发动机的构造和工作原理.docx

发动机的构造和工作原理目录目录 1??为什么说发动机动力来自于爆炸？ 1??什么是内燃机和外燃机？ 2????发动机的结构图解 3?? ??组成发动机的零部件 3?? ??气缸 3??????气缸盖 4??????发动机的工作原理 4???? ??上下移动转换为旋转运动 5???? ??气缸周边的零部件图解 5????????发动机的冲程 5??????发动机旋转的零部件图解 6???? ??活塞 6???? ??连杆 6????????曲轴 7????????飞轮 7??????气缸的排列 8????怎样计算发动机排气量和压缩比？ 8????汽油机燃烧原理 9????汽油机工作循环 10????为什么汽油机的动力能够源源不断？ 10?? ??进气行程 10?? ??压缩行程 10??????做功行程 11??????排气行程 11为什么说发动机动力来自于爆炸？汽车的动力，来自于汽油或柴油燃烧时产生的爆炸力可是，如果把汽油 放在一个盆中并把它点燃，为什么只燃烧而不爆炸呢？这是因为盆子不是密封 的，而是敞口的如果在一个密封容器中装入汽油和空气，然后点燃它们，便 会产生爆炸现象汽车发动机就是根据这个原理设计的。

如果将汽油和空气按照最适合的燃烧比例(1 : 14.7)混合，并对它们进行大 力压缩使之温度上升，此时点燃它们就会产生更大的爆炸力将这种力量通过 一系列的机构“引导”到车轮上，便会推动汽车前进什么是内燃机和外燃机？我们经常把汽车发动机称为内燃机，难道还有外燃机？是的，外燃机是存 在的，比如原来火车上用的蒸汽机，发电厂和轮船上使用的汽轮机等，都是外 燃机它们都是利用燃料在发动机气缸的外部燃烧来产生动力的如早期的蒸 汽机，它利用燃料(木材、煤、煤气、柴油等)烧开锅炉中的水，使之产生高压蒸 汽并进入气缸内，利用蒸汽压力推动活塞做功，从而产生动力内燃机则是相对外燃机而言的，它的燃料在气缸内燃烧现在，汽车上用 的汽油发动机和柴油发动机，都是内燃机发动机的结构图解??. 1.组成发动机的零部件发动机由各式各样的零部件组成，如下图所示图1发动机的剖面图往复式发动机的工作原理是，向气缸中喷入燃油和空气的混合气体并点火,混合气体燃烧时体积膨胀，产生的能量推动活塞移动，再通过曲轴将活塞的上 下移动转变为旋转运动，使发动机运转几乎所有汽车都采用该类发动机发动机性能上的飞速发展比其机械零部件的进化更为显著近年来，发动 机大多采用电子控制单元(ECU, Electronic Control Unit)来控制燃油和空气的 混合方法、混合气体喷入气缸的时间及喷入量，因此发动机的性能比之前有了 很大的提高。

2.气缸气缸指的是气缸体内的圆筒形部件，燃油和空气的混合气体是在气缸中进 行燃烧的因为混合气体在气缸内燃烧会导致压力和温度迅速上升，所以气缸 需要有足够的强度来承受高压和高温活塞要在气缸内上下移动，因此气缸是 圆筒形的混合气体燃烧时产生的热量和活塞移动时产生的热量都会转移到气 缸体内 3.气缸盖气缸盖安装在气缸体上方，其上装有进气门、排气门、控制气门开闭的凸 轮以及凸轮轴 4.发动机的工作原理混合气体燃烧所爆发出的能量使活塞上下移动，从而带动曲轴等部件进行 旋转运动 4. 1.上下移动转换为旋转运动空气由进气歧管供给，燃油从喷油器中喷出，将空气和燃油充分混合后通 过进气门输送至气缸混合气体在气缸内经火花塞点燃后燃烧，气体的体积急 剧膨胀，压力和温度迅速升高在气体压力的作用下，活塞迅速向下移动，随 后因废气的排出又向上移动与活塞相连接的连杆同时也固定在曲轴上，通过 连杆可以将活塞的上下移动转换为曲轴的旋转运动活塞的上下移动分为进气、压缩、做功、排气四个冲程，拥有这四个冲程 的发动机就称为四冲程发动机 4. 2.气缸周边的零部件图解??. 4. 3.发动机的冲程■发动机的冲程1.进气冲程曲轴的旋转运动传到 凸轮轴时，进气门开启, 同时活塞在曲轴的带动下 向下移动，混合气体进入 气缸02.压缩冲程随着曲轴的旋转，进 气门关闭，活塞向上移动， 压缩气缸内的混合气体。

3.做功冲程压缩的混合气体被火 花塞点燃后开始燃烧，气 体体积急剧膨胀，压力迅速 升高，推动活塞向下移动，从而使曲轴快速旋转 向上移动4.排气冲程随着曲轴的旋转运动, 排气门开启，燃烧后的剩 余气体通过排气门排出， 曲轴继续旋转，活塞再次??. 5.发动机旋转的零部件图解??. 5. 1.活塞活塞要承受气缸内混合气体燃烧所产生的高压和高温，因此对活塞的强度 有特别的要求活塞需要上下移动，为了提高其移动的效率，活塞应选用较轻 的材料，且与气缸壁之间的移动阻力要尽量小另外，为了保证气缸的套筒与 活塞间存在一定的阻力，还需要在活塞上安装活塞环▲活塞??. 5. 2.连杆连杆是连接活塞和曲轴的棒状零部件连杆的小端连接活塞，大端连接偏 移曲轴的旋转部位，因此将活塞的上下移动传递到了曲轴上同活塞一样，为 了提高效率，要求连杆的材料也拥有轻量、高强度、低移动阻力的性能▲连杆??. 5. 3.曲轴曲轴通过连杆接受活塞传递来的上下移动，并将其转变为旋转运动连杆 将上下移动传递到曲轴上距离旋转中心偏移的部位，因此需要曲轴具有较大的 刚性曲轴将旋转运动传递到飞轮上，成为发动机的驱动力曲轴运转的同时, 气门也将随着正时皮带（正时链条）的联动而开启和关闭。

▲曲轴??. 5. 4.飞轮气缸内混合气体燃烧后产生高压，施加在活塞上带动曲轴旋转，但曲轴旋 转存在不均匀的现象，所以就需要飞轮作为维持惯性的工具，保证曲轴平顺的 运转飞轮越重，就越能使带惯性的发动机更加平滑地运转，但这样却不利于 急剧的转速改变，因此选择飞轮时一定要考虑平滑旋转的扭矩和转速改变等性 能上的平衡▲飞轮的切割模型??. 6.气缸的排列往复式发动机的活塞和气缸相互配合，其数量和排列形式根据用途分为多 个种类小排量发动机多为2〜3气缸，1〜2L的发动机为4气缸，较大排量的 发动机是6气缸要想使活塞平滑移动，则需要更大的旋转扭矩，但由于直列 型气缸的重量大且价格高，因此6缸发动机大多采用V型水平对置型发动机 的优点是振动少，中心高度低；缺点是加工工艺复杂■气缸排列的种类▼水平对置型（4气缸）??•怎样计算发动机排气量和压缩比？气缸排气量是指活塞从下止点到上止点所扫过的气体容积，它取决于缸径 和活塞行程发动机排量是各气缸排量的总和，一般用cc（立方厘米）、mL（量升） 或L（升）来表示由于气缸体是圆柱体，它的容积不太可能正好是整升数，因此 才会出现1998cc、2397cc等数字，它们可近似标示为2.0L、2.4L等。

发动机的排量越大，每次吸入的可燃混合气就越多，燃烧时产生的动力就 越强这相当于人的胃口越大，吃的就越多，可能就越有劲儿发动机的压缩比是指压缩前的气缸容积与压缩后的气缸容积（即燃烧室容 积）之比汽油机燃烧原理汽油中最主要的成分是碳氢化合物，这种物质分子中只含有碳和氢两种原 子在汽油爆炸燃烧时，碳氢化合物与吸入空气中的氧产生化学反应，其中1 个碳原子和2个氧原子化合生成1个二氧化碳分子，2个氢原子和1个氧原子 化合生成1个水分子如果吸入的空气量不足，那么和碳原子结合的氧原子就 会显得少，这样就不会完全生成二氧化碳，便会生成一部分一氧化碳在爆炸 燃烧的过程中，由于温度极高，还会造成空气中的氮原子被氧化生成一氧化氮 和二氧化氮因此，汽车排气中的主要成分就是一氧化碳、二氧化碳、一氧化 氮和二氧化氮等汽油机工作循环活塞在气缸中要完成进气、压缩、做功和排气四个行程，才算是完成一个 工作循环在此期间，活塞要在气缸内上下运动各两次，曲轴则同时要旋转两 周看一下汽车上的转速表，就会知道这个过程有多快如果转速表的指针指 向6,则表明此时的发动机转速为每分钟6000转，合计每秒钟100转，那么一 个活塞每秒钟就要完成50个工作循环（一个工作循环内曲轴要转2周），也就是 说在一个气缸内要爆炸50次。

如果是一台4缸发动机，那么在1秒内4个气缸 则要产生200次爆炸发动机工作时的呼呼声，其实就是燃料燃烧时的爆炸声同理，如果转速表指针指向3,则表明此时发动机转速为每分钟3000转， 合计每秒钟50转，那么一个活塞每秒钟就要完成25个工作循环，也就是说在 一个气缸内要爆炸25次如果是一台4缸发动机，那么在1秒内4个气缸则要 产生100次爆炸为什么汽油机的动力能够源源不断？活塞在气缸中上下移动，活塞下行到的最低点叫下止点，上行到顶点的位 置称为上止点上止点与下止点之间的距离称为行程当活塞在上止点时，活 塞顶端的空间称为燃烧室 1.进气行程活塞在气缸内自上止点向下行到下止点时，进气门打开，排气门关闭，气 缸内可以产生部分的真空，将新鲜的空气和汽油的混合气吸进气缸内 2.压缩行程进气门和排气门都关闭，活塞由下止点上行移动到上止点，将气缸的混合 气压缩，进入气缸的混合气越多，活塞越接近上止点位置，压缩力越大在压 缩行程内，气缸中混合气的最大压力称为压缩力将混合气压缩是为了使混合 气混合得更均匀，且提高温度易于燃烧，得到较大的动力 3.做功行程进气门和排气门都关闭后，火花塞跳出高压电火花适时将混合气点燃，使 其燃烧并爆发出强大压力，将活塞从上止点推到下止点。

火花塞的高压电火花 来自高压线圈，它能将火花能量放大，然后再由电子控制单元(ECU)将高压电火 花按顺序分配到各个气缸，从而点燃被压缩的混合气 4.排气行程活塞自下止点上行到上止点，此时进气门关闭，排气门打开，气缸中已经 燃烧过的废气由活塞向上移动时，经排气门和排气歧管排入大气燃烧过的废 气经过消声器的消声后，才不会产生太大的噪声图2转子发动机汽车大多采用往复式发动机，因为它的活塞是直线往复运动的不论是汽 油发动机还是柴油发动机，都是如此与往复式活塞发动机相对的，就是转子 发动机，其活塞在气缸内做旋转运动现在所说的转子发动机，是指德国工程师菲利克斯•汪克尔在20世纪50 年代设计的三角形活塞式转子发动机因此，转子发动机也被称为汪克尔发动 机转子发动机的主要部件结构简单，体积小，功率大，高速时运转平稳，性 能较好，曾引起汽车行业的关注，纷纷进行研制试验但是，经过几十年的试 验证明，这种发动机尚无法与传统往复活塞式发动机相媲美，其活塞边缘磨损 严重，油耗较高转子发动机的活塞呈扁平三角形，气缸是一个扁盒子，活塞偏心地置于空 腔中当活塞在气缸内做行星运动时，工作室的容积随活塞转动而发生周期性 的变化，从而完成进气、压缩、做功、排气四个工作行程。

活塞每转一次，完 成一次四行程工作循环四行程工作循环与往复式发动机的四行程工作循环在 原理上是一样的，只不过活塞的形状和运行轨迹不一样。