第二章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理 1、單缸四沖程汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu) 一臺(tái)車用汽油機(jī)，結(jié)構(gòu)雖復(fù)雜，但 其基本結(jié)構(gòu)都是由多個(gè)相同的單缸機(jī) 組成，活塞 2在汽缸 1中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 并通過連桿 3推動(dòng)曲軸 4轉(zhuǎn)動(dòng)。如下圖 所示。 四沖程汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖 1機(jī)體 2曲軸 3排氣道 4排氣門 5火花塞 6電控噴油器 7 進(jìn)氣道 8進(jìn)氣門 9汽缸蓋 10活塞 11汽缸 12連桿 2、四沖程汽油機(jī)基本工作原理 （ 1）進(jìn)氣系統(tǒng) 當(dāng)活塞從上止點(diǎn) 向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角從 0 180 ，這時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門 關(guān)閉，電控噴油器向進(jìn)氣道噴油，空 氣與汽油混合氣便被吸入氣缸，該過 程稱為進(jìn)氣行程。 （ 2）壓縮行程 當(dāng)活塞繼續(xù)從下 止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)、排氣門關(guān) 閉，進(jìn)入氣缸的混合氣便被壓縮，該 過程稱為壓縮行程。 壓縮行程的作用 :一是提高進(jìn)入氣 缸內(nèi)混合氣的壓力和溫度，為混合氣 迅速著火燃燒創(chuàng)造條件；二是可以有 效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒熱效率。 氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度用壓縮比 表示，一般為 711 =Va/Vc 式中 Va 汽缸總?cè)莘e（活塞處于下止點(diǎn)時(shí)， 活塞頂部以上的氣缸容積） Vc 氣缸燃燒室容積（活塞處于上止點(diǎn) 時(shí)，活塞頂部以上的氣缸容積） （ 3）作功行程 在壓縮行程末， 火花塞開始點(diǎn)火，進(jìn)、排氣門都關(guān)閉， 進(jìn)入氣缸的可燃混合氣被點(diǎn)燃、燃燒， 放出大量的熱能，導(dǎo)致氣缸內(nèi)氣體壓 力和溫度迅速增加，氣體體積急劇膨 脹，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)， 通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械能， 該過程為作功行程。 （ 4）排氣行程 活塞繼續(xù)從下止 點(diǎn)往上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣門關(guān)閉， 排氣門開啟，燃燒后產(chǎn)生的廢氣被排 出氣缸，該過程稱為排氣行程。 行程名稱 曲軸轉(zhuǎn)角（ ） 活塞行向 進(jìn)氣門 排氣門 進(jìn)氣 0180 開 關(guān) 壓縮 180360 關(guān) 關(guān) 作功 360540 關(guān) 關(guān) 排氣 540720 關(guān) 開 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程 3、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單缸發(fā)動(dòng)機(jī)功率小，轉(zhuǎn)速不均勻， 工作振動(dòng)大，現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是采 用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，用得最多的是 4缸、 6 缸、 8缸發(fā)動(dòng)機(jī)。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)是由多個(gè) 結(jié)構(gòu)相同的氣缸組成，它們一般共用 一個(gè)機(jī)體，一根曲軸。曲軸的曲柄布 置應(yīng)該使各缸作功行程均勻分布在 720 曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)。如 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 相鄰工作缸的曲柄夾角為 180 ，曲軸 每轉(zhuǎn) 180 便有一個(gè)氣缸作功，其工作 順序有 1-3-4-2和 1-2-4-3兩種。 曲軸轉(zhuǎn)角（ ） 第一缸 第二缸 第三缸 第四缸 0180 作功 排氣 壓縮 進(jìn)氣 180360 排氣 進(jìn)氣 作功 壓縮 360540 進(jìn)氣 壓縮 排氣 作功 540720 壓縮 作功 進(jìn)氣 排氣 四缸機(jī)工作循環(huán)（工作順序 1-3-4-2） 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之 和就稱為該發(fā)動(dòng)機(jī)的排量，發(fā)動(dòng)機(jī)的 排量越大，功率就越大。 四缸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理 柴油機(jī)所用的燃料是柴油。與四 沖程汽油機(jī)相比，基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒 有火花塞，噴油器直接安裝在汽缸頂 向氣缸內(nèi)噴油。 1機(jī)體 2曲軸 3排氣道 4排氣門 5噴油器 6進(jìn)氣道 7進(jìn)氣門 8汽缸蓋 9活塞 10氣缸 11連桿 四沖程柴油機(jī)工作原理與四沖程汽 油機(jī)也有所不同，在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣 缸的是純空氣，而不是可燃混合氣； 在壓縮行程末，噴油器向氣缸噴入高 壓柴油，由于氣缸的高溫高壓作用， 柴油迅速著火燃燒，使氣體急劇膨脹， 推動(dòng)活塞作功。其著火方式屬于壓燃 式，而不是汽油機(jī)的點(diǎn)燃式。 由于柴油燃料的性質(zhì)與汽油不同， 粘度高，不易揮發(fā)，自燃點(diǎn)低，不會(huì) 產(chǎn)生爆燃。為了使柴油可靠著火，提 高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱效率，柴油機(jī)的壓縮 比比汽油機(jī)高得多，一般為 1622，所 以最高燃燒壓力也比汽油機(jī)高，工作 也比汽油機(jī)粗暴。但柴油機(jī)比汽油機(jī) 省油，相同排量的柴油汽車比汽油汽 車省油近 30%。 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo) 1、動(dòng)力性能指標(biāo) （ 1）有效功率 由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸 出的功率稱為有效功率。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī) 銘牌上標(biāo)明的功率稱為該發(fā)動(dòng)機(jī) 的標(biāo)定功率，標(biāo)定功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速稱為標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 （ 2）升功率 它是指發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定 工況下每升氣缸工作容積所發(fā)出的有 效功率。升功率越大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性 能越好。 （ 3）有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的 平均轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩。 2、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo) （ 1）燃油消耗率 指發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā) 出 1Kw有效功率，在 1h內(nèi)所消耗的燃油 質(zhì)量，單位是 g/(kw.h)。燃油消耗率越 低，汽車越省油。 （ 2）有效熱效率 燃料中所含的 熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橛行ЧΦ谋壤Q為有效熱 效率。汽油機(jī)的熱效率一般為 0.3，柴 油機(jī)為 0.4。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總體組成 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)種類繁多，但總體看都 是在一個(gè)機(jī)體上安裝一個(gè)機(jī)構(gòu)（曲柄 連桿機(jī)構(gòu)）和六大系統(tǒng)（換氣系統(tǒng)、 燃料供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、 點(diǎn)火系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)）。柴油機(jī)則為 五大系統(tǒng)，沒有點(diǎn)火系統(tǒng)。 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組件與曲柄連桿機(jī)構(gòu) 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組件 機(jī)體組件是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，安裝 著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承 受各種載荷，內(nèi)部有油道和水道。它 主要由氣缸體、氣缸、氣缸蓋和氣缸 墊等零件組成。 1、氣缸體 氣缸體由灰鑄鐵或鋁合金鑄成。其 上部加工有氣缸，下部有曲軸支撐 孔，曲軸運(yùn)動(dòng)的空間稱為曲軸箱。在 氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)肋，冷卻水 套和潤(rùn)滑油道等。 氣缸是活塞運(yùn)動(dòng)和燃燒作功的場(chǎng) 所，如果磨損嚴(yán)重，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功 率下降、油耗升高、起動(dòng)困難。 2、氣缸蓋 氣缸蓋安裝在氣缸體上面，從上 部密封氣缸。氣缸蓋下端面與活塞頂 部和氣缸壁一起構(gòu)成燃燒室，內(nèi)部鑄 有冷卻水套。 缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座和氣 門導(dǎo)管，用于安裝進(jìn)、氣門。汽油機(jī) 的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔， 柴油機(jī)的氣缸蓋上則加工有安裝噴油 器的孔。 3、氣缸墊 氣缸墊安裝在氣缸蓋和氣缸體之 間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接 觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。 發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括活塞連桿組件及 曲軸飛輪組件兩部分 。 1、活塞連桿組件 活塞連桿組件由活塞、活塞環(huán)、 活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成。 2、曲軸飛輪組件 曲軸飛輪組件主要由曲軸、飛輪 和一些附件組成。