汽车发动机结构

第二章 汽车发动机结构 2.1 发动机基本结构及工作原理 汽油机基本结构及工作原理 1、单缸四冲程汽油机基本结构 一台车用汽油机，结构虽复杂，但 其基本结构都是由多个相同的单缸机 组成，活塞 2在汽缸 1中作往复运动， 并通过连杆 3推动曲轴 4转动。如下图 所示。 四冲程汽油机基本结构图 1机体 2曲轴 3排气道 4排气门 5火花塞 6电控喷油器 7 进气道 8进气门 9汽缸盖 10活塞 11汽缸 12连杆 2、四冲程汽油机基本工作原理 （ 1）进气系统 当活塞从上止点 向下止点运动时，相当于曲轴转角从 0 180 ，这时进气门开启，排气门 关闭，电控喷油器向进气道喷油，空 气与汽油混合气便被吸入气缸，该过 程称为进气行程。 （ 2）压缩行程 当活塞继续从下 止点向上止点运动时，进、排气门关 闭，进入气缸的混合气便被压缩，该 过程称为压缩行程。 压缩行程的作用 :一是提高进入气 缸内混合气的压力和温度，为混合气 迅速着火燃烧创造条件；二是可以有 效提高发动机的燃烧热效率。 气缸内气体被压缩的程度用压缩比 表示，一般为 711 =Va/Vc 式中 Va 汽缸总容积（活塞处于下止点时， 活塞顶部以上的气缸容积） Vc 气缸燃烧室容积（活塞处于上止点 时，活塞顶部以上的气缸容积） （ 3）作功行程 在压缩行程末， 火花塞开始点火，进、排气门都关闭， 进入气缸的可燃混合气被点燃、燃烧， 放出大量的热能，导致气缸内气体压 力和温度迅速增加，气体体积急剧膨 胀，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， 该过程为作功行程。 （ 4）排气行程 活塞继续从下止 点往上止点运动，这时进气门关闭， 排气门开启，燃烧后产生的废气被排 出气缸，该过程称为排气行程。 行程名称 曲轴转角（ ） 活塞行向 进气门 排气门 进气 0180 开 关 压缩 180360 关 关 作功 360540 关 关 排气 540720 关 开 四冲程发动机工作过程 3、多缸发动机结构特点 单缸发动机功率小，转速不均匀， 工作振动大，现代汽车发动机都是采 用多缸发动机，用得最多的是 4缸、 6 缸、 8缸发动机。多缸发动机是由多个 结构相同的气缸组成，它们一般共用 一个机体，一根曲轴。曲轴的曲柄布 置应该使各缸作功行程均匀分布在 720 曲轴转角内。如 4缸发动机曲轴 相邻工作缸的曲柄夹角为 180 ，曲轴 每转 180 便有一个气缸作功，其工作 顺序有 1-3-4-2和 1-2-4-3两种。 曲轴转角（ ） 第一缸 第二缸 第三缸 第四缸 0180 作功 排气 压缩 进气 180360 排气 进气 作功 压缩 360540 进气 压缩 排气 作功 540720 压缩 作功 进气 排气 四缸机工作循环（工作顺序 1-3-4-2） 多缸发动机所有气缸工作容积之 和就称为该发动机的排量，发动机的 排量越大，功率就越大。 四缸机发动机曲轴 柴油机结构特点与工作原理 柴油机所用的燃料是柴油。与四 冲程汽油机相比，基本结构特点是没 有火花塞，喷油器直接安装在汽缸顶 向气缸内喷油。 1机体 2曲轴 3排气道 4排气门 5喷油器 6进气道 7进气门 8汽缸盖 9活塞 10气缸 11连杆 四冲程柴油机工作原理与四冲程汽 油机也有所不同，在进气行程进入气 缸的是纯空气，而不是可燃混合气； 在压缩行程末，喷油器向气缸喷入高 压柴油，由于气缸的高温高压作用， 柴油迅速着火燃烧，使气体急剧膨胀， 推动活塞作功。其着火方式属于压燃 式，而不是汽油机的点燃式。 由于柴油燃料的性质与汽油不同， 粘度高，不易挥发，自燃点低，不会 产生爆燃。为了使柴油可靠着火，提 高发动机燃烧热效率，柴油机的压缩 比比汽油机高得多，一般为 1622，所 以最高燃烧压力也比汽油机高，工作 也比汽油机粗暴。但柴油机比汽油机 省油，相同排量的柴油汽车比汽油汽 车省油近 30%。 发动机的主要性能指标 1、动力性能指标 （ 1）有效功率 由发动机曲轴输 出的功率称为有效功率。每台发动机 铭牌上标明的功率称为该发动机 的标定功率，标定功率时的发动机转 速称为标定转速。 （ 2）升功率 它是指发动机在标定 工况下每升气缸工作容积所发出的有 效功率。升功率越大，发动机动力性 能越好。 （ 3）有效转矩 发动机曲轴输出的 平均转矩称为有效转矩。 2、经济性能指标 （ 1）燃油消耗率 指发动机每发 出 1Kw有效功率，在 1h内所消耗的燃油 质量，单位是 g/(kw.h)。燃油消耗率越 低，汽车越省油。 （ 2）有效热效率 燃料中所含的 热量转变为有效功的比例称为有效热 效率。汽油机的热效率一般为 0.3，柴 油机为 0.4。 汽车发动机总体组成 汽车发动机种类繁多，但总体看都 是在一个机体上安装一个机构（曲柄 连杆机构）和六大系统（换气系统、 燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、 点火系统和起动系统）。柴油机则为 五大系统，没有点火系统。 2.2 发动机机体组件与曲柄连杆机构 发动机机体组件 机体组件是发动机的骨架，安装 着发动机的所有主要零件和附件，承 受各种载荷，内部有油道和水道。它 主要由气缸体、气缸、气缸盖和气缸 垫等零件组成。 1、气缸体 气缸体由灰铸铁或铝合金铸成。其 上部加工有气缸，下部有曲轴支撑 孔，曲轴运动的空间称为曲轴箱。在 气缸体内部铸有许多加强肋，冷却水 套和润滑油道等。 气缸是活塞运动和燃烧作功的场 所，如果磨损严重，将导致发动机功 率下降、油耗升高、起动困难。 2、气缸盖 气缸盖安装在气缸体上面，从上 部密封气缸。气缸盖下端面与活塞顶 部和气缸壁一起构成燃烧室，内部铸 有冷却水套。 缸盖上还装有进、排气门座和气 门导管，用于安装进、气门。汽油机 的气缸盖上加工有安装火花塞的孔， 柴油机的气缸盖上则加工有安装喷油 器的孔。 3、气缸垫 气缸垫安装在气缸盖和气缸体之 间，其功用是保证气缸盖与气缸体接 触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。 发动机曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞连杆组件及 曲轴飞轮组件两部分 。 1、活塞连杆组件 活塞连杆组件由活塞、活塞环、 活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。 2、曲轴飞轮组件 曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮 和一些附件组成。