活动一 发动机基本认知

知识准备

1.四冲程发动机结构及原理

1.1四冲程发动机结构

四冲程发动机主要由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油供给系统、点火系统（柴油机无此系统）、起动系统组成，如图1-1所示。

1.2四冲程发动机工作原理

四冲程发动机通过进气、压缩、做功、排气四个行程（冲程），完成一个工作循环，将燃料燃烧产生的热能（作用力）转化为机械能（曲轴旋转力矩），如此循环往复地对外输出动力。

图1-1 四冲程发动机结构

a）曲柄连杆机构 b）配气机构 c）冷却系统 d）润滑系统

图1-1 四冲程发动机结构（续）

e）燃油供给系统 f）起动系统 g）点火系统

1.2.1 进气行程

曲轴旋转，活塞从上向下运动，此时排气门关闭、进气门打开，可燃混合气或纯净空气进入气缸，如图1-2所示。

图1-2 进气行程

1.2.2 压缩行程

进、排气门均关闭，曲轴旋转，活塞从下向上运动，气缸内混合气被压缩，混合气压力和温度不断升高，如图1-3所示。

图1-3 压缩行程

1.2.3 做功行程

进、排气门仍关闭，当活塞向上运行到接近上止点时，混合气被点燃或自燃（柴油），燃烧后产生的高温、高压气体推动活塞从上向下运动，并通过连杆驱动曲轴旋转以对外做功，如图1-4所示。

图1-4 做功行程

1.2.4 排气行程

在做功行程接近终了时，排气门打开，进气门关闭。燃烧后的废气在自身剩余压力作用下先自行排出。活塞在曲轴带动下从下向上运动，继续将废气强制排出气缸，如图1-5所示。

图1-5 排气行程

2.发动机相关术语

2.1 上、下止点

活塞顶部距离曲轴回转中心最远处为上止点（TDC），活塞顶部距离曲轴回转中心最近处为下止点（BDC），如图1-6所示。

图1-6 上、下止点

2.2 活塞行程（s）和曲柄半径（R）

上止点与下止点间的距离S称为活塞行程，与连杆大头相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离称为曲柄半径R，S＝2R，如图1-7所示。

图1-7 活塞行程（S）和曲柄半径（R）

2.3 气缸工作容积（Vh）、燃烧室容积（Vc）和气缸总容积（Va）

上止点和下止点所包含的空间容积称为气缸工作容积（Vh）。活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下包含的空间容积，称为燃烧室容积（Vc）。气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸总容积（Va），如图1-8所示。

图1-8 气缸工作容积（Vh）、燃烧室容积（Vc）和气缸总容积（Va）

气缸工作容积：

a）气缸工作容积 b）燃烧室容积 c）气缸总容积

式中 D——气缸直径，单位为mm；

S——活塞行程，单位为mm；

Vh——气缸工作容积，单位为L。

2.4发动机排量（VL）

发动机所有气缸工作容积之和称为发动机排量（VL）。VL＝Vh×i（气缸数），如图1-9所示。

图1-9 发动机排量（VL）

2.5 压缩比（ε）

气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比（ε）。它表示活塞从下止点运动到上止点时，气体被压缩的程度，如图1-10所示。压缩比越大，压缩终了时气体的压力和温度越高。一般车用汽油机压缩比为7～11，柴油机的压缩比为16～23。

图1-10 压缩比（ε）

2.6 四冲程发动机的一个工作循环

四冲程发动机通过进气、压缩、做功、排气四个行程，每完成一次将热能转化为机械能的过程，称为四冲程发动机的一个工作循环。每完成一个工作循环，活塞往复运动四次，曲轴转两圈（720°）。

学习小结

1.四冲程发动机主要由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油供给系统、点火系统和起动系统组成。

2.四冲程发动机通过进气、压缩、做功、排气四个行程（冲程），完成一个工作循环，将燃料燃烧产生的热能（作用力）转化为机械能（曲轴旋转力矩），如此循环往复地对外输出动力。

3.活塞顶部距离曲轴回转中心最远处为上止点（TDC），活塞顶部距离曲轴回转中心最近处为下止点（BDC）。

4.上止点与下止点间的距离S称为活塞行程，与连杆大头相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离称为曲柄半径R，S＝2R。

5.上止点和下止点所包含的空间容积称为气缸工作容积（Vh）。活塞位于上止点时，活塞顶面以上，气缸盖底面以下包含的空间容积称为燃烧室容积（Vc）。气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸总容积（Va）。

6.发动机所有气缸工作容积之和称为发动机排量（VL），VL＝Vh×i（气缸数）。

7.气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比（ε）。

8.四冲程发动机每完成一个工作循环，活塞往复运动四次，曲轴转两圈（720°）。