四冲程汽油发动机结构及工作原理
《汽车构造》课程课件——任务三 四冲程内燃机工作原理
• 二冲程柴Βιβλιοθήκη 机工作原理：多缸发动机是在曲轴转角720°内(四冲程发动机) ，各缸都 要象单缸发动机一样完成一个工作循环。为了使发动机运转 平稳，各缸作功间隔角大都均等。如四冲程六缸发动机各缸 作功间隔角为：
Ψ=720°/6=120° 即曲轴每转120°就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接， 这样发动机运转与四缸发动机相比较为平稳。所以发动机缸 数越多，发动机运转越平稳。
任务三
四冲程内燃机工作原理
四冲程汽油机基本结构：
四冲程发动机工作过程
多缸发动机结构特点
单缸发动机工作原理可知，只有作功行程产生动力，其它 三个行程都要消耗动力。为了维持运动，单缸发动机必须有 一个贮备能量较大的飞轮。即使如此，发动机运转仍然是不 平稳的，作功行程快，其它行程慢。因此，现在汽车大多采 用多缸发动机。它是由若干个相同的单缸排列在一个机体上 共用一根曲轴输出动力所组成。现代汽车上用的较多是四缸 、六缸、八缸发动机。
二冲程汽油机工作原理： 第一行程（换气—压缩行程） 第二行程（做功—换气行程）
• 二冲程柴油机结构特点与工作原理
二冲程柴油机结构特点： 二冲程柴油机与二冲程汽油机相比在气缸盖上安装了排气门和燃油泵-
喷嘴，并且安装了废气涡轮增压装置，可使进气口空气加压，使新鲜空气 以高压形式进入气缸，并也进一步使废气排出气缸。
• 四冲程柴油机基本结构与工作原理
概念：
二冲程发动机是指活塞在上、下止点间往复移动两个 行程，完成进气、压缩、做功、排气一个工作循环的发动 机。 二冲程汽油机结构特点与工作原理
二冲程发动机与四冲程发动机相比主要是取消了进气 门和排气门，由活塞圆柱面控制其开闭，并增加了扫气孔 使曲轴箱和气缸向连接。
四冲程汽油发动机的四个工作过程
四冲程汽油发动机的四个工作过程一、进气过程当汽车启动时，活塞向下运动，此时进气门打开，空气通过进气道进入汽缸内，同时，油箱中的汽油被喷油器喷射进入汽缸内，与进入的空气混合。
这一过程中，活塞向下运动，使汽缸内的空间扩大，从而形成一个负压区域，吸入空气和燃油进入汽缸内。
二、压缩过程在进气过程结束后，进气门关闭，活塞开始向上运动，使汽缸内的空间减小。
同时，活塞上升压缩了进入汽缸内的混合气体。
在这个过程中，活塞上升，压缩空气和燃油的体积减小，使混合气体的密度增加，压力也相应增加。
三、工作过程当活塞上升到最高点时，点火系统会引燃混合气体。
点火后，混合气体燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
由于活塞的运动是通过连杆与曲轴相连，所以活塞的运动最终会转化为曲轴的旋转运动。
这一过程中，混合气体的燃烧释放出的热能被转化为机械能，推动车辆前进。
四、排气过程在工作过程结束后，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气排出。
此时，排气门打开，废气通过排气道排出汽缸。
同时，进气门关闭，准备进行下一次的循环。
这一过程中，活塞向上运动，将燃烧后的废气排出汽缸，为下一次循环做好准备。
以上就是四冲程汽油发动机的四个工作过程。
进气过程中，活塞向下运动，吸入空气和燃油进入汽缸；压缩过程中，活塞向上运动，压缩混合气体；工作过程中，混合气体燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动；排气过程中，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气排出汽缸。
这四个过程相互配合，使发动机能够正常运转，为汽车提供动力。
在实际应用中，发动机会不断地进行这四个过程，从而持续地为汽车提供动力。
这些工作过程的顺序和协调性是确保发动机正常运行的关键。
通过不断优化发动机的设计和控制系统，可以提高发动机的效率和性能，使汽车更加节能环保。
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。
四冲程汽油发动机的总体构造
四冲程汽油发动机的总体构造
四冲程汽油发动机是一种常见的内燃机，具有以下总体构造：
1. 气缸和活塞：
-发动机通常由多个气缸组成，每个气缸内有一个活塞。
-活塞通过曲轴与其他部件连接，并在气缸内上下运动。
2. 曲轴和连杆：
-曲轴是发动机的主要运动部件之一，由连杆、主轴和曲柄等组成。
-连杆将活塞与曲轴连接在一起，通过活塞上下运动将线性运动转换为旋转运动。
3. 气门系统：
-气门系统负责控制气缸内气门的开闭，以控制燃气的进出。
-气门通常由凸轮轴和气门托架组成，通过凸轮轴的旋转来驱动气门运动。
4. 燃油供给系统：
-燃油供给系统负责将燃油输送到发动机中进行燃烧。
-发动机通常使用燃油喷射系统，如多点燃油喷射系统或直喷系统。
5. 点火系统：
-点火系统通过产生高压电火花来点燃混合气，引发燃烧。
-点火系统包括点火线圈、点火塞和点火控制单元。
6. 冷却系统：
-冷却系统负责降低发动机温度，防止过热。
-发动机通常通过循环冷却液来散热，循环冷却液经过散热器进行冷却。
7. 排气系统：
-排气系统负责将燃烧后的废气从发动机排出。
-排气系统通常包括排气管、氧传感器和催化转化器等。
8. 润滑系统：
-润滑系统负责减少发动机内摩擦并提供润滑。
-发动机常用油泵将润滑油润滑分配到各个运动部件上。
以上是四冲程汽油发动机的总体构造。
每个部件的设计和功能都经过
精心的考虑和优化，以确保发动机的正常运行和高效性能。
简述四冲程汽油机的工作原理
简述四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机是汽油机的一种，和其他汽油机相比，他具有很好的燃油效率，对环境友好，价格低。
它可以用于家庭轿车和货车。
四冲程汽油机的工作原理如下：
第一步：进气。
先安上汽油机的进气管路，把空气从管路中吸入。
此外，用汽油泵向缸内喷油，等准备好后就可以进入下一步。
第二步：压缩。
这一步利用汽油机的活塞，把空气和汽油混合物压缩成更小的体积，并且把混合物的温度和压强也提高，以便更好的发动机性能。
第三步：燃烧。
在压缩后，把剩余的空气和汽油混合物点燃，以更高的温度和压强形式产生热量和高压燃烧气体。
燃烧会把缸的温度升高，把温度升高的蒸汽把缸壁上的活塞推动。
第四步：排气。
活塞在往上运动的过程中，会用排气门
把燃烧后的残馀气体排出。
这样反复的循环，把有机物变成热量和冷却的气体，就是四冲程汽油机的工作原理。
四冲程汽油机的优点就在于，它的工作原理非常简单，结构也很紧凑容易维护，把空气和燃油混合，燃烧时比较彻底，燃油效率高，对环境友好，发动机在较低的工作温度下也可以获得良好的动力性能，价格也比较低。
由于四冲程汽油机的多种优点，使它应用范围越来越广，在家庭轿车，大型货车等多种车辆上都有应用。
它可以满足汽车发动机低排放，绿色环保，高效率，经济实惠的多方面要求，因此受到众多消费者和汽车制造商的欢迎。
四冲程发动机的工作原理
行程终了时：压力：0.105-0.12MPa；温度：900-1200K （626℃-926℃）。 四冲程发动机经过上述四个行程，完成一个工作循环。这期间 曲轴旋转两周。
二、柴油机工作原理 由于柴油粘度比汽油大，不易蒸发，自燃温度较汽油低，故柴 油机与汽油机的工作过程及系统结构又有一定的不同。 1.进气行程 进气行程仅担任进入纯空气的任务。 行程终了时：压力：0.085-0.095MPa；温度：300-340K （26℃-66℃）。 2.压缩行程 压缩比比汽油机高很多（ε一般为16-22）。当行程接近终了 时，喷油泵以10-15 MPa以上的压力通过喷油器将柴油喷入气缸。 行程终了时：压力：3.5-2MPa；温度：750-1000K（476℃726℃）。
§1.3 四冲（行）程发动机的工作原理
一、汽油机工作原理 1.进气行程 进气门开、排气门关，容积增大、压力减小、温度降低。
行程终了时：压力：0.075-0.09MPa；温度：370-400K（96℃126℃）。
2.压缩行程 进、排气门关，容积减小、压力增大、温a；温度：600-750K（326℃476℃）。 轿车用汽油机的压缩比ε一般为8-11。
3.作功行程 最高压力：。6-9MPa；最高温度：2000-2500K（1726℃2226℃） 行程终了时：压力：0.2-0.4MPa；温度：1000-1400K（726℃1126℃）。 压缩比ε越大，压缩行程终了时混合气的压力越大，温度越 高，在作功行程时燃烧速度越快、活塞顶上承受的压力越大，发动 机输出的有效功率越大，汽车的动力越强劲。但过大的压缩比会造 成爆燃（无序燃烧）现象的出现，使发动机过热、燃烧不充分、积 碳严重、散热困难等反而不利于发动机功率的提高。 4.排气行程
3.作功行程 进、排气门关，容积增大、压力增大、温度升高。最高压力： 3-6MPa；最高温度：2200-2800K（1926℃-2526℃）。
1-2 四冲程发动机工作原理
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程 2)压缩终了温度、压力
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。 2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2 2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开） 5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA
§1-2 四冲程发动机工作原理
一、四冲程发动机工作循环
四冲程发动机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程发动机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 (动画：四冲程发动机工作原理)
四冲程发动机工作循环示意图
四、增压油机工作原理
1.目的
通过增加每工作循环的空气量，相应增加每工作循环供 油量，提高发动机的功率输出。
2.方式
1）机械增压（输出的动力驱动机械增压器） 2）废气涡轮增压（废气作为动力，驱动废气涡轮增压 器） 注：1。一般增压压力为：0.16kPa~0.2kPa 2。有较大的气门重叠角（利用压缩空气扫除废气） 3。对压缩空气进行冷却（提高进气密度）
四冲程汽油发动机的工作原理
四冲程汽油发动机的工作原理
四冲程汽油发动机是自驾车和摩托车的常见发动机。
它是根据气缸数量来分类的，一般有两个气缸和四个气缸。
它的工作原理和其他发动机的工作原理大致相同，但有一些特殊之处。
四冲程汽油发动机由气缸、活塞、连杆、曲轴、汽门、汽缸头、点火器和燃料系统组成。
因此，四冲程发动机的工作过程可以分成四个过程：进气-压缩-排气-喷油。
在进气过程中，汽门打开，通过燃料混合物为发动机提供氧气，点火器将电能转换为火花，火花和可燃混合物燃烧，产生的热量使活塞运动，同时将气体推入活塞缸内。
在压缩过程中，活塞上升，推动气体被进气门关闭后又压缩，积聚在缸内的气体被压缩至最高点。
在排气过程中，活塞下降，排出缸内积聚的气体，气体经过排气门排出缸外。
在喷油过程中，泵系统将燃料从油箱输送到发动机，然后喷射到燃烧室内，当和氧气混合时，产生热量和压力，推动活塞上升，循环推动发动机运转。
总的来说，四冲程汽油发动机的工作原理是：通过汽门和排气门吸入和排出空气，点火器将电能转换为火花，将燃料和空气混合，燃烧产生热量和压力，将活塞和曲轴上升，推动发动机运转。
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火花塞点 火
做功冲程
活 塞
排气门关 闭
曲轴转 角:3605 40 o
作用：
进气门关 闭
排出膨胀做功后的 废气
过程：
排气门开启，进
气门仍然关闭，活
塞从下止点向上止
点运动，曲轴转动
终了压力: 105-
180°。排气门开
120 终了温度:
启时，燃烧后的废
600900
气一方面在汽缸内
外压差作用下向缸
外排出，另一方面
度: 80-
汽缸内气体压力降 130 低，汽缸内形成一 定的真空度，空气
进气冲程
活 塞
排气门关 闭
曲轴转 角:018
0o
作用：
进气门关 闭
压缩混合气，为 燃烧创造条件
过程：
压缩冲程时，
进、排气门同时
关闭。活塞从下
终了压力: 800-
1400
止点向上止点运 终了温度: 350-400
动，曲轴转动
180°。活塞上
作业
简述四冲程发动机的工作原理？ 解释什么叫做发动机的排量？
课程结束 欢迎批评指正移时，工作容积来自压缩冲程活 塞
排气门关 闭
曲轴转 角:1803 60 o
作用：
燃烧高温高压气 体膨胀做功
进气门关 闭
过程：
当活塞接近上 止点时，由火花 塞点燃可燃混合 气，混合气燃烧 释放出大量的热 能，使汽缸内气 体的压力和温度
最高压力: 2490 -3520 终了压力: 300-500 终了温度: 1200
单缸四冲程汽油机基本结构
二. 四冲程发动机的工作原理
四冲程发动机的四个冲程主要指：进 气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲 程。
作用： 吸入混合气
进气门开 启
过程：
活塞在曲轴的带动
下由上止点移至下 止点。此时进气门 开启，排气门关闭， 曲轴转动180°。 终了压
力: 75-
在活塞移动过程中，90 汽缸容积逐渐增大，终了温
排气冲程
排气门开 启
活
塞
曲轴转
角:5407
20 o
接下来我们在来看一下 四个冲程完整的过程
思考： 1 一个工作循环活塞往返几次？
2次 2 一个工作循环曲轴转几圈？
2圈 3一个工作循环做功几次？
1次
四冲程汽油发动机工作原理
• 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好 的混合气，在吸气冲程被吸入气缸，混合气经压 缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于 活塞顶部，推动活塞做往复直线运动，通过连杆、 曲轴、飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机 在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内 完成一个工作循环。
• 汽油发动机结构及工作原理 • • • • • • • • 授课人：裴文涛
汽油发动机结构及原理
➢ 教学目标与要求
➢ 掌握四冲程发动机的结构及工作原理
➢ 教学重点 ➢ 四冲程发动机的工作原理
➢ 教学难点 ➢ 四冲程汽油发动机的工作原理
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一四冲程汽油发动机的基本结构
1-火花塞 2-气缸盖 3-凸轮轴 4-机体 5-进气道 6-气缸 7-活塞 8-曲轴 9-曲轴皮带轮 10传动链轮 11-连杆 12-气门 13-凸轮轴正时齿轮