汽车发动机研究报告
学院：物理与电子工程学院班级：1011自动化
姓名：夏** 学号：2010******
摘要：通过深入解剖汽车发动机的内部结构及原理，知道了决定发动机功率的一些因素以及发动机系统的分工协作。

关键字：发动机，汽油机，内燃机，四冲程，排量，气缸，功率，两大机构，五大系统
学习了大学物理课本上的热学部分，我对汽车发动机运作的原理起了好奇心。

为了系统的了解汽车发动机的工作原理，也为了巩固课本上热学知识，我用过互联网和相关书籍查阅了发动机的系列知识。

汽车发动机选用的是汽油机，汽油机在动力驱动系统家族中占据很重要的地位，此处提到的动力驱动系统定义为：能将其他形式的能量转化为机械能，并带动负载做机械运动。

要弄清楚汽油机的优点，有必要提前介绍动力驱动系统。

动力驱动系统主要有电驱动和热能驱动。

电驱动典型应用为电动自行车，热能驱动典型应用为汽车、飞机和火车。

热能驱动系统分为外燃式发动机即外燃机和内燃式发动机即内燃机。

内燃机主要包括汽油机和柴油机。

汽车通过汽油燃烧产生的热能驱动活塞从而将热能转化为机械能。

活塞带动传动装置从而使汽车运动。

将汽油转变为运动最简单的形式是在发动机内部燃烧汽油，燃烧发生在内部，即汽油机为内燃发动机。

与之相比，老式火车及蒸汽轮船中的蒸汽机则为外燃机。

在蒸汽机中，燃料（煤、木柴、石油等）在发动机外部燃烧使液体（如水）沸腾产生蒸汽，由蒸汽在发动机内部形成运动。

内燃机的内部燃烧与外燃机的外部燃烧相比，效率要高很多，而且内燃机比外燃机小巧很多。

福特和通用这些知名公司之所以不选择蒸汽机而用内燃机，原因就在这儿。

汽油发动机是往返式的，即周期性运动，要想研究整个发动机工作原理，只用研究它的一个周期即可，一个周期我们称之为一个循环。

在这一个循环中，汽油被点燃，并以气体膨胀的形式释放出巨大的能量，当这些能量用于机械做功而耗尽时下一个循环开始了，汽油又被燃烧产生能量做功……通常，一个循环被分为四个阶段——四个冲程。

四个冲程原理分别如下：
Ⅰ吸气冲程：活塞位于缸顶部，活塞向下运动，导致缸内压强减小，内外压强差导致排气门关闭，进气门打开，汽油和空气混合物进入汽缸。

Ⅱ压缩冲程：进气门
和排气门都关闭，活
塞向上运动，燃料混
合物被压缩。

压缩为
后面过程做准备，使
得爆炸更具威力。

Ⅲ做工冲程：当活塞
返回缸顶时，压缩冲
程结束，火花塞产生
电火花，使燃料猛烈
燃烧，产生高温高压
的气体。

高温高压气
体推动火花塞向下
运动，带动曲轴转
动，对外做功。

Ⅳ排气冲程：进气门
关闭，排气门打开，
活塞向上运动，把废
气排出汽缸。

一个循环后，气
缸活塞都回到了初
始状态，发动机进入下一个循环，再次吸入空气和汽油。

当然，还有运动的转换，活塞做的是上下的线性运动，通过曲柄转化为旋转运动，旋转运动通过齿轮的传递带动车轮转起来。

一个气缸通过四个冲程源源不断的为汽车提供能量，但事实上这点能量满足不了汽车的要求，大多数汽车都有多个气缸（通常有四个、六个或八个）在多气缸发动机中气缸的排列方式有三种：直列式、V型和卧式。

我们常见类似“3.0升V—6”的的发动机的描述，先看看燃烧室和排量的定义。

燃烧室是发生在压缩和燃烧过程的区域，随着活塞上下运动，燃烧室容积也在改变，所以存在最小容积和最大容积，两者
之差即为排量。

如果是
六汽缸发动机并且每
个气缸的排量为0.5
升，则这个发动机为
“3.0升V—6”发动机。

通常情况0.5升排量气
缸容纳的燃烧物为
0.25升的两倍，所以4.0
升发动机的功率大致
为2.0升的2倍。

在同
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，从而获得较大的提升功率。

另外，发动机的输出功率同转速关系也很大很大，随着转速的增加，发动机的功率也相应提高，但是到了一定的转速以后，功率反而呈下降趋势。

一个发动机除了气缸这一主体外还有一些附件，这些附件和气缸共同组成了汽车发动机的两大机构和五大系统：曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和驱动系统，这五大系统分工合作，共同保障了发动机的正常工作。