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2、写出下图所示汽车发动机的基本结构。

3、指出下列图示分别是发动机的哪部分。

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、4、在图示上标注出各参数所指部位。

（1）上、下止点（2）活塞行程、曲柄半径（3）燃烧室容积（4）气缸工作容积（5）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。

汽车或发动机型号活塞行程S/mm曲柄半径R/mm8、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。

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。

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），在汽车或发动机上指出各组成部件的名称、位置和功用。

11、请完成下列表格的内容。

4100Q缸、冲程、缸径、冷、用CA6102缸、冲程、缸径、冷、用、CA：生产8V100 缸、冲程、缸径、冷、用、型165E 缸、冲程、缸径、冷、用6135Q 缸、冲程、缸径、冷、用CA488缸、冲程、缸径、冷、用、CA：生产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）型号：意义：（2）型号：意义：（3）型号：意义：（4）型号：意义：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（LPG）和其他气体燃料的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，如两缸、三缸、四缸、六缸、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（如图2-2），柴油机由两大机构四大系统组成（无点火系）。

图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9—水套10—汽缸11—汽缸盖12—排气管13—凸轮轴同步带轮14—摇臂15—排气门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，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、分水管、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。

a) 活塞在上止点位置 b ）活塞在下止点位置图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 。

5．气缸工作容积V h （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V h 表示。

其计算式为 V h =4πD 2S ×106式中 D —气缸直径，单位为mm ； S —活塞行程，单位为mm 。

6．燃烧室容积V c （L ） 活塞位于上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室，它的容积叫做燃烧室容积,一般用V c 表示。

7．发动机排量L V （L ），多缸发动机所有工作容积之和称为发动机排量，一般用V L 表示。

设发动机的气缸数为i ，则L V =h V i8．气缸总容积V a （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V a 表示。

气缸总容积等于气缸工作容积与燃烧室之和，即V a =V h+V c9．压缩比ε 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ε表示。

ε=Vc Va =1+ VcVa 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7~10，柴油机的压缩比为15~22。

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a）b）c）d）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0.075～0.09Mpa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370K～400K。

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，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0.6~1.2MPa，温度可达600~700K，远高于汽油的燃点，很容易点燃。