第二章 汽车发动机工作原理和总体构造
往复活塞式内燃机基本结构与基本术语
内燃机性能指标
往复活塞式内燃机工作原理
内燃机产品名称及型号编制规则
汽车发动机总体构造
基本结构与基本术语
一 发动机常用术语
发动机常用术语
发动机常用术语
1. 上止点
活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运
动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最
远的极限位置，称为上止点。
2. 下止点
活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运
动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最
近的极限位置，称为下止点。
3. 活塞行程
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，
对应一个活塞行程，曲轴旋转180°。
4. 曲柄半径
曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半
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
活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，
称为气缸工作容积。一般用V
s
表示：
式中：D－气缸直径，单位mm；
S－活塞行程，单位mm；
发动机常用术语
6. 燃烧室容积
活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称
为燃烧室容积。一般用 V
c
表示。
7. 气缸总容积
活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称
为气缸总容积。一般用 V
a
表示，显而易见，气缸
总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即
V
a
＝V
c
＋Vs
发动机常用术语
8. 发动机排量
多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般
用 V
L
表示：
VL= i*Vs
式中：V
s
－气缸工作容积；
i － 气缸数目。
9. 压缩比
气体压缩前的容积与气体压缩后的容积比值，即气缸总容积
与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。
压缩比是发动机中一个非常重要的概念，表示了气体的压
缩程度
发动机常用术语
10.二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作
循环（曲轴旋转一周）。
11.四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作
循环（曲轴旋转一周）。
12.负荷率（负荷）：发动机某一转速下发出的有效
功率与相同转速下所能发出的最大有效功率之比。
表示：百分数。
.工况工况：某时刻的运行状况；
一般用 n、负荷表示。
发动机常用术语
1.四冲程发动机
点燃式发动机：汽油机
压燃式发动机：柴油机
2.二冲程发动机 (自学）
二冲程汽油机：点燃
二冲程柴油机：压燃
往复活塞式内燃机工作原理
一.四冲程发动机的基本工作原理
使燃料在气缸中燃烧，形成高温、高
压的燃气，推动活塞并通过连杆带
动曲轴旋转，将燃料燃烧产生的热
能转变为机械能。
二.四冲程汽油机工作原理
活塞运动过程
气缸压力及温度变化
进、排气门状态
•
示功图：示功图：缸内气体压缸内气体压
力力随曲轴转角曲轴转角或气缸气缸
容积容积变化的曲线图。
表示：P-V或P=Φ图
四冲程汽油机工作原理
• 进气行程
曲线 ra 表示进气行程, 活塞从上止点(r)向下止点(a)运
动，进气过程开始时，气缸内的压力稍高于大气压力。
随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低
于大气压时，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。
四冲程汽油机工作原理
• 压缩行程
曲线 ac 表示压缩行程, 活塞从下止点向上止点运
动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭
容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，
当活塞到达上止点(c)时压缩行程结束。压缩终了时
可燃混合气压力可达 ～，温度可达
600～700K。
四冲程汽油机工作原理
• 作功行程
曲线 cb 表示作功行程, 包括燃烧过程和膨胀过程，
压缩行程接近上止点时，火花塞点燃可燃混合气，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，Z 点最高压力可达 3～5MPa，最高温
度可达 2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活
塞从上止点向下止点运动，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(b)时，作功行程
结束，气体压力降低到～，气体温度降低
到 1300～1600K。
四冲程汽油机工作过程
• 排气行程
曲线br表示排气行程, 活塞从下止点向上止
点运动，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。排
气终止(r)时，气体压力仍高于大气压力，约为
～，温度约为900～1200K。
四冲程汽油机工作过程
名
称
活
塞
运
动
方
向
气门状态
曲
轴
转
角
动
力
曲
轴
旋
转
曲
线
示
功
图
对
应
进
气
飞
轮
惯
性
力
压
缩
飞
轮
惯
性
力
作
功
排
气
飞
轮
惯
性
力
上
-
-
下
开 关
0º~180º r—a
进气门开启
到关闭时期
排气门进气门
压
力
压
力
气
体
气
体
下
-
-
上
开关 540º~720º b—r
上
-
-
下 关 关 360º~540º c—z
下
-
-
上
关关
180º~360
º
a—c
排气门开
启到关闭
时期
三.四冲程柴油机与汽油机比较
进气冲程 做功冲程压缩冲程 排气冲程
四冲程柴油机示功图
四冲程发动机示功图特征点的热力参数比较
汽
油
机
示功图
特征点
进气终点a 压缩终点c
最高压力点最高压力点
zz 做功终点做功终点bb 排气终点排气终点rr
(1)Pa<Po,
Ta较高
(2)Pa柴>
Pa汽，
Ta柴<Ta汽,
(3)Tmax Pmax
并不同时达
到
压力
p/ Mpa
~
~
~
~
~
温度
T/ K
320~
380
600~
750
2200~
2800
1200~
1500
900 ~1100
自然
吸气
柴
油
机
压力
p/ Mpa
~
3~5 6~9 ~ ~
温度
T/ K
310~
340
750~
1000
1800~
2200
1000~
1200 700~900
四冲程发动机示功图特征点的热力参数比较
示功图示功图
特征点特征点
进气进气
终点终点aa
压缩压缩
终点终点c c
最高压最高压
力点力点zz
做功做功
终点终点bb
排气排气
终点终点rr
增
压
柴
油
机
压力p/
Mpa
~
~ 9~16 ~ ~
温度 T/ K 320~450 320~450 2300~
2600
1300~
1500
1000~
1100
柴油机 电控单点或多点（化油器
式）
新鲜充量 纯空气 汽油+空气=可燃
混合气形成装置 燃烧室
单点喷射：节气门体
多点喷射：进气管道
早期化油器式汽油机：
化油器
点火方式 压燃 火花塞点火
压缩比ε 18~22 6~9
工作循环中缸内
气体状态参数
Pc 、Tc 较高 Tc、 Pc 较低，Tb、Pb 高于
柴油机的Tb、Pb
四冲程柴油机与汽油机比较
柴油机 电控（化油器式）汽油机
功率调
节方式
每循环喷油量
－－“质调节”
进入气缸混合气量的多少
(节气门调节)
－－“量调节”
φα
φα变化大，
每循环吸入空气量基本
相等
φα变范围不大
结 构 燃油供给系统
（喷油泵、高压油管、
喷油器）
点火系统（火花塞、分电器、
点火线圈）
四冲程柴油机与汽油机比较
思考题
四冲程汽油机和柴油机
工作原理和结构差异的
根本原因是什么
汽油与柴油理化特性不同
1. 汽油机
优点：
转速高、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费
用低
缺点：
燃油消耗率高，燃油经济性差
2. 柴油机
优点：
压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低20%---30%，且价格
低，所以燃油经济性好
缺点：
转速低、不易蒸发，低温起动性差、噪声较大、质量大、
要求有较高的零部件强度、刚度，制造维修费用高
四冲程柴油机与汽油机优缺点对比
自学：单缸二冲程内燃机工作原理
• 二冲程汽油机
• 二冲程柴油机
• 二冲程、四冲程比较
二冲程汽油机结构
第一行程：活塞自下向上运动，进行上方压缩，下方进气；接近上
止点时，火花塞打火，混合气燃烧。
第二行程：活塞自上向下运动，在上方做功和换气，下方进行混合
气与压缩。
二冲程柴油机
思考题
1. 理论上它的功率应等于四冲程发
动机的二倍。
2. 由于作功频率较大，二冲程发动
机的运转比较均匀平稳。
3. 构造简单，质量较小。
4. 易受磨损和经常需要修理的运动
部件数量较少。
5. 换气时间短，换气质量较差。
汽车发动机总体构造
1 机体组
2 曲柄连杆机构
3 配气机构
4 供给系
5 点火系
6 润滑系
7 冷却系
8 起动系
汽油机燃油系统和进、排气系统
的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和
浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从
气缸内排出到大气中去；
柴油机燃油系统和进、排气系统的
功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内
形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
4 供给系
•结构：
燃油供给系、空气供给（进、排气
系统）
柴油机燃油供给系
8 起动装置
起动电机、传递机构、
离合装置
可靠起动
•结构：
•作用：
• 动力性指标
• 经济性指标
• 强化指标
• 紧凑性指标
• 环境指标
• 可靠性指标
• 耐久性指标
• 工艺性指标
•内燃机调整和运行特性（曲线）
内燃机性能指标
内燃机产品名称及型号编制规则
•内燃机产品名称：按所采用的燃料命名
•内燃机型号： 数字+汉语拼音字母或象形字
型号示例
• 汽油机
1E65F----单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型
EQ6100-1----六缸、直列、四冲程、缸径100mm、
水
冷，区分符号1表示第一种变型产品（EQ为第二汽
车制造厂代号）
• 柴油机
495T----4缸、四冲程、缸径95mm、水冷、拖拉机用
12V135ZG----12缸、V型、四冲程、缸径135mm、
水
冷、增压、工程机械用
