃料输送到燃烧室，点火系统提供火花点燃混合气。
2. 发动机的工作原理2.1 进气冲程：活塞下行，气门开启，汽缸内产生负压，进气门打开，混合气进入燃烧室。
2.2 压缩冲程：活塞上行，气门关闭，混合气被压缩，增加燃烧效率。
2.3 燃烧冲程：活塞上行至顶点时，点火系统点燃混合气，产生爆炸，推动活塞下行。
2.4 排气冲程：活塞下行，气门开启，废气从排气门排出，为下一个工作循环做准备。
2.5 循环重复：上述四个冲程循环进行，驱动曲轴旋转，输出动力。
总结：从组成和工作原理来看，发动机是一个复杂的系统，由多个部件协同工作实现动力输出。
发动机的组成包括缸体、活塞、曲轴等关键部件，而工作原理则涉及进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
通过深入理解发动机的组成和工作原理，我们可以更好地理解其运行机制，为日常维护和故障排除提供指导。
同时，对于汽车创造商和工程师而言，深入研究发动机的组成和工作原理也是提升发动机性能和燃油效率的关键。
发动机的组成及工作原理
发动机的组成及工作原理一、发动机的组成发动机是汽车的核心部件，它负责产生动力驱动汽车运行。
发动机主要由以下几个部分组成：1. 缸体和缸盖：缸体和缸盖是发动机的主要承载部件，它们通常由铸铁或铝合金制成。
缸体内设置有气缸，用于容纳活塞运动。
2. 活塞和连杆：活塞是发动机的运动部件，它通过连杆与曲轴相连，将往复运动转化为旋转运动。
活塞通常由铝合金制成，具有良好的散热性能。
3. 曲轴：曲轴是发动机的核心部件之一，它将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而驱动汽车前进。
曲轴通常由高强度的合金钢制成，具有较高的耐磨性和强度。
4. 气门和气门机构：气门是发动机进气和排气的通道，它通过气门机构的控制来实现开启和关闭。
气门机构通常由凸轮轴、气门弹簧等部件组成。
5. 燃油系统：燃油系统负责将燃油输送到发动机，并进行混合和喷射。
燃油系统通常包括燃油箱、燃油泵、喷油器等部件。
6. 点火系统：点火系统用于点燃燃油与空气混合物，产生爆炸力推动活塞运动。
点火系统通常包括火花塞、点火线圈、点火控制模块等部件。
7. 冷却系统：冷却系统负责将发动机产生的热量散发出去，保持发动机在适宜的工作温度范围内。
冷却系统通常包括水泵、散热器、风扇等部件。
8. 润滑系统：润滑系统用于减少发动机各部件之间的摩擦，保持其正常运转。
润滑系统通常包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器等部件。
二、发动机的工作原理发动机的工作原理可以简单分为四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：发动机的进气过程是通过活塞的下行运动，使气缸内的气门打开，外部空气通过进气道进入气缸。
同时，燃油也被喷入气缸，与空气混合形成可燃混合气。
2. 压缩：活塞上行运动时，气门关闭，将进入气缸的混合气压缩。
在压缩过程中，混合气的温度和压力逐渐升高，形成高压高温的可燃气体。
3. 燃烧：当活塞上行到达顶点时，点火系统发出火花点燃可燃气体，产生爆炸力推动活塞向下运动。
燃烧产生的高温高压气体推动曲轴转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
发动机总体结构与工作原理
五大系统之－－点火系
作用：按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。 组成：由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。
五大系统之－－起动系
作用：使静止的发动机起动。 组成：由起动机及附属装置组成。
三、发动机基本术语
工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。 上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。 下止点：活塞离曲轴回转中心处。 曲柄半径R ：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。 活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R；
五大系统之－－润滑系
作用：润滑、冷却、清洗、防腐、密封等。 组成：由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。
五大系统之－－燃料系（汽油车）
作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧后排出废气。 组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、滤清器等组成。
五大系统之－－燃料系（柴油车）
作用：向气缸内供应纯空气并在规定时刻向 气缸内喷入柴油，燃烧后排出废气。
发动机总体结构与工作原理
一、发动机的分类
发动机是将其它形式的能量转变为机 械能的机器。
分类： 按使用燃料分：汽油机、柴油机等。
按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。
按冷却方式分：水冷式、风冷式
按气门装置位置分：侧置式、顶置式
按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。
按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。
柴油机 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 X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号
结语
谢谢大家！
冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程； 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。 发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫发动机的排量。
第1章汽车发动机基本结构与工作原理讲解
第1章汽车发动机基本结构与工作原理讲解
一、汽车发动机概述
汽车发动机是汽车的动力源，它是一种运用化学能转换成机械能，并
有输出功率的机械装置。
通常情况下，汽车发动机是指内燃机，其主要构
成有气缸、活塞、火花塞、燃料系统等构件。
内燃机以燃烧混合气来增压
气缸，利用增压燃气的压力来使活塞沿周向运动，从而带动曲轴、转子和
其它机械部件运动，产生机械能。
二、汽车发动机结构
汽车发动机主要由气缸、连杆、活塞、火花塞、发动机曲轴、曲轴壳、冷却系统、燃油系统等若干部分组成。
（1）气缸：气缸是内燃机的核心部件。
它主要由气缸盖、气缸筒、
嘴板组成，是内燃机中燃烧混合气和排出烟气的地方。
（2）连杆：连杆是内燃机的轴部件，它由连杆尾和连杆头两部分组成，用于把活塞的运动转换为曲轴的运动。
（3）活塞：活塞是内燃机的运动部件，它是由活塞皮、活塞销、活
塞柱等构成，由气缸中的燃烧混合气的压力带动活塞沿着气缸的径向运动。
（4）火花塞：火花塞是内燃机中重要的设备，它是由火花塞体、火
花塞头、火花塞线圈等构成，用于向气缸中放入火花，由火花“点燃”混
合气，从而发生燃烧作用，产生增压。
发动机组成与工作原理
发动机组成与工作原理发动机是汽车的心脏，是汽车动力系统中的核心部件。
作为汽车驱动的动力来源，发动机由众多部件组成，其工作原理涉及燃烧、压缩、节气等多个方面，下面将详细介绍发动机的组成和工作原理。
一、发动机的组成1. 缸体与活塞发动机的基本组成是由缸体和活塞组成的。
缸体是发动机内部的容器，用于盛放活塞。
活塞上下运动，并通过连杆传动到曲轴，从而将燃气能量转化为机械能。
2. 曲轴与连杆曲轴是发动机内部的旋转部件，通过连杆与活塞相连，将活塞的上下往复运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴是发动机输出动力的关键部件之一。
3. 气门与气门传动系统气门是用于控制气缸内气体进出的阀门，气门传动系统则是指控制气门开闭的机构。
一般包括凸轮轴、气门弹簧等部件，通过凸轮轴的旋转来驱动气门的开闭动作。
4. 燃油系统燃油系统是将燃油输送到气缸内，并与空气混合进行燃烧的系统。
一般包括燃油泵、喷油嘴、燃油滤清器等部件。
5. 点火系统点火系统是将高压电流引导到火花塞，从而引燃气缸内的混合气的系统。
包括点火线圈、点火线圈控制单元、火花塞等部件。
6. 冷却系统冷却系统用于散热，防止发动机过热。
主要包括水泵、散热器、风扇等部件。
7. 润滑系统润滑系统用于减少发动机零件之间的摩擦，减少损耗。
主要包括机油泵、机油滤清器、机油散热器等部件。
以上是发动机的基本组成部件，这些部件协同工作，使得发动机得以正常运转。
二、发动机的工作原理1. 压缩发动机工作的第一个阶段是压缩阶段。
在这个阶段，活塞向气缸内部移动，压缩气缸内的空气。
这个过程会使得气体的温度和压力升高。
2. 燃烧当进气门打开时，混合气（燃油和空气的混合物）被吸入气缸。
然后，点火系统会产生火花点燃混合气，这会在瞬间引发爆炸。
这个爆炸能够使气缸内的压力急剧升高，从而推动活塞向下运动。
3. 排气当活塞到达底部时，废气会被推出气缸，这个过程是由排气门打开引起的。
随后，活塞就会再次向上运动，开始循环的下一个工作周期。
汽车发动机的工作原理及总体构造
汽车发动机的工作原理及总体构造
一、汽车发动机的工作原理
1.吸气：发动机的活塞下行时，活塞腔内的气门打开，通过气门进入
汽缸的混合气。
2.压缩：活塞上行时，活塞腔内的气门关闭，活塞将混合气压缩成高
压气体。
3.爆燃：在活塞接近顶死点时，火花塞产生火花，将混合气点燃爆炸，释放出能量。
4.排气：活塞下行时，废气通过排气门排出汽缸，为新的混合气提供
空间。
通过这四个基本过程循环运作，汽车发动机可以持续地产生动力，驱
动汽车运行。
二、汽车发动机的总体构造
1.气缸体系：汽缸是发动机燃烧的主要部分，通常由铁合金或铝合金
制成。
汽缸体内设置有活塞和气门，通过这些部件的运动来实现吸气、压缩、爆燃和排气的过程。
2.曲轴与连杆机构：曲轴是将活塞运动转化为有用功的装置，具有一
定的几何结构，可以将来自活塞的线性运动转化为旋转运动。
连杆连接活
塞与曲轴，将活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
3.气门机构：气门控制气缸内的进气和排气。
气门通过气门杆与凸轮
轴相连接，由凸轮轴的转动带动气门的开闭。
4.燃油供给系统：燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、喷油器等。
燃油从燃油箱经过燃油泵被送入汽缸，与空气混合后形成可燃气体。
此外，还有点火系统、冷却系统、润滑系统等辅助系统，保证发动机正常运行。
总之，汽车发动机通过吸气、压缩、爆燃和排气这四个基本过程，不断地将化学能转化为机械能，从而驱动汽车运行。
其总体构造包括气缸体系、曲轴与连杆机构、气门机构和燃油供给系统等。
这些构造相互配合，共同完成发动机的工作。
发动机工作原理和总体构造
（四）飞轮的作用： 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是依靠飞轮的惯性
（b）表面点火： 在火花塞点火之前，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）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。 表面点火现象：
表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（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。
（c）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动，将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套，经过气缸盖6中的冷却水套，热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
（三）发动机基本术语
上止点（T.D.C.）：
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点（B.D.C.）： 活塞行程 S ：
活塞顶离曲轴中心最近处。
（b）压缩行程
（a）爆燃： 由于压缩比过高导致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
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。 爆燃现象：
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件损坏现象。
发动机构造及工作原理
·组成：活塞、连杆、曲 轴三部分
·作用：将活塞的往复直线 运动—曲轴的旋转运动 对外输出动力
3．供给系统
·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成 ·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸， 并将燃烧后的废气及时排除 ·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油
器 （柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声
be=(B/Pe)×10-3 (g/(KWh)) •B—每小时的燃油消耗量，kg/h •Pe—有效功率，kW 显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好
§1.5 发动机的性能指标
三、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃 油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。
发动机外特性：
当节气门开度达到最 大时，所得到的速度 特性称为发动机外特 性
状态 行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
温度(K)
压力
370~440
75~90 kPa
600~800
600~1500 kPa
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
900~1200
105~125 kPa
§1.3.2 四冲程柴油机的工作原理
活塞行程(S)
曲柄半径(R)
气缸工作容积(V s )
发动机排量(VL)
燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比ε
Vs= πD2·S ×10-6/4 （L）
D——气缸直径mm S——活塞行程mm
VL= Vs × I
工工况作（循P环、n） 负荷率（％）
ε= Va / Vc
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
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知识点1．按燃料不同分类
汽油机（Gasoline engine） 柴油机（Diesel engine) 其它燃料发动机（Alternative engine)
知识点1．按燃料不同分类
（1）.汽油机（Gasoline engine）
汽油发动机是以汽油作为燃料， 将内能转化成动能的的发动机。由 于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽 油喷射系统将汽油喷入气缸，经过 压缩达到一定的温度和压力后，用 火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽 油机的特点是转速高、结构简单、 质量轻、造价低廉、运转平稳、使 用维修方便。汽油机在汽车上，特 别是小型汽车上大量使用。
过程。
部呈“8”字形，内表面有特殊的电镀涂层以增强其耐磨性，通常在 外壳的一侧设计有进气口和排气口，在另一侧则安装有火花塞。
知识点2 转子式内燃机简介
（Wankel Engine、Rotary Engine）
（3）工作原理：三角转子每 旋转一周，可以完成三次进 气、压缩、做功、排气的过 程，也就是做功三次，而偏 心轴则已经旋转了三周，也 就是说曲轴与三角转子的转 速比为3:1。
H2R的“心脏”基本上是以BMW顶级的6升12缸发动机为基础而开发的。 通过对 发动机管理系统以及气/油混合部件进行相应的改造，使用氢气作为燃料为汽车提供动 力的目标得以实现。
昂燃料分视屏
知识点2．按循环冲程数不同分类
二冲程（Two－stroke） 四冲程（Four－stroke)
（1）.二冲程发动机
知识点1．往复活塞式内燃机简介（视频）
（Reciprocating engine)
知识点2 转子式内燃机简介
（Wankel Engine、Rotary Engine）
（1）特点：相对活塞往 复式的传统内燃机，转子 发动机的结构要简单很多， 在往复活塞内燃机中安装 的曲柄连杆机构、配气相 位机构等，在转子发动机 上都没有，因此也造就了 其体积小、重量轻的特点。
优缺点： 优点：二冲程发动机更加轻便，简 易，制造成本低廉。 缺点：二冲程发动机会产生很多污 染，污染来自两方面。第一是润滑 油的燃烧。第二条原因是每当往燃 烧室注入大量新空气/燃料时，它 们中的一些便从排气口泄露了。
（1）.二冲程发动机
原理与结构：第一个行程：活塞 从上止点到下止点。完成两个动 作 1.火花塞点火，做功——排气 2.关闭进气，把混合气从活塞下 部压入曲轴箱，从活塞上部再进 入汽缸 第二个行程：活塞从下止点到上 止点。完成两个动作 1.关闭所有进排气，压缩混合气。 2.完成一个做功循环需要活.四冲程发动机
特点与原理：四冲程发动机每个工作循环是由进气 行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成，而四冲 程发动机要完成一个工作循环，活塞在气缸内需要往 返4个行程（即曲轴转2转）。
汽车发动机原理与维修
第一章·汽车发动机的总体构造和工作原理
第一节·汽车发动机的类型
任务1：内燃机的分类 任务2：往复活塞式内燃机分类 任务3：发动机的总体结构组成
任务1：内燃机的分类
知识点1．往复活塞式内燃机简介 知识点2．转子发动机简介
知识点1．往复活塞式内燃机简介
（Reciprocating engine)
MAZDA公司转子发动机 用于运动型RX系列轿车
知识点2 转子式内燃机简介（视频） （Wankel Engine、Rotary Engine）
任务2：往复活塞式内燃机分类
知识点1．按燃料不同分类 知识点2．按循环冲程数不同分类 知识点3．按冷却方式不同分类 知识点4．按气缸数不同分类 知识点5．按着火方式不同分类 知识点6．按进气方式不同分类 知识点7．按转速范围不同分类 知识点8．按汽缸排列形式不同分类
知识点2 转子式内燃机简介
（Wankel Engine、Rotary Engine）
（2）组成：转子发动机
主要由转子外壳、转子、
侧边外壳、偏心轴、气封
等部件构成。
缸体内部空间总是被
分成三个工作室，转子转
动这些工作室也在运动。
依次在摆线型缸体内的不
同位置完成进气、压缩、
作功（燃烧）和排气四个 转子外壳通常由铝合金制造，它相当于传统内燃机的缸体，内
知识点1．往复活塞式内燃机简介
（Reciprocating engine)
(3)工作原理：往复式内燃机 一般是利用汽油、柴油或者气 体燃料燃烧产生压力的，利用 压力推动活塞运动通过连杆、 曲轴等，将压力转换为功率。 活塞的这种直线运动通过连杆 和曲轴转换成圆周运动。向外 输出动力。
往复式发动机由于活塞在汽缸中做往复直线运动而得名，往复式发动机最早是在蒸汽机的基础上发展而来的。
(1)优缺点： 优点：这种内燃机具有 热效率高、体积小、质 量轻和功率大等一系列 优点，现在技术比较成 熟。 缺点：该种内燃机机构 复杂，且由于活塞组的 往复运动容易造成发动 机惯性力的不平衡而产 生强烈的振动。
知识点1．往复活塞式内燃机简介
（Reciprocating engine)
(2)组成：往复 式内燃机由两大 机构和五大系统 组成，即由曲柄 连杆机构、配气 机构、燃料供给 系、润滑系、冷 却系、点火系和 起动系组成 。
（2）.柴油机（Diesel engine)
（3）.其它燃料发动机（Alternative engine)
BMW在法国的Miramas
高速试车场上向世人证
明，氢不仅仅能够为火
箭和宇宙飞船提供最高
性能的动力：采用内燃
发动机的氢动力汽车创
造的9项世界记录为氢
燃料汽车的真正潜力提
供了清晰的证据。
H2R
（1）.汽油机（Gasoline engine）
（2）.柴油机（Diesel engine)
柴油发动机的气缸中的混合气是 压燃的，而非点燃的。柴油发动机工 作时，进入气缸的是空气，气缸中的 空气压缩到终点的时候，温度可以达 到500-700℃，压力可以达到40—50 个大气压。
活塞接近上止点时，供油系统 的喷油嘴以极高的压力在极短的时间 内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成 细微的油粒，与高压高温的空气混合， 可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生 爆发力，推动活塞下行做功，此时温 度可达1900-2000℃，压力可达60100个大气压，产生的扭矩很大，所 以柴油发动机广泛的应用于大型柴油 设备上