汽车结构发动机工作原理和总体构造
发动机的工作原理和总体构造
第一章发动机的工作原理和总体构造§1.1发动机的分类§1.2四冲程发动机工作原理§1.2.1四冲程汽油机工作原理一、现代汽车发动机的构造现代汽车发动机的构造如图1-1,气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。
活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。
为了吸人新鲜气体和排除废气,设有进、排气系统等。
二、基本术语1、工作循环2、上、下止点3、活塞行程4、气缸工作容积5、内燃机排量6、燃烧室容积7、气缸总容积8、压缩比9、工况10、负荷率三、四冲程汽油发动机的工作循环图1-2 为发动机示意图。
四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程和排气行程。
通常利用发动机循环的示功图来分析工作循环中气体压力p 和相应于活塞不同位置的气缸容积V 之间的变化关系, 示功图表示了活塞在不同位置时气缸内压力的变化情况。
其中,曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所作的功。
四冲程汽油机的示功图如图1-3 所示。
（1 进气行程（图1-3a化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合,形成可燃混合气后吸人气缸。
进气过程中,进气门开启,排气门关闭。
随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而气缸内的压力降低到大气压以下,即在气缸内造成真空吸力。
这样,可燃混合气使经进气管道和进气门被吸人气缸。
（2 压缩行程（图1-3b为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,故需要有压缩过程。
在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。
在示功图上，压缩行程用曲线a c表示。
（3 作功行程（图1-3c在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。
当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。
汽车构造上册课后习题答案吉林大学陈家瑞主编机械工业出版社
一、发动机的工作原理和总体构造1、汽车发动机通常是由哪些机构与系统组成的？它们各有什么功用？答：汽车发动机通常是由两个机构和五个系统组成的。
其中包括：机体组、曲柄连杆机构，配气机构、供给系、点火系、冷却系、润滑系和启动系。
通常把机体组列入曲柄连杆机构。
曲柄连杆机构是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构。
配气机构是使可燃烧气体及时充入气缸并及时从气缸排出废气。
供给系是把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排除发动机。
点火系是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
润滑系是将润滑油供给作相对运动的零件，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分的冷却摩擦表面。
启动系用以使静止的发动机启动并转入自行运转。
2、柴油机与汽油机在可燃混和气形成方式与点火方式上有何不同？它们所用的压缩比为何不一样？答：柴油机在进气行程吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机油泵将油压提高到10-15MP以上，通过喷油器喷入气缸，在很短的时间内与压缩后的高温空气混合形成可燃混合气。
柴油机的点火方式靠压缩空气终了时空气温度升高，大大超过了柴油机的自然温度，使混合气体燃烧。
汽油机将空气与燃料先在汽缸外部的化油器中进行混合，形成可燃混和气后吸入汽缸。
汽油机的点火方式是装在汽缸盖上的火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混和气。
汽油机的压缩比是为了使发动机的效率高，而柴油机的压缩比是为了使混合气自燃。
3、四冲程汽油机和柴油机在总体构造上有和异同？答: 四冲程汽油机采用点火式的点火方式所以汽油机上装有分电器，点火线圈与火花塞等点火机构。
柴油机采用压燃式的点火方式而汽油机采用化油器而柴油机用喷油泵和喷油器进行喷油。
这是它们的根本不同。
4 、C-A488汽油机有4个气缸，汽缸直径87。
5mm，活塞冲程92mm，压为缩比8。
1，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量（容积以L为单位）。
第一章.汽车发动机工作原理与总体构造
9. 工况：内燃机在某一时刻的运行状况简
称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和 曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机的转速。
10.负荷率： 内燃机在某一转速下发出的有
效功率及相同转速下发出的最大有效功率的 比值成为负荷率，以百分数表示。负荷率通 常简称为负荷。
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三、四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程
第一章.汽车发动机工作原理与总 体构造
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第一节.汽车发动机的定义及类型
一.汽车发动机的定义及其类型
（一）定义：
1) 发动机：将某一种形式的能量转换为机 械能的机器。 2) 热力发动机（热机）：将热能转换为机 械能的机器。包括内燃机和外燃机两种。 3) 内燃机：燃料（气、液体）燃烧的热气 直接将所含热能转变为机械能的一种机器。
压缩终了压力：pco＝0.8～1.5 Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～750 K
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进气门关闭
压缩行程
压缩比：
ε=Va/Vc
排气门关闭
下止点 上止点
温度600~800K， 压力600~1500 kPa
P
c 大气压力线 r
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示功图
a V
3.作功行程
活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从360℃A～540℃A 最高压力：pmax＝3.0～6.5 Mpa 最高温度：Tmax＝2200～2800 K 膨胀终了压力：pex＝0.35～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1200～1500 K
• 发动机外廓体积及其标定功率的比值称为比容积。
2.比质量
• 发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质 量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。比容 积和比质量越小，发动机结构越紧凑。
第一章汽车发动机工作原理及总体构造
第一章汽车发动机工作原理及总体构造汽车发动机是汽车的动力装置，负责将燃料燃烧后的化学能转化为机械能，驱动汽车前进。
本文将对汽车发动机的工作原理及总体构造进行详细介绍。
一、工作原理汽车发动机的工作原理可以简单概括为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1.进气：汽车发动机通过进气门将空气吸入气缸内。
2.压缩：进气门关闭后，活塞向上运动，将空气压缩至高压状态，使燃料更易于燃烧。
3.燃烧：进气阀关闭后，电火花塞产生火花点燃燃料，产生爆发力将活塞推向下方。
4.排气：在活塞向上运动时，排气门打开，将燃烧后产生的废气排出。
这个过程是一个连续循环，每个活塞都会经历这四个步骤。
不同的汽车发动机具有不同的工作原理，根据不同的工作循环可分为四冲程发动机和两冲程发动机。
二、总体构造汽车发动机由许多组件组成，包括气缸、活塞、气门、曲轴、连杆、燃烧室等。
1.气缸：是发动机的主要构件之一，用于容纳活塞、气门和燃烧室。
气缸通常由铸铁或铝合金制成。
2.活塞：是发动机中心运动的部分，与曲轴相连，通过往复运动来压缩和推动气缸内的空气燃料混合物。
3.气门：用于控制气缸内的进气和排气。
进气门控制空气进入气缸，排气门控制废气的排出。
4.曲轴：是将活塞的往复运动转换为旋转运动的关键部件。
曲轴通过连杆与活塞相连接，将活塞运动转化为动力。
5.燃烧室：是燃烧燃料的空间。
燃烧室的形状和设计可以影响燃烧效率和发动机性能。
除了上述主要组件之外，汽车发动机还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备，以保证发动机的正常工作。
总结：汽车发动机是汽车的心脏，驱动着汽车的运行。
它的工作原理是通过不断循环的进气、压缩、燃烧和排气过程将燃料化学能转化为机械能。
总体构造包括气缸、活塞、气门、曲轴、燃烧室等组件，还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备。
了解汽车发动机的工作原理及总体构造，有助于我们更好地了解汽车机械原理和性能，对汽车的使用和维护有一定的参考意义。
汽车构造考试知识点上、下册
汽车构造上册第一章、发动机的工作原理和总体构造发动机基础知识：现代汽车一般采用往复活塞式内燃机，主要由活塞、气缸、连杆、曲轴、飞轮等组成，通过燃料在气缸内燃烧产生动力，推动活塞上下运动，再由连杆转变为曲轴的旋转运动对外输出。
根据使用燃料的不同分为汽油机和柴油机。
活塞在气缸里作往复直线运动，向上运动到的最高位置称为上止点，向下运动到的最低位置称为下止点，上、下止点之间的距离称为活塞行程，曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径。
活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积；活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为燃烧室容积；活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积；多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。
压缩比的大小表示活塞由下止点运动气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示，ε=VaVc到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。
压缩比越大，压缩终了时混合气体压力和温度就越高，燃烧速度增快，因而发动机输出功率增大，热效率提高，经济行就越好。
汽油机的压缩比一般为8～11，柴油机的压缩比一般为16～22发动机工作原理：发动机工作时必须先将可燃混合气引入气缸，然后进行压缩，接着使其燃烧膨胀推动活塞下行对外作功，最后排出废气，完成一个工作循环。
工作循环不断重复，就能使发动机连续运转，而每一个工作循环都必须包括进气、压缩、作功、排气四个过程。
四冲程汽油机工作过程：P22 四冲程汽油机的进气、压缩、作功、排气四个过程分别安排在四个活塞行程中，称之为进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。
四冲程柴油机工作原理：柴油机与汽油机性能比较优点：☆经济性好，行程长，排气温度低，热效率高，柴30-40%，汽25-30%，而且柴油价格较低。
☆污染较轻，柴油和空气混合比大，燃烧较完全，废气中一氧化碳较少（CO）。
没有高压点火装置，不产生无线电干扰。
☆危险性小，柴油燃点高，不会自燃，不怕严冬烤机。
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。
发动机的工作原理和总体构造
发动机的工作原理和总体构造发动机是汽车的核心动力装置，它的工作原理和总体构造对于了解汽车的基本原理和结构非常重要。
1.空气进气：发动机通过进气道吸入空气。
空气经过空气过滤器过滤后，进入气缸内。
2.燃料供给：同时，发动机通过喷油系统将燃料喷入气缸内，与空气混合形成可燃气体。
3.压缩：气缸活塞往上运动，将可燃气体压缩，使其体积缩小，压力增加。
4.点火：火花塞产生火花引燃可燃气体。
5.燃烧：可燃气体在火花的作用下燃烧，释放出大量的热能。
6.排气：排气门打开，废气通过排气管排出。
7.运动：燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将热能转化为机械能。
8.循环：活塞运动将气缸中的废气排出，为下一次燃烧提供空间。
发动机的总体构造：1.活塞和活塞环：活塞是发动机的核心组件之一，它在气缸内往复运动，将燃气能转化为机械能。
活塞环则用于密封活塞与气缸壁之间的空隙，防止燃气泄露。
2.气缸和气缸盖：气缸是活塞的运动轨道，气缸盖则用于密封气缸顶部，同时安装火花塞和进气门、排气门等。
3.曲轴连杆机构：曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动，输出动力。
4.缸体：包括气缸和气缸盖，承载发动机的主要部件。
5.气门机构：用于控制进气门和排气门的开闭，以控制气缸内燃烧过程和气体进出。
6.燃油系统：包括燃油箱、燃油泵、喷油器等，用于供给燃料到气缸内与空气混合。
7.点火系统：包括点火线圈、火花塞等，用于产生火花点燃可燃气体。
8.冷却系统：包括水泵、散热器等，用于保持发动机工作温度，防止过热。
9.润滑系统：包括油泵、机油滤清器等，用于提供润滑油，减少活塞与气缸摩擦，防止磨损。
以上是发动机的工作原理和总体构造的基本介绍。
虽然发动机的工作原理和构造非常复杂，但通过了解其基本原理和结构，可以更好地理解汽车的工作过程。
汽车发动机的工作原理和总体构造
０ １ 程： —过 进气 １ ２ － 过程 ： 压缩
３ 过程 ： 膨胀
４１ － 过程 ： 排气
四 冲 程 汽 油 机 的 工 作 过 程 三 、 动 机 的 总 体 构 造 发
远的影响。 发 动机 的 分 类
一
、
发动机 是将 自 界某 种能量直接转化 为机械能并拖动某些 机械进 然 行工作 的机器 。 将热能转化 为机械 能的发 动机称 为热力发动机 ， 内燃机 是热力 发动机 的一种 ，其 特点是燃料或气体燃 料和空气混合后 直接输 入机 器内部燃烧而产 生热能 ，然后转变 为机 械能。 内燃机广 泛用 于飞 机、 船舶 以及 汽车 、 拖拉机 、 克等各种车辆上。但内燃 机要 使用石油燃 坦
科技信息
专题论述
汔 车 发 动栅 的 工 作 原 理 和 总 傩 构 造
菏泽安源黄河水利工程维修养护有限公司第四分公司 陈惠民
［ 要］ 摘 汽车是 由 动机 ， 发 底盘 ， 车身 以及 电器与电子设备四 大部分 组成。发动机是 汽车的动力装置 ， 它将 燃料 燃烧产生的热能转 变为机械 能， 人们 通常把 发动机 比作汽车的心脏 ， 由此可见发动机在整个汽车 中的重要性 。 ［ 关键 词］ 发动机 工作原理 结构 汽车 自 １ 世 纪末诞 生至今 ｌ０ ９ Ｏ 余年期 间 ，汽车工业从无章。汽车是数量最 多、 最普及 、 用范围最广 、 应 运输量最大 的现代化 陆地交通工具 。 目前 ， 全世 界有几亿 辆汽 车在陆地上行驶 ， 并且 以每年 几千万辆 的速度 增长 。 可以断言 ，没有哪种机械 产品像汽车那样对人 类社会产生 如此广泛深
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碳）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，也伴有强烈 的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加， 寿命降低。因此，在提高发动机压缩比的同时，必须注意防止爆燃和表面 点火的发生。此外，发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。
但是，内燃机一般要求使用石油燃料，同时排出的 废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染 的问题，目前国内、外正致力于排气净化以及其它新能 源发动机的研究工作。
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第一节 汽车用发动机的分类
热机→内燃机（外燃机）→活塞式内燃机（燃气轮机）
▪ （1）按所用的燃料分类： 液体燃料发动机和气体燃料发动机； ▪ （2）按发火方式分类： 压燃式发动机和点燃式发动机； ▪ （3）按工作循环的冲程数分类： 四冲程发动机和二冲程发动机； ▪ （4）按气缸数及其排列方式分类：单缸发动机和多缸发动机；单
爆燃是由于气体压力和温度过高，在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。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，以声速向前推进。当这种压力 波撞击燃烧室壁面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、燃油消耗量增加等一些不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧 毁、轴瓦破裂 、活塞烧顶、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
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第二节 四冲程发动机工作原理
一、四冲程汽油机工作原理 二、四冲程柴油机工作原理
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一、四冲程汽油机工作原理
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一、四冲程汽油机工作原理
上止点:活塞顶部离曲轴中 心最远处，即活塞最高位 置。
缸有立式与卧式，多缸有V、W型与对置式；
▪ （5）按冷却方式分类： 水冷式和风冷式两种； ▪ （6）按进气方式分类： 非增压式发动机和增压式发动机； ▪ （7）按每气缸中的气门数分类：二气门、四气门、五气门发动机。
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第一节 汽车用发动机的分类
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流进气缸内的可燃混合气，因为 与气缸壁、活塞顶等高温机件表面接 触并与前一循环留下的高温残余废气 混合，所以温度可升高到370～400K。
在示功图上，进气行程用曲线 表示。曲线 位于大气压力线下
面，ra它与大气压力r线a纵坐标之差即表 示气缸内的真空度。
进气行程
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在这个行程中，进、排气门仍然 关闭。当活塞接近上止点时，装在气 缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃 被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃 烧后，放出大量的热能，气压力和温 度迅速增加，所能达到的最高压力约 3~5MPa，相应温度则为 2200~2800K。高温、高压燃气推动 活塞从上止点向下止点运动，通过连 杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了 用于维持发动机本身继续旋转而外， 其余即用于对外作功。示功图上曲线
缩终了，此时，混合气被压缩到
活塞上方很小的空间，即燃烧室
中。可燃混合气压力
pc
升 高 到 0.6 ～ 1.2MPa ， 温 度 可 达
600～700K。
压缩比
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压缩比 :压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最
小容积之比。换言之，压缩比等于气缸总容积（活塞在下 止点时，活塞顶部以上的气缸容积）与燃烧室容积（活塞 在上止点时，活塞顶部以上的容积）之比，即
VL
D2
4106
Si
D为气缸直径（mm）；S为活塞行程（mm）; i 为气缸数。
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四
冲
程
汽
油
机
工
作
循
环
过
程
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进气过程中，进气门开启，排气 门关闭。随着活塞从上止点向下止点 移动，活塞上方的气缸容积增大，从 而气缸内的压力降低到大气压以下， 即在气缸内造成真空吸力。这样，可 燃混合气便经进气管道和进气门被吸 入气缸。由于进气系统有阻力，进气 终了时气缸内的气体压力约为 0.075～0.09MPa。
压缩行程
为使吸入气缸的可燃混合气
能迅速燃烧，以产生较大的压力，
从而使发动机发出较大功率，必
须在燃烧前将可燃混合气压缩，
使其容积缩小、密度加大、温度
升高，故需要有压缩过程。在这
个过程中，进、排气门全部关闭，
曲轴推动活塞由下止点向上止点
移动一个行程，称为压缩行程。 在示功图上，压缩行程用曲线
表示。a活c 塞达到上止点时压
《汽车构造》电子教案
第一章 发动机工作原理和总体构造
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第一章 发动机的工作原理和总体构造
▪ ▪ ▪ ▪ ▪
▪
编内 与发 发 二 四 发
制燃 特动 动 冲 冲 动
规机 性机 机 程 程 机
则产
的的发发的
品
主总动动分
名
要体机机类
称
性构工工
和
能造作作
型
指
原原
号
标
理理
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Va Vc
现代汽油发动机压缩比一般为6～9（轿车有的达到9～ 11）。如一汽-大众捷达轿车EA827型1.6L发动机的压缩比 为8.5，而EA113型1.6L发动机则为9.3。
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压缩比越大，在压缩终了时混合气压力和温度越高，燃烧速度增快， 因而发动机发出的功率增大，热效率提高，经济性越好。但压缩比过大时。 不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火不正常的燃烧 现象。
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第一节 发动机的分类
热机
内燃机
外燃机
活塞式内燃机
燃气轮机
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内燃机的特点
内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体 燃料与空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能， 然后再转变成机械能。内燃机具有热效率高、体积小、 质量小、便于移动以及起动性能好等优点，因而广泛应 用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。
下止点:活塞顶部离曲轴中 心最近处，即活塞最低位 置。
活塞行程 S:上、下止点间 的距离。
曲柄半径R:曲轴与连杆下 端的连接中心至曲轴中心 的距离。
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气缸工作容积（气缸排量）V S : 活塞从上止点到下止点所扫 过的容积。
发动机排量 V L : 多缸发动机各气缸工作容积的总和。