1、发动机整体结构认识任务二发动机整体结构认识【任务描述】本任务主要介绍发动机的总体构造、工作原理。【学习目标】通过本任务的学习，能够正确描述发动机的总体构造和工作原理； 能够正确描述发动机基本基本术语和型号编制规则；能够正确描述发动机主要性能指标与特性。【能力目标】能向客户介绍四冲程发动机的基本构造和工作原理及其性能指标。任务工单姓名学号班级时间任务2发动机整体 结构认识1观察丰田5S-FE发动机和雪佛兰 spark发动机，填写下表。 发动机的类型（特点）记录表汽车或发动机型号丰田5S-FE雪佛兰Spark按所用燃料分类汽油机汽油机柴油机柴油机按气缸数目分类单缸发动机单缸发动机多缸发动机（ 缸）
2、多缸发动机（ 缸）按冷却方式分类风冷发动机风冷发动机水冷发动机水冷发动机2、写出下图所示汽车发动机的基本结构。I0X;1、2、. Z7/3、4、5、6、7、89、10、11、12、13、14、15、3、指出下列图示分别是发动机的哪部分。:I川戶,f一一i萱4=4、在图示上标注出各参数所指部位。（1）上、下止点活塞行程、曲柄半径燃烧室容积气缸工作容积气缸总容积(6)燃烧室、压缩比5、根据发动机工作过程，写出柴油机工作原理，并说出柴油机工作过程和汽油机工作过程 有何不同。（1）工作原理：（2）不同之处:6、在播放的视频中，所看到的组成发动机的零部件有哪些?7、（ 1）请在教师提供的发动机上指出发动
3、机常用基本术语的位置或范围。（2）请在教师提供的发动机或零部件上通过测量或计算 （或参阅有关资料），确定其常用基本术语的数值，完成下列表格的内容。发动机常用基本术语的数值记录表汽车或发动机型号活塞行程S/mm曲柄半径R/mm燃烧室容积Vc/L气缸工作容积Vh/L气缸总容积Va/ L发动机排量VL / L压缩比8、请对照教师提供的发动机口述四冲程发动机一个工作循环的过程，并完成下列表格的内 容。四冲程发动机一个工作循环的情况项目进气行程压缩行程作功行程排气行程活塞运动情况上7下口上7下口上7下口上7下口下7上口下7上口下7上口下7上口进气门状态开开开开闭闭闭闭排气门状态开开开开闭闭闭闭气缸是否封
4、闭是是是是否否否否气缸内的压力上升上升上升上升下降下降下降下降气缸内的温度上升上升上升上升下降下降下降下降9、自学相关二冲程发动机有关资料，请比较四冲程发动机与二冲程发动机的异同，完成下 列表格的内容。四冲程发动机与二冲程发动机异同的比较项目四冲程发动机二冲程发动机完成一个工作循环经过的过程进气压缩 作功排气进气压缩 作功排气曲轴转动的圈数/角度一圈 /360口两圈/720口一圈 /360口两圈/720口活塞往复运动次数两次 四次两次 四次，在10、 请在教师提供的汽车或发动机上进行发动机的总体构造确认活动（现场识别活动） 汽车或发动机上指出各组成部件的名称、位置和功用。11、 请完成下列表格
5、的内容。几种国产发动机型号的意义4100Q缸、冲程、缸径、 冷、用CA6102缸、冲程、缸径、 冷、用、CA :生产8V100缸、型冲程、缸径、 冷、用、165E缸、冲程、缸径、 冷、用6135Q缸、冲程、缸径、 冷、用CA488CA :缸、冲程、缸径 生产、 冷、用、12、请在发动机名牌上记录发动机的型号，然后说明其意义。（1）（2）（3）（4）相关知识一、汽车发动机的类型发动机是将某种形式的能量转换为机械能的机器。 它是汽车的动力源。汽车使用的发动机主要是往复活塞式内燃机， 即燃料在机器内部燃烧， 产生的热能通过活塞的往复直线运动直接转化为机械能。内燃机具有热效率高、结构紧凑、体积小、质量
6、轻和容易起动等优点， 因而广泛用作汽车动力。汽车发动机可根据不同的分类方法进行分类。（1） 按活塞运动方式的不同，汽车发动机可分为活塞在气缸内做往复直线运动的往复 活塞式发动机和活塞在气缸内做旋转运动的转子式发动机。（2） 按所用燃料不同，活塞式发动机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机（如 图2-1所示）。使用汽油的内燃机称为汽油机，使用柴油的内燃机称为柴油机。汽油机和柴油机各有特点。汽油机转速高、质量小、噪音小、容易起动、制造成本低；柴油机压缩比大, 热效率高，经济性能和排放性能较好。使用天然气、液化石油气（ 活塞式发动机称为气体燃料发动机。（a）汽油机 （b）柴油机图2-1发动机按所用
7、燃料分类（3）按发动机完成一个工作循环所需的行程数可分为四冲程发动机和二冲程发动机。曲轴旋转两圈（720），活塞在气缸内上下往复运动四个行程， 完成一个工作循环的发动机称为四冲程发动机； 而曲轴旋转一圈（360 ），活塞在气缸内上下往复运动两个行程， 完成一个工作循环的发动机称为二冲程发动机。汽车发动机广泛使用四冲程发动机。（4） 按冷却方式的不同，活塞式发动机分为水冷式发动机和风冷式发动机。水冷式发动机是利用冷却液作为冷却介质进行冷却的； 而风冷式发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。 水冷式发动机冷却均匀， 工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于现代车用
8、发动机。（5） 按发动机气缸数目的不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发如两缸、三缸、四缸、六缸、动机称为单缸发动机； 有两个以上气缸发动机称为多缸发动机，八缸、十二缸等都是多缸发动机。再同等缸径下，通常缸数越多排量越大，功率也就越高； 而在发动机排量相同的情况下， 缸数越多，缸径越小，发动机转速就可以提高，从而获得较大的功率。（6） 按发动机气缸排列方式的不同可分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的， 但为了降低高度， 可把气缸布置成倾斜的甚至水平的； 双列 式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角小于 180（一般为90）时称为V形发动机，两之间的
9、夹角等于 180。时称为对置式发动机。（7） 按进气状态不同，发动机可分为增压式发动机和自然吸气式（非增压式）发动机。 若进气是在接近大气状态下进行的，则为自然吸气式发动机；利用增压器将进气压力增高， 进气密度增大的，则为增压式发动机。增压可以提高发动机功率。目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为四冲程往复活塞式发动机。二、汽车发动机的总体构造（如图 2-2），柴油机由两大机构四大系统组成（无点火系）汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动 系两大机构和五大系统组成16709S60429rtg1311I月102 Z221 T14 I!JSiSa;3-*25图
10、2-2单缸发动机的基本结构1油底壳2机油3 曲轴4曲轴同步带轮 5同步带6曲轴箱7连杆8活塞14摇臂 15排9水套 10汽缸 11汽缸盖12排气管 13凸轮轴同步带轮气门 16凸轮轴17高压线18分电器19空气滤清器 20化油器 21 进气管 22 点火开关 23点火线圈 24火花塞 25进气门 26蓄电池27飞轮 28启动机表2-1化油器式汽油机组成机构或系统组成作用曲柄连杆机构机体组：气缸体、气缸套、气缸垫、油底壳 活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆 曲轴飞轮组：曲轴、飞轮发动机的主体部分，是发动机实现能 量转换，并将活塞的往复直线运动转 变成曲轴旋转运动的核心机构。配气机构气门组：进
11、气门、排气门、气门座圈、气门导 管、气门弹簧；气门传动组：凸轮轴、液力挺柱、推杆、摇臂 组件根据发动机的工作状况，准确地控制 各缸进、排气门的开启和闭合，以便 及时向气缸供入混合气，并把燃烧后 生成的废气从气缸中排出。燃料供给系空气供给装置：空气滤清器、进气歧管燃油供给装置：汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、 混合气形成装置：化油器废气排出装置：排气歧管、排气消声器提供新鲜的空气和清洁的燃油， 并把 两者形成的混合气输入气缸， 同时将 燃烧生成的废气净化后排入大气。润滑系机油泵、机油滤清器、机油细滤器、机油冷却 器、限压阀、润滑油道、润滑压力表将一定压力的润滑油输送到运动副 的表面，以形成液体摩擦，
12、从而减轻 机件的磨损，延长发动机的使用寿 命。冷却系水泵、散热器、膨胀水箱、风扇、节温器、气 缸体、气缸内的循环水套、分水官、放水开关通过冷却介质把受热机体的热量散 失到大气中去，以保证发动机在最佳 工作温度下正常工作。点火系蓄电池、发电机、点火线圈、分电器、火花塞、 点火开关利用点火系统产生的高压电火花， 通过火花塞定时点燃气缸中北压缩的 可燃混合气起动系起动机及其附属装置由起动机带动曲轴运转，使发动机由 相对静止转入自行运转状态， 当发动 机正常工作后，起动机不再起作用。三、汽车发动机的基本术语发动机的常见术语如图 2-3所示。“ 积;i；ill ；皿 ： ：a)活塞在上止点位置 b)活塞
13、在下止点位置图2-3发动机的基本术语和参数1上止点 活塞在气缸内作往复直线运动时，活塞向上运动到最高位置，即活塞顶面距离曲轴回转中心最远的极限位置，一般指活塞上行到最高位置。2 下止点 活塞在气缸内作往复直线运动时，活塞向下运动到最低位置，即活塞顶面距离曲轴回转中心最近的极限位置，一般指活塞下行到最高位置。3活塞行程S (mm) 活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程，一般用 S表示。完成一个活塞行程，曲轴旋转 180 。4. 曲柄半径R(mm) 曲轴主轴颈中心线到连杆轴颈中心线的垂直距离称为曲柄半径， 一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即 S=2R
14、。5. 气缸工作容积 Vh ( L) 活塞从一个止点到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工 作容积，一般用 Vh表示。其计算式为n 2 6Vh= D2SX 104mm。活塞位于上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室，它的容积7.发动机排量Vl(L),多缸发动机所有工作容积之和称为发动机排量，一般用Vl表示。设发动机的气缸数为i，则VL=Vh i&气缸总容积Va ( L ),活塞位于下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积，一般用 Va表示。气缸总容积等于气缸工作容积与燃烧室之和，即Va=Vh+Vc9.压缩比 气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积的比值一般用表示。Va Va=
15、1+ Vc Vc压缩比表示活塞由下止点运动到上止点时， 气缸内气体被压缩的程度。 压缩比越大，压缩完成是气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为 710,柴油机的压缩比为1522。10 工作循环 一个工作循环包括进气、压缩、作功、排气过程，即发动机完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫做一个工作循环。四、发动机的工作原理发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。 燃料在气缸内每完成一次燃烧，都要经过进气、压缩、作功和排气四个过程。周而复始，使曲轴连续运转。1 四冲程汽油机的工作原理b)图2-4四冲程汽油机工作原理示意图(1 )进气行程如图2-4a所示，由于曲轴的
16、旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时 进气门打开，排气门关闭。进气过程开始时，活塞位于上止点，随着活塞的下移，气缸内容 积不断增大，在气缸内产生真空吸力， 可燃混合气通过进气门被吸入气缸， 直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、进气管道、进气门等产生的阻力的影响，进气 终了时，气缸内气体略低于大气压，约为 0.0750.09 Mpa,同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到 370K400K。实际上，汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打 开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。(2) 压缩行程 如图2-4b所示，活塞在曲轴带动下，从下止点向上止点运动，
17、此时进、排气门均关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，当活塞到达上止点时压缩行程 结束。此时可燃混合气压力可达 0.61.2MPa,温度可达600700K，远高于汽油的燃点，很容易点燃。(3) 作功行程 如图2-4C所示，作功行程也称燃烧膨胀行程。在这行程中，进、排气 门仍然关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点 (即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高， 最高压力可达35Mpa，最高温度可达 22002800K。高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向 下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。 随着活塞向下运动，
18、气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到 0.30.5MPa ,13001600K。气体温度降低到(4) 排气行程 如图2-4d所示，可燃混合气在气缸内燃烧后成了废气，必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭， 靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时， 继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际上，汽油机的排气行程也是排 气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。排气终了时，气体压力仍高于大气压力。约为 0.1050.115MPa，温度约为 90
19、01200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个工作循环。发动机自行 运转之前需要外力完成进气和压缩两个冲程通常用人力、 电动机等带动发动机曲轴运转。在在整四个冲程中只有作功行程是活塞带动曲轴运转， 其他三个冲程都是曲轴带动活塞运动。个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。一个工作循环曲轴旋转两圈，活塞在上、下往 复运动了四个行程。四冲程汽油发动机着火的基本条件是：油：有油，混合气浓度合适。电：能产生足够的火花，点燃混合可燃气。气：气缸有足够压力。点火正时：压缩冲程上止点前点火。配气正时：定时开关进、排气门。2.四冲程柴油发动机的工作原理四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作过程
20、相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程。 但由于柴油机使用的燃料是柴油， 柴油与汽油有较大差别， 柴油粘度2-5所示为四冲程柴油机工作原理示意图。大，不易挥发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度压力 的变化和汽油机不同。(1)进气行程 而不是可燃混合气， 油机而气体温度略低于柴油机。350K。(2)压缩行程 如图2-5b所示，压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室， 柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。由于柴油机的压缩比比汽油机大很多， 压缩终了时气体压力和温度都比汽油机高， 压力约为45 MP
21、a,温度约为 7501000K,大大超过了柴油的自燃温度(柴油的自燃温度为 473573K),因此柴油机的可燃混合气压缩后是自燃着火的， 不需要点火。柴油机又称为压燃机。(3)作功行程 如图2-5C所示，柴油喷入气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧。柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的， 而不像汽油机那样是在气缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达 69MPa,最高温度可高达 20002500K。作功行程终了时，气体压力约为 0.20.4MPa,气体温 度约为12001500K。(4)排气行程 如图2-5d所示，柴油机的排气行程和汽油机
22、一样，废气同样经排气管排入到大气中去。排气终了时，气缸内气体压力约为 0.1050.125MPa,气体温度约为800 1500K。柴油机与汽油机相比，柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低， 因此柴油机的燃料经济性好，而且柴油机的排气污染少， 排气性能较好。它的主要缺点是转速低(一般最高转速为25003000r/min )、质量大、噪声大、振动大、制造和维修费用高。二冲程发动机的工作循环也是由进气、压缩、 作功、排气四个过程组成，但它是在曲轴旋转一圈(360 )，活塞上下往复运动两个行程内完成的。因此， 二冲程发动机与四冲程发 动机工作原理不同，结构也不一样。现代汽车上很少使用二冲程发动机，
23、 这里就不在介绍了。现代汽车采用的都是多缸发动机，多缸发动机的每一缸和单缸机的工作过程完全相同 的，都要经过进气、压缩、作功、排气四个行程。但是，单缸发动机的四个行程中只有一个 行程作功，其余三个行程不作功，即曲轴旋转两圈，只有半圈作功，所以运转平稳性较差， 功率越大，平稳性就越差。为了使其运转平稳，单缸机一般都装有一个大飞轮。而多缸发动 机各个缸的作功行程是错开的， 即在曲轴转两圈完成一个工作循环的过程中， 各个缸交替作功。缸数越多，作功间隔角越小，发动机运转越平稳。五、国产内燃机产品名称及其型号编制规则为了便于内燃机的生产管理和使用， 我国于2008年对内燃机的名称和型号编制方法重新审定颁
24、布了国家标准 (GB /T725 2008)，代替GB /T725 1991。该标准的主要内容如下：1.内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。例如，柴油机、汽油机、天然气机等。2 .内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母或国际通用的英文缩略字母组成。3.内燃机型号应能反映发动机的主要结构特征及性能，包含下列四部分内容：第一部分：由制造商代号或系列符号组成。本部分代号由制造商根据需要选择相应3位字母表示。第二部分：由气缸数、气缸布置型式符号、冲程型式符号、缸径符号组成。a)b)c)d)气缸数用12位数字表示。气缸布置型式符号按表 2-2规定。冲程型式为四冲程时符号省略，二冲程用 E表示。缸径符号一般
25、用缸径或缸径 /行程数字表示，宜可用发动机排量或功率数表示。其单位由制造商自定。2-3、表2-4的规定，燃料符P。第三部分：由结构特征、用途特征符号组成。其符号按表 号柴油机无符号，汽油机为第四部分：区分符号。同系列产品需要区分时，允许制造商选用适当符号表示。第三部 分与第四部分可用“-”分隔。2-6所示。内燃机符号的排列顺序及符号所代表的意义规定如图第分 第二却分 f 符衬兮t劄定J 描料搐号 和诙料jr粘号 怙构曲征村号 远軽咲缸径/廿程t止円用雄M机汕&或越半农朋) 冲程恿删号肛布置朋式越号 2也 制a商代号竝列ft号图2-6型号表示方法表2-2气缸布置型式符号符号含义无多缸直列或单缸V
26、V形P卧式HH形XX形注：其他布置型式符号见 GB/T1883.1。表2-3结构特征符号符号结构特征无冷却液冷却F风冷N凝气冷却S十字头式Z增压ZL增压中冷DZ可倒转表2-4用途特征符号符号用途无符号通用型及固定动力（或制造商自定）T拖拉机M摩托车G工程机械Q汽车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农用二轮车（或其他农用车）L林业机械注：内燃机左机、右机的定义按 GB/T726的规定4.型号编制示例如下：（1） 汽油机1） 1E65F/P 单缸、二冲程、缸径 65m m、风冷、通用型；2） 492Q/P-A 四缸、直列、四冲程、缸径 92mm、冷却液冷却、汽车用
27、（A为区分符 号）。（2） 柴油机1） R175A 单缸、四冲程、缸径 75mm、冷却液冷却（R为系列代号、A为区分符号）;2） YZ6102Q 六缸直列、四冲程、缸径 102mm、冷却液冷却、车用（YZ为扬州柴油 机厂代号）。六、发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标有动力性发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。 能指标、经济性能指标和环保性能指标。1 .动力性能指标般用发动机的有效转矩、有效功率、发动力性能是表征发动机做功能力大小的指标， 一；动机转速等作为评价指标。(1)有效转矩指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，用 Me表示，单位为 N - m。有效转矩
28、是指作用在活塞顶部的气体压力通过连杆传给曲轴产生的转矩， 并克服了摩擦、驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净转矩。(2)kW。它等于有 也可用测功器测有效功率发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作 Pe,单位为效转矩与曲轴角速度的乘积。 发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，定有效转矩和曲轴角速度，然后用如下公式计算出发动机的有效功率 Pe：2冗 n 一C 3 Men Pe=Me X 10 = 60 9550式中：Me 有效转矩(N m); n发动机转速(r/min)。(3)发动机转速发动机转速的高发动机曲轴每分钟的转数称为发动机转速， 用n表示，单位为r/min。低，关系到单位时间内做功次数的多少或发动机有效功率的大小， 即发动机的有效功率随转速的不同而改变。因此， 在说明发动机有效功率大小时， 必须同时指明其相应的转速。 在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。2.经济性能指标一般用燃油消耗率表示发动机的经济性能指标。燃油消耗率指发动机每发出 1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量(以g为单位)，用ge
