1
第一章汽车发动机的工作原理和总体构造第一节发动机分类第二节四冲程发动机工作原理第三节二冲程发动机工作原理第四节发动机的总体构造第五节发动机主要性能指标与特性第六节内燃机产品名称和型号编制规则发动机的定义
?发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器
?现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。
它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，
把产生的热能转变成机械能第一节发动机分类
?热力发动机
?内燃机：活塞式内燃机、燃气轮机
?外燃机：蒸汽机
?活塞式内燃机
?按活塞运动方式分为
?往复活塞式发动机
?旋转活塞式发动机按燃料的使用不同分汽油机柴油机按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机二行程发动机按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机单列式
Ｖ型对置式单列式Ｖ型对置式第二节四冲程发动机工作原理
?一、汽油机
? 1,基本参数及术语
?活塞行程S
?气缸工作容积（气缸排量）Vh
?发动机工作容积（发动机排量）VL
?燃烧室容积Vc
?气缸总容积Va
Va=Vh+Vc
?压缩比εε=Va/Vc
2
第二节四冲程发动机工作原理2,汽油机的工作循环工作
循环
活塞
运动
进气门 排气门 缸内压力
(MP)
缸内温度
(K)
进气行程向下 开 关 0.075－0.09
（终了）
370－400
(终了)
压缩行程向上 关 关 0.6－1.2
(终了）
600－700
(终了)
作功行程
向下
关
关
3－5
(最高)
0.3－0.5
(终了)
2200－2800
(最高)
1300－1600
(终了)
排气行程向上 关 开 0.105－0.115
(终了)
900－1200
(终了)
3,四冲程发动机的示功图
?进气行程
r -> a
?压缩行程
a -> c
?作功行程
c -> b
?排气行程
b -> r
P
V
r
示功图大气压力线
c
Z
b
上止点 下止点
a
4,压缩比ε
?定义：ε= V
a
/V
c
?ε越大，（压缩终了时的压力越大、温度越高，燃烧速度越快，因此）发动机功率越大，油耗率越低。
?ε过大，易产生爆燃，易产生表面点火。
?爆燃（爆震）：离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。
?表面点火：由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种不正常燃烧。
?传统化油器式发动机的压缩比ε一般为6～9。现代化油器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为为16～22。
二、柴油机
? 1,柴油的主要特点
?粘度大；不易蒸发；自燃温度低。
? 2,柴油机工作循环与汽油机相同
? 3,柴油机与汽油机主要不同点
?混合气形成：柴油机不用化油器，燃油直接喷射入气缸内。
?点火方式：压燃，无点火系统。
二、柴油机
? 4,柴油机的特点
?压缩比高柴油机16～22,汽油机为6～9；
?最高转速较低柴油机2500～3000rpm,汽油机4000～
6000rpm；
?油耗较低比汽油机低约30%
?质量较大
?制造、维修费用高喷油泵、喷油器的制造难度大
?振动、噪声较大工作粗暴
?排气污染小过量空气系数大，燃烧比较完全，CO、
HC、NO
x
的排放量较少。
3
与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自燃温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。
四行程柴油机工作原理进气行程 压缩行程作功行程排气行程新鲜空气 开始喷油四行程柴油机各行程示意图分析和比较汽油机、柴油机的工作异同?
首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞喷油器相同点每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周;只有作功行程产生动力。
有喷油器无喷油器无点火系有点火系高温气体加热柴油燃烧电火花点燃混合气进入气缸的是纯空气汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气柴油机汽油机不同点汽油机和柴油机的比较三、发动机运转平稳问题
?曲轴每转两周，1个气缸作功1次—曲轴转速是不均匀的，发动机运转是不平稳的。
?飞轮转动惯量越大，越平稳
?缸数越多，越平稳第三节二冲程发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理
? 1.工作循环
?第一行程（活塞向上）：压缩；
进气（进入曲轴箱）
?第二行程（活塞向下）：燃烧作功；换气（缸内进气、排气）。
? 2.结构
?无进、排气阀（进气孔、排气孔、扫气孔均由活塞开、闭）；
?活塞顶部为一特殊形状，以利换气。
4
第三节二冲程发动机工作原理
? 3.特点
?功率大理论上为四冲程的2倍，实际为1.5～1.6倍；
?运转平稳每两次行程就有一次作功；
?结构简单，质量小无配气机构
?使用、维修方便
?燃油经济性差换气时有部分新鲜可燃混合气随废气被排出
?排气污染大二、二冲程柴油机工作原理
?与二冲程汽油机的主要不同之处
?进入缸内的是空气而不是可燃混合气，因此可方便地增大进气量（如用扫气泵）。进气充分、燃油经济性好；
?进气不经过曲轴箱；
?无火花塞，有喷油系统。结构较复杂。
带扫气泵的二冲程柴油机
?第一行程
?活塞上行
?扫、换、压
?第二行程
?活塞下行
?排、扫
?比二冲程汽油机的经济性好三、二冲程发动机的示功图
? a-c 压缩
? c-z 燃烧
? z-b 膨胀作功
? b-f 自由排气
? f-d-h 换气
? h-a 额外排气第四节发动机的总体构造
? 2个机构：
?曲柄连杆机构
?配气机构
? 5 个系统：
?供给系
?点火系
?冷却系
?润滑系
?起动系发动机结构示意图
5
曲柄连杆机构配气机构供给系冷却系润滑系点火系
6
起动系第五节主要性能指标与特性
?动力性指标
?有效转矩T
e
—发动机通过飞轮对外输出的转矩
?有效功率P
e
—发动机通过飞轮对外输出的功率
)(
9550
10
60
2
3
kW
nTn
TP
e
ee
=×
=
π
式中
T
e
－有效扭矩，单位为N·m
n －曲轴转速，单位为r/min
第五节主要性能指标与特性
?经济性指标
?燃油消耗率b
e
—发动机输出1kW · h的有效功所消耗的燃油量。
(g/kW·h)
?发动机的速度特性
? P
e
、T
e
和b
e
随发动机转速n的变化关系
?发动机外特性节气门全开时的转速特性
?发动机部分特性节气门部分开启时的转速特性
P
e
T
ee
b
e
n
发动机外特性曲线发动机工况（工作状况）
?发动机工况用负荷表示
?负荷—发动机发出的功率与同一转速下可能发出的最大功率之比，用百分数表示
?同一转速下，节气门开度越大，负荷越大。但二者不成比例。
工况a 负荷=0/45=0
工况b 负荷=20/45=44.4%
工况c 负荷=32/45=71.1%
工况d 负荷=45/45=100%
P
e
n
d
c
b
a
45
32
20
0
(kw)节气门全开节气门部分开启Ⅰ
节气门部分开启Ⅱ
注意：负荷与功率的概念不可混淆；
负荷与载荷的概念不可混淆。
第六节内燃机产品名称和型号编制规则（GB725-91）
?内燃机产品名称均按所采用的燃料命名如：汽油机、柴油机、双燃料发动机。
?内燃机型号由以下四部分组成
?首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。
?中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。
?后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。
?尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。
型号的表示方法缸数符号系列代号换代符号冲程符号缸径符号气缸布置形式符号结构特征符号用途特征符号区分符号无符号 ——多缸直列及单缸卧式
V ——V形
P ——平卧形无符号 ——水冷
F ——风冷
N ——凝气冷却
S ——十字头式
Dz——可倒转
Z ——增压
ZL——增压中冷无符号 ——通用型及固定动力
T ——拖拉机
M ——摩托车
G ——工程机械
Q ——车用
J ——铁路机车
D ——发电机组
C ——船用主机，右机基本型
Cz——船用主机，左机基本型
Y ——农用运输车
L ——林业机械E表示二冲程，
四冲程不标符号以气缸直径的mm数表示首部 中部 后部 尾部
7
型号编制举例
?汽油机
1E65F：单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型
4100Q-4：四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品
TJ376Q：三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ系列
CA488：四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA系列
?柴油机
195：单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型
165F：单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型
6135Q：六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用
X4105：四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X系列发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。
小结（1）
区别于汽油机的工作过程发动机常用术语工作原理分类定义按不同的分类方法大致分为四大类汽油发动机柴油发动机
（重点）
四个行程的工作过程区别于汽油机的工作过程小结（2）
发动机总体构造,汽油机（两大机构五大系统），
柴油机（两大机构四大系统）
主要性能指标与特性内燃机名称及型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格动力性指标：有效转距，有效功率经济性指标：燃油消耗率速度特性工况与负荷第一章复习思考题
1.四冲程依次是哪四个行程？
2.活塞行程、工作容积（排量）、燃烧室容积、气缸总容积、压缩比、分别指什么？
3.压缩比的大小对发动机的性能有什么影响？
4.什么是爆燃？
5.汽油机和柴油机有哪些主要不同之处？
6.二冲程发动机的工作循环是怎样的？与四冲程发动机比较，它有什么特点？
7.什么叫发动机的速度特性、外特性、部分特性？
8.四冲程汽油机有哪“２个机构、５个系统”？
9.什么叫发动机负荷？
第一章汽车发动机的工作原理和总体构造第一节发动机分类第二节四冲程发动机工作原理第三节二冲程发动机工作原理第四节发动机的总体构造第五节发动机主要性能指标与特性第六节内燃机产品名称和型号编制规则发动机的定义
?发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器
?现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。
它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，
把产生的热能转变成机械能第一节发动机分类
?热力发动机
?内燃机：活塞式内燃机、燃气轮机
?外燃机：蒸汽机
?活塞式内燃机
?按活塞运动方式分为
?往复活塞式发动机
?旋转活塞式发动机按燃料的使用不同分汽油机柴油机按完成一个工作循环所需行程数四行程发动机二行程发动机按冷却方式不同水冷发动机风冷发动机按气缸数及排列方式单缸发动机多缸发动机单列式
Ｖ型对置式单列式Ｖ型对置式第二节四冲程发动机工作原理
?一、汽油机
? 1,基本参数及术语
?活塞行程S
?气缸工作容积（气缸排量）Vh
?发动机工作容积（发动机排量）VL
?燃烧室容积Vc
?气缸总容积Va
Va=Vh+Vc
?压缩比εε=Va/Vc
2
第二节四冲程发动机工作原理2,汽油机的工作循环工作
循环
活塞
运动
进气门 排气门 缸内压力
(MP)
缸内温度
(K)
进气行程向下 开 关 0.075－0.09
（终了）
370－400
(终了)
压缩行程向上 关 关 0.6－1.2
(终了）
600－700
(终了)
作功行程
向下
关
关
3－5
(最高)
0.3－0.5
(终了)
2200－2800
(最高)
1300－1600
(终了)
排气行程向上 关 开 0.105－0.115
(终了)
900－1200
(终了)
3,四冲程发动机的示功图
?进气行程
r -> a
?压缩行程
a -> c
?作功行程
c -> b
?排气行程
b -> r
P
V
r
示功图大气压力线
c
Z
b
上止点 下止点
a
4,压缩比ε
?定义：ε= V
a
/V
c
?ε越大，（压缩终了时的压力越大、温度越高，燃烧速度越快，因此）发动机功率越大，油耗率越低。
?ε过大，易产生爆燃，易产生表面点火。
?爆燃（爆震）：离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。
?表面点火：由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种不正常燃烧。
?传统化油器式发动机的压缩比ε一般为6～9。现代化油器式发动机压缩比一般为8～11(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为为16～22。
二、柴油机
? 1,柴油的主要特点
?粘度大；不易蒸发；自燃温度低。
? 2,柴油机工作循环与汽油机相同
? 3,柴油机与汽油机主要不同点
?混合气形成：柴油机不用化油器，燃油直接喷射入气缸内。
?点火方式：压燃，无点火系统。
二、柴油机
? 4,柴油机的特点
?压缩比高柴油机16～22,汽油机为6～9；
?最高转速较低柴油机2500～3000rpm,汽油机4000～
6000rpm；
?油耗较低比汽油机低约30%
?质量较大
?制造、维修费用高喷油泵、喷油器的制造难度大
?振动、噪声较大工作粗暴
?排气污染小过量空气系数大，燃烧比较完全，CO、
HC、NO
x
的排放量较少。
3
与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自燃温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。
四行程柴油机工作原理进气行程 压缩行程作功行程排气行程新鲜空气 开始喷油四行程柴油机各行程示意图分析和比较汽油机、柴油机的工作异同?
首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞喷油器相同点每个工作循环曲轴转两周; 每一行程曲轴转半周;只有作功行程产生动力。
有喷油器无喷油器无点火系有点火系高温气体加热柴油燃烧电火花点燃混合气进入气缸的是纯空气汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气柴油机汽油机不同点汽油机和柴油机的比较三、发动机运转平稳问题
?曲轴每转两周，1个气缸作功1次—曲轴转速是不均匀的，发动机运转是不平稳的。
?飞轮转动惯量越大，越平稳
?缸数越多，越平稳第三节二冲程发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理
? 1.工作循环
?第一行程（活塞向上）：压缩；
进气（进入曲轴箱）
?第二行程（活塞向下）：燃烧作功；换气（缸内进气、排气）。
? 2.结构
?无进、排气阀（进气孔、排气孔、扫气孔均由活塞开、闭）；
?活塞顶部为一特殊形状，以利换气。
4
第三节二冲程发动机工作原理
? 3.特点
?功率大理论上为四冲程的2倍，实际为1.5～1.6倍；
?运转平稳每两次行程就有一次作功；
?结构简单，质量小无配气机构
?使用、维修方便
?燃油经济性差换气时有部分新鲜可燃混合气随废气被排出
?排气污染大二、二冲程柴油机工作原理
?与二冲程汽油机的主要不同之处
?进入缸内的是空气而不是可燃混合气，因此可方便地增大进气量（如用扫气泵）。进气充分、燃油经济性好；
?进气不经过曲轴箱；
?无火花塞，有喷油系统。结构较复杂。
带扫气泵的二冲程柴油机
?第一行程
?活塞上行
?扫、换、压
?第二行程
?活塞下行
?排、扫
?比二冲程汽油机的经济性好三、二冲程发动机的示功图
? a-c 压缩
? c-z 燃烧
? z-b 膨胀作功
? b-f 自由排气
? f-d-h 换气
? h-a 额外排气第四节发动机的总体构造
? 2个机构：
?曲柄连杆机构
?配气机构
? 5 个系统：
?供给系
?点火系
?冷却系
?润滑系
?起动系发动机结构示意图
5
曲柄连杆机构配气机构供给系冷却系润滑系点火系
6
起动系第五节主要性能指标与特性
?动力性指标
?有效转矩T
e
—发动机通过飞轮对外输出的转矩
?有效功率P
e
—发动机通过飞轮对外输出的功率
)(
9550
10
60
2
3
kW
nTn
TP
e
ee
=×
=
π
式中
T
e
－有效扭矩，单位为N·m
n －曲轴转速，单位为r/min
第五节主要性能指标与特性
?经济性指标
?燃油消耗率b
e
—发动机输出1kW · h的有效功所消耗的燃油量。
(g/kW·h)
?发动机的速度特性
? P
e
、T
e
和b
e
随发动机转速n的变化关系
?发动机外特性节气门全开时的转速特性
?发动机部分特性节气门部分开启时的转速特性
P
e
T
ee
b
e
n
发动机外特性曲线发动机工况（工作状况）
?发动机工况用负荷表示
?负荷—发动机发出的功率与同一转速下可能发出的最大功率之比，用百分数表示
?同一转速下，节气门开度越大，负荷越大。但二者不成比例。
工况a 负荷=0/45=0
工况b 负荷=20/45=44.4%
工况c 负荷=32/45=71.1%
工况d 负荷=45/45=100%
P
e
n
d
c
b
a
45
32
20
0
(kw)节气门全开节气门部分开启Ⅰ
节气门部分开启Ⅱ
注意：负荷与功率的概念不可混淆；
负荷与载荷的概念不可混淆。
第六节内燃机产品名称和型号编制规则（GB725-91）
?内燃机产品名称均按所采用的燃料命名如：汽油机、柴油机、双燃料发动机。
?内燃机型号由以下四部分组成
?首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。
?中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。
?后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。
?尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。
型号的表示方法缸数符号系列代号换代符号冲程符号缸径符号气缸布置形式符号结构特征符号用途特征符号区分符号无符号 ——多缸直列及单缸卧式
V ——V形
P ——平卧形无符号 ——水冷
F ——风冷
N ——凝气冷却
S ——十字头式
Dz——可倒转
Z ——增压
ZL——增压中冷无符号 ——通用型及固定动力
T ——拖拉机
M ——摩托车
G ——工程机械
Q ——车用
J ——铁路机车
D ——发电机组
C ——船用主机，右机基本型
Cz——船用主机，左机基本型
Y ——农用运输车
L ——林业机械E表示二冲程，
四冲程不标符号以气缸直径的mm数表示首部 中部 后部 尾部
7
型号编制举例
?汽油机
1E65F：单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型
4100Q-4：四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品
TJ376Q：三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ系列
CA488：四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA系列
?柴油机
195：单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型
165F：单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型
6135Q：六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用
X4105：四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X系列发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。
小结（1）
区别于汽油机的工作过程发动机常用术语工作原理分类定义按不同的分类方法大致分为四大类汽油发动机柴油发动机
（重点）
四个行程的工作过程区别于汽油机的工作过程小结（2）
发动机总体构造,汽油机（两大机构五大系统），
柴油机（两大机构四大系统）
主要性能指标与特性内燃机名称及型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格动力性指标：有效转距，有效功率经济性指标：燃油消耗率速度特性工况与负荷第一章复习思考题
1.四冲程依次是哪四个行程？
2.活塞行程、工作容积（排量）、燃烧室容积、气缸总容积、压缩比、分别指什么？
3.压缩比的大小对发动机的性能有什么影响？
4.什么是爆燃？
5.汽油机和柴油机有哪些主要不同之处？
6.二冲程发动机的工作循环是怎样的？与四冲程发动机比较，它有什么特点？
7.什么叫发动机的速度特性、外特性、部分特性？
8.四冲程汽油机有哪“２个机构、５个系统”？
9.什么叫发动机负荷？
