1、发动机原理及基本构造发动机原理及基本构造发动机品质科发动机品质科朱纬坤1目录目录1 1、发动机工作原理发动机工作原理2 2、发动机本体发动机本体3 3、曲柄连杆机构曲柄连杆机构4 4、配气机构配气机构5 5、供给系统供给系统6 6、电控系统电控系统7 7、冷却系统冷却系统8 8、润滑系统润滑系统9 9、起动系统起动系统21 1、发动机工作原理发动机工作原理1.1 1.1 发动机基本原理发动机基本原理1.2 1.2 发动机分类发动机分类1.3 1.3 发动机常用术语发动机常用术语31.11.1、发动机基本原理、发动机基本原理气缸内油气混合气燃烧产生压力，推动活塞往复运动，通过曲柄连杆机气缸内油气
2、混合气燃烧产生压力，推动活塞往复运动，通过曲柄连杆机构转化为曲轴的旋转运动进行动力输出。构转化为曲轴的旋转运动进行动力输出。发动机工作循环发动机工作循环41.21.2、发动机分类、发动机分类通常可按下列特征进行分类：点火方式、冲程数、缸数及排列、冷却、工作方式。通常可按下列特征进行分类：点火方式、冲程数、缸数及排列、冷却、工作方式。下面以常见的类型进行介绍：下面以常见的类型进行介绍：点火方式点火方式点燃式发动机点燃式发动机压燃式发动机压燃式发动机汽油自燃温度高，采用火花塞强制点火，汽油发动机为点燃式发动机。汽油自燃温度高，采用火花塞强制点火，汽油发动机为点燃式发动机。柴油自然温度低，采用高压缩
3、比压燃，柴油发动机为压燃式发动机。柴油自然温度低，采用高压缩比压燃，柴油发动机为压燃式发动机。5冲程数冲程数二冲程发动机二冲程发动机四冲程发动机四冲程发动机曲轴旋转一周完成一个工作循环。曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使结构简单，因此在摩托车上广泛使用。用。曲轴旋转二周完成一个工作循环。曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用，并已逐渐用于摩托车。用，并已逐渐用于摩托车。1.21.2、发动机分类、发
4、动机分类6缸数及排列缸数及排列1.21.2、发动机分类、发动机分类L 4 2.4LL 4 2.4LV 6 3.0LV 6 3.0L直列直列LINELINE4 4缸缸排气量排气量V V形排列形排列6 6缸缸排气量排气量常听到的对发动机的叫法常听到的对发动机的叫法直列发动机直列发动机V V形发动机形发动机水平对置发动机水平对置发动机7工作方式工作方式1.21.2、发动机分类、发动机分类转子式发动机转子式发动机活塞式发动机活塞式发动机转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和 排放，与传统的活塞往复式发动机的直
5、线运动迥然不同排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同 。转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做 功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。但是存在气密性、润滑和磨损等一系列技术难题。但是存在气密性、润滑和磨损等一系列技术难
6、题。81.31.3、发动机常用术语、发动机常用术语1 13 32 24 45 56 6上止点上止点下至点下至点活塞行程活塞行程燃烧室容积燃烧室容积工作容积工作容积总容积总容积压缩比压缩比 =总容积总容积燃烧室容积燃烧室容积9上止点上止点:指活塞在汽缸内指活塞在汽缸内运动的最高点运动的最高点下止点下止点:指活塞在汽缸内指活塞在汽缸内运动的最低点运动的最低点10排量：排量：活塞从上止点移动到下止点所活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为工作容积通过的空间容积称为工作容积，如如果发动机有若干个气缸，所有气缸果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。工作容积之和称为发动机排量。图
7、中绿色部分表示排量图中绿色部分表示排量11压缩比：压缩比：是发动机混合气体被压缩是发动机混合气体被压缩的程度，用压缩前的气缸总的程度，用压缩前的气缸总容积（红容积（红+绿）与压缩后的绿）与压缩后的气缸容积即燃烧室容积（红）气缸容积即燃烧室容积（红）之比来表示。之比来表示。压缩比越高，发动机的压缩比越高，发动机的动力就越大。动力就越大。12功率：功率：功率是指物体在单位时间内所做功。功率越大转速越高，功率是指物体在单位时间内所做功。功率越大转速越高，汽车的最高速度也越高汽车的最高速度也越高,常用最大功率来描述汽车的动力性常用最大功率来描述汽车的动力性能。最大功率一般用马力能。最大功率一般用马力(
8、PS)PS)或千瓦或千瓦(kwkw)来表示，来表示，1 1马力等马力等于于0.7350.735千瓦。千瓦。在车辆使用过程中，为保证发动机的动力性和在车辆使用过程中，为保证发动机的动力性和经济性，正常行车时应使发动机转速保持经济性，正常行车时应使发动机转速保持25002500r/minr/min左右；此时，由左图曲线可以看到，左右；此时，由左图曲线可以看到，发动机输出的扭矩、功率都处于较好状态。发动机输出的扭矩、功率都处于较好状态。升档时，发动机转速应有升档时，发动机转速应有32003200r/minr/min左右为宜，左右为宜，此时发动机输出扭矩最大。此时发动机输出扭矩最大。注：注：“PUCO
9、PUCO”为发动机功率曲线为发动机功率曲线 “COCOCOCO”为发动机扭矩曲线为发动机扭矩曲线 “CSCOCSCO”为发动机油耗曲线为发动机油耗曲线13VTCVTCVTCVTC高进气效率高进气效率低泵气损失低泵气损失 可变气门正时可变气门正时气门重叠角控制气门重叠角控制高高EGR EGR 效果效果VTECVTEC高功率高功率低油耗低油耗 低排放低排放双气门开启双气门开启单气门主开启单气门主开启高涡流比高涡流比可变气门升程可变气门升程高进气效率高进气效率高功率高功率 低油耗低油耗低排放低排放 intelligent Variable Valve Timing And Lift Electron
10、ic Control intelligent Variable Valve Timing And Lift Electronic Control 智能可变气门正时及升程控制系统智能可变气门正时及升程控制系统 i-VTECi-VTEC技术将技术将VTECVTEC和和VTCVTC技术有效地结合，通过技术有效地结合，通过VTECVTEC对气门升程、对气门升程、VTCVTC对气门重叠对气门重叠（进气门和排气门同时开启的状态）进行周密的智能化控制，使大功率、低（进气门和排气门同时开启的状态）进行周密的智能化控制，使大功率、低 油耗、低排放这三个具有不同要求的特性都得到提高。油耗、低排放这三个具有不同要求
11、的特性都得到提高。142 2、发动机本体发动机本体2.12.1、发动机本体概述发动机本体概述2.22.2、缸体概述缸体概述2.2.12.2.1、缸体分类、缸体分类2.32.3、缸盖概述缸盖概述2.3.12.3.1、缸盖燃烧室的分类、缸盖燃烧室的分类152.12.1、发动机本体概述、发动机本体概述发动机本体概述发动机本体概述:发动机本体主要包含缸盖、缸体等零部件发动机本体主要包含缸盖、缸体等零部件 发动机本体既是发动机各机构、各系统的装配基体又同时是发动机发动机本体既是发动机各机构、各系统的装配基体又同时是发动机其它机构其它机构/系统的组成部分系统的组成部分缸体缸体缸盖缸盖162.22.2、缸体
12、概述、缸体概述缸体作用缸体作用:是发动机的骨架以及相关零部件的安装基体是发动机的骨架以及相关零部件的安装基体 发动机燃烧室发动机燃烧室/冷却水道冷却水道/润滑油道的组成部分润滑油道的组成部分 承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力以及发动机运动件的惯性力承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力以及发动机运动件的惯性力 承受周期性的热冲击承受周期性的热冲击 典型缸体结构图典型缸体结构图172.2.12.2.1、缸体分类、缸体分类缸体按照曲轴孔对开的位置是否与缸体下表面缸体按照曲轴孔对开的位置是否与缸体下表面(OP(OP面面)同一平面可常分为以下三种同一平面可常分为以下三种:一般式一般式:曲轴孔对开
13、位置与缸体下表面同一平面曲轴孔对开位置与缸体下表面同一平面 (运用实例运用实例:RAA/C/RNA/C):RAA/C/RNA/C)龙门式龙门式:曲轴孔对开位置高于缸体下表面曲轴孔对开位置高于缸体下表面 (运用实例运用实例:PEA):PEA)隧道式：曲轴孔没有对开，适用于安装滚动轴承的组合式曲轴的缸体形式隧道式：曲轴孔没有对开，适用于安装滚动轴承的组合式曲轴的缸体形式各种缸体形式简图各种缸体形式简图一般式实例一般式实例 RNA/CRNA/C一般式实例一般式实例 RAA/CRAA/C182.32.3、缸盖概述、缸盖概述缸盖作用缸盖作用:配气机构的安装本体配气机构的安装本体 密封缸孔上部，并与活塞顶
14、部和缸孔形成燃烧室密封缸孔上部，并与活塞顶部和缸孔形成燃烧室 承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力承受发动机工作时可燃混合气产生的气体力 承受周期性的热冲击承受周期性的热冲击 典型缸盖结构图典型缸盖结构图193.3.13.3.1、缸盖燃烧室分类、缸盖燃烧室分类发动机燃烧室按照缸盖部分燃烧室的形状可常分为以下三种发动机燃烧室按照缸盖部分燃烧室的形状可常分为以下三种:楔形燃烧室楔形燃烧室:结构简单、紧凑，在压缩终了时能形成挤气涡流，但对于结构简单、紧凑，在压缩终了时能形成挤气涡流，但对于HCHC排放不利排放不利盆型燃烧室盆型燃烧室:结构简单，但不紧凑结构简单，但不紧凑半球形燃烧室：结构更加紧凑，
15、散热面积小，有利于燃料完全燃烧，排放控制好半球形燃烧室：结构更加紧凑，散热面积小，有利于燃料完全燃烧，排放控制好各种典型燃烧室简图各种典型燃烧室简图203 3、发动机机械部分构成、发动机机械部分构成21发动机机械部分发动机机械部分组成发动机机械部分组成22发动机机械部分q曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲曲 轴轴飞飞 轮轮曲轴飞轮组曲轴飞轮组活塞连杆组活塞连杆组曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构的作用：把燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，向外曲柄连杆机构的作用：把燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，向外输出机械能输出机械能 connecting rodPiston and connec
16、ting rodcrankshaft and fly wheel23发动机机械部分q配气机构配气机构配气机构的作用：就是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，配气机构的作用：就是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时打开和关闭各缸的进排气门，使新鲜可燃气体及时进入气缸和废气及时定时打开和关闭各缸的进排气门，使新鲜可燃气体及时进入气缸和废气及时排出气缸。排出气缸。机机 构构 形形 式式 图图 例例配气机配气机构构 单顶置凸轮轴单顶置凸轮轴(SOHC)SOHC)双顶置凸轮轴双顶置凸轮轴(DOHC)DOHC)valve system24组成：组成：进排气门，气门顶筒凸轮轴进排
17、气门，气门顶筒凸轮轴皮带，皮带轮等皮带，皮带轮等SOHCDOHCq配气机构配气机构25q润滑系统的作用润滑系统的作用Lubrication System 机油有什么功能机油有什么功能 润滑润滑冷却冷却清洁清洁密封密封防锈防锈润滑系统的作用：在发动机工作时连续不断的把数量足够的洁净润滑油（机润滑系统的作用：在发动机工作时连续不断的把数量足够的洁净润滑油（机油）输送到全部运动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体油）输送到全部运动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力，减低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动摩擦，从而减小摩擦阻力，减低功率消耗、减轻机件
18、磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。机工作可靠性和耐久性的目的。26q润滑系统的组成润滑系统的组成机油尺机油尺机油压力传感器机油压力传感器机油泵驱动齿轮机油泵驱动齿轮油底壳油底壳机油滤清器机油滤清器机油泵驱动链条机油泵驱动链条27q冷却系统的作用及组成冷却系统的作用及组成 cooling system发动机冷却系统的作用：是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。发动机冷却系统的作用：是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统即要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在冷态下的发动机起冷却系统即要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在冷态下的发动机起动后，
19、冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度并向车内提动后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度并向车内提供暖风的功能。供暖风的功能。组成组成:散散 热热 器器冷却风扇冷却风扇散热器盖散热器盖节节 温温 器器暖风散热器暖风散热器水泵水泵284 4、曲柄连杆机构曲柄连杆机构4.14.1、曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述4.24.2、活塞连杆组概述活塞连杆组概述4.34.3、曲轴飞轮组概述曲轴飞轮组概述294.14.1、曲柄连杆机构概述、曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述:曲柄连杆结构主要包含活塞连杆组和曲轴飞轮组两大部分曲柄连杆结构主要包含活塞连杆组和曲
20、轴飞轮组两大部分 曲柄连杆机构的主要作用是把活塞的直线往复运动转变为旋转运动曲柄连杆机构的主要作用是把活塞的直线往复运动转变为旋转运动 并输出动力并输出动力304.24.2、活塞连杆组概述、活塞连杆组概述活塞连杆组概述活塞连杆组概述:活塞连杆组主要包含活塞、活塞环、活塞销、连杆总成和连杆轴瓦等活塞连杆组主要包含活塞、活塞环、活塞销、连杆总成和连杆轴瓦等 活塞连杆组的主要作用是承受气缸中的气体爆发压力，并将此力传递给曲轴活塞连杆组的主要作用是承受气缸中的气体爆发压力，并将此力传递给曲轴活塞连杆组典型构成活塞连杆组典型构成314.34.3、曲轴飞轮组概述、曲轴飞轮组概述曲轴飞轮组概述曲轴飞轮组概述
21、曲轴飞轮组主要包含曲轴、主轴瓦和飞轮曲轴飞轮组主要包含曲轴、主轴瓦和飞轮(液力变矩器液力变矩器)等零件等零件 曲轴飞轮组的主要作用是承受活塞连杆组传递来的力曲轴飞轮组的主要作用是承受活塞连杆组传递来的力,并由此造成绕其本身并由此造成绕其本身 轴线的力矩轴线的力矩,输出旋转运动输出旋转运动曲轴飞轮组典型构成曲轴飞轮组典型构成325 5、配气机构配气机构5.1 5.1 配气机构概述配气机构概述5.2 5.2 配气相位配气相位5.3 5.3 配气机构构造配气机构构造5.3.1 5.3.1 摇臂及摇臂轴摇臂及摇臂轴5.3.2 5.3.2 凸轮轴及其组件凸轮轴及其组件5.3.3 5.3.3 自动张紧器
22、自动张紧器5.3.4 5.3.4 凸轮轴脉冲板凸轮轴脉冲板335.1 5.1 配气机构概述配气机构概述配气机构的作用配气机构的作用:按照发动机各缸工作循环和点火次序的要求，将曲轴的旋转传递给凸轮轴。按照发动机各缸工作循环和点火次序的要求，将曲轴的旋转传递给凸轮轴。凸轮轴上的凸轮适时地控制相应的气门打开或关闭以完成进排气动作，使新凸轮轴上的凸轮适时地控制相应的气门打开或关闭以完成进排气动作，使新鲜空气及燃烧后的废气及时、充分地进入及排出气缸。鲜空气及燃烧后的废气及时、充分地进入及排出气缸。本田特有的本田特有的VTECVTEC（可变气门升程）及（可变气门升程）及VTCVTC（可变气门正时）功能。（
23、可变气门正时）功能。345.2 5.2 配气相位配气相位理论上：理论上：四冲程发动机的进气门当曲四冲程发动机的进气门当曲轴轴处在上止点时开启处在上止点时开启,在曲在曲轴轴转到下止点转到下止点时关闭时关闭;排气门则当曲排气门则当曲轴轴在下止点时开启在下止点时开启,在上止点时关闭。进气时间和排气时在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占间各占180180曲轴转角。曲轴转角。实际上：实际上：发动机的曲轴转速都很高，活塞每一个行程历时都很短发动机的曲轴转速都很高，活塞每一个行程历时都很短,这样短时间这样短时间的进气或排气过程的进气或排气过程,往往会使发动机充气不足或排气不净往往会使发动机充气不足或排气不
24、净,从而使发动机的功率从而使发动机的功率下降。下降。早开迟闭：早开迟闭：现代发动机都采用延长进、排气时间的方法，即分别提前和延迟现代发动机都采用延长进、排气时间的方法，即分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。配气相位：配气相位：就是进、排气门的就是进、排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上实际开闭时刻，通常用相对于上、下止点曲、下止点曲轴轴位置的曲轴转角的位置的曲轴转角的环形图来表示。环形图来表示。不同发动机，由于结构形式、转不同发动机，由于结构形式、转速各不相同，因此配气相位也不速各不相同，因此配气相位也不相同。相同。35结 束！36
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