1、第 1 章 发动机工作原理11 概述发动机是将某种形式的能量转化为机械能的机器。发动机是汽车最主要的总成之一，它是动力的来源。汽车发动机的作用是将燃料和空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转，从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。由于燃料是在汽缸中燃烧的，因此又称为内燃机。12 基本术语如图 1-1 中，活塞置于汽缸中，活塞可在汽缸中作往复直线运动，活塞通过连杆和曲轴相连，曲轴可以绕其轴线旋转。图 1-1 往复活塞式内燃机示意图1上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，通常只活塞上行到最高位置；2下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置；3活塞行程（s）：上、
2、下两止点间的距离（mm） ；4曲柄半径（R）：与连杆下端（及连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离（mm） ；显然，s=2R。曲轴没转一转，活塞移动两个行程。5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（L） ；式中：D气缸直径（mm） 。6发动机排量（VL）：发动机所有气缸工作容积之和（L） 。设发动机的气缸数为 i，则7燃烧室容积(VC)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容)(10462LsDVh)(ihL积叫燃烧室容积(L)；8气缸总容积（）：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积（L） 。它等于气缸的工作容积与燃烧室容积之和，即9压缩比()：气
3、缸纵容给与燃烧室的比值，即压缩比表示活塞有下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般汽油机的压缩比为 610，柴油机的压缩比为 1522。10发动机的工作循环：在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程（进气、压缩、做功和排气）称发动机的工作循环。11二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。12四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。1.3 发动机的总体结构发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器，现代汽车发动机的结构型式很多。即使是同一类型发动机，其具体结
4、构也是各种各样，下面以东风EQ1090E 型汽车用的 EQ61001 型发动机为例，介绍四冲程汽油机的一般构造（图 1-2） 。chchcaVV1chchcaVV1c图 1-2 轿车发动机l-火花塞 2-凸轮轴正时齿轮3-汽缸盖4-汽缸垫5-正时传动带6-张紧机构 7-正时齿轮罩盖8-水泵、发电机曲轴带轮9-活塞l0-连杆总成11-曲轴前端封油挡板12-油底壳13-曲轴轴承盖14-曲 15-油标尺 16-机油加油 17-汽缸体 18-凸轮轴 19-凸轮轴轴承盖 20-凸轮轴罩盖1)机体组发动机的机体组包括汽缸盖3、汽缸盖罩盖、汽缸垫4、汽缸体17及油底壳12 等。在进行结构分析时，常把机体组列
5、为曲柄连杆机构。2)曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括活塞9，连杆总成10，曲轴14和飞轮等。这是发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。3)配气机构配气机构包括进气门、排气门、液力挺杆总成、凸轮轴18、凸轮轴正时齿轮2、曲轴正时齿轮、正时传动带5。其作用是将可燃混合气更多地充入汽缸并及时从汽缸排出废气。4)燃料供给系统燃料供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气滤清器、喷油器(或化油器)、进气歧管、排气歧管、排气消声器等。其作用是根据发动机各种工况要求，配制具有一定数量和浓度的可燃混合气供入汽缸，并将燃烧生成的废气排出发动机。5)点火系统点火系统包
6、括电源(蓄电池和发电机)、分电器、点火开关、点火线圈、火花塞等。其作用是保证按规定时刻及时点燃汽缸中被压缩的可燃混合气。6)冷却系统冷却系统主要包括水泵、散热器、风扇、节温器、水温表以及汽缸体17和汽缸盖3里铸出的水套等。其功用是散发受热机件的热于大气之中，以保证发动机在最适宜的温度下工作。7)润滑系统润滑系统包括油底壳12、机油集滤器、机油泵、限压阀、润滑油道及油管、油温和油压传感器、油温和油压表、油标尺15等。润滑系统的功用是将润滑油不断地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，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。8)起动系统包括起动机、冷起动加热器及其附属装置，用以
7、使静止的发动机起动并转入自行运转。14 发动机的工作原理1.4.1 四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环的，如图 1-3 为单缸四冲程汽油机工作原理示意图。图 1-3 单缸四冲程汽油机工作原理示意图1.进气过程：活塞由曲轴带动从上止点乡下止点运动。此时，进气门开启，排气门关闭（图 1-3a 所示） 。由于活塞下移，活塞想抢容积增大，形成一定真空度，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与化油器供给的汽油形成混合气，经进气被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，进气过程结束。2压缩过程：进气过程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动（图 1-3
8、b 所示） 。此时进排气门均关闭，随着活塞上移，活塞上腔容积不断减少，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。 3做功过程：压缩过程结束（图 1-3c） ，火花塞产生火花，点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，在气体压力作用下，活塞由上止点乡下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出做功，至活塞运动到下止点时，做功过程结束。4排气过程：在做功过程终了时，排气门被打开， ，活塞在曲轴带动下由下止点向上止点运动（图 1-3d） ，废气在自身的剩余压力和活塞的驱动作用下自排气们排出气缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气过程结束。排气行程结束后，进气门再次开启，又开
9、始下一个工作循环，如此周而复始，发动机就自行运转。1.4.2 四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机和四冲程汽油机工作原理一样，每个工作循环也是由进气、压缩、作功、排气四个行程组成，但是柴油和汽油性质不同，柴油机在可燃混合气的形成、着火方式等与汽油机有较大的区别。下面主要介绍与汽油机工作原理不同之处，图 1-4 为单缸四冲程柴油机工作原理示意图。1.进气行程：如图 1-4a 所示，它不同于汽油机的是进入气缸的不是混和气而是纯空气。2压缩行程：如图 1-4b 所示，不同于汽油机的是压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达 3MPa-5Mpa，温度可达 800-
10、1000K。图 1-4 单缸四冲程柴油机工作原理示意图3作功行程：如图 1-4c 所示，此行程与汽油机油很大不同。压缩行程末喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速气化并与空气形成可燃混和气，因此此时气缸内的温度远高于柴油的自燃 温度（约为 500K左右） ，柴油自行着火燃烧，且以后的一段时间内边喷射边燃烧，气缸内温度、压力急剧升高，推动和活塞下行作功。4排气行程：如图 d 所示，与汽油机排气行程基本相同，排气终了，气缸压力约为 105-125MPa，温度约为 800-1000K。柴油机和汽油机的不同之处：1.汽油机的混合气是在汽缸外部的化油器中开始形成的，而柴油机的混合气是在汽缸内部形成的。柴油机在进气过程时，被吸入汽缸内的是纯空气。2.在压缩终了时，汽油机靠火花塞强制点火，而柴油机则靠自然。
