第一章发动机基本知识 教学提要 目的与要求：1.了解汽车发动机的基本工作原理。 2.掌握汽车发动机（汽油机和柴油机）的总体 构造、各系统的功能和基本结构。 3.掌握发动机各部分的组成、基本结构和工 作过程。 内容：1。汽车发动机的类型 2。往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语 3.往复活塞式内燃机工作原理 4。发动机的总体构造 5.。发动机的性能指标 6。内燃机产品名称和型号编制规则 方法：1、理论联系实际案例式、启发式教学 2、以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 时间：2学时 地，点：多媒体教室 器材保障：单缸与多缸内燃机解剖实物模型
1 第一章 发动机基本知识 教学提要 目的与要求：1．了解汽车发动机的基本工作原理。 2． 掌握汽车发动机(汽油机和柴油机)的总体 构造、各系统的功能和基本结构。 3. 掌握发动机各部分的组成、基本结构和工 作过程。 内容：1． 汽车发动机的类型 2．往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语 3．往复活塞式内燃机工作原理 4．发动机的总体构造 5．发动机的性能指标 6．内燃机产品名称和型号编制规则 方法：1、理论联系实际案例式、启发式教学 2、以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 时间：2 学时 地点：多媒体教室 器材保障：单缸与多缸内燃机解剖实物模型
教学进程 教学环节设计 发动机是汽车的动力源。迄今为止除为数不多 配套课件 的电动汽车外，汽车发动机都是热能动力装置 kcnr01_01_01.htm 或简称热机。在热机中借助工质的状态变化将燃 开篇引言 料燃烧产生的热能转变为机械能。 启发引导学生从 热机有内燃机和外燃机两种。直接以燃料燃烧 生活常识中认识 所生成的燃烧产物为工质的热机为内燃机，反之 内燃机、发动机 则为外燃机。内燃机包括活塞式内燃机和燃气轮 机。外燃机则包括蒸汽机、汽轮机和热气机等。 内燃机与外燃机相比，具有结构紧凑、体积小、 质量轻和容易起动等许多优点。因此，内燃机尤 其是活塞式内燃机被极其广泛地用作汽车动力。 第一节汽车发动机的类型 认识不同类型的 1按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分 发动机： 为往复活塞式和旋转活塞式两种。 2根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为 汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油 和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机 和柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体
2 教 学 进 程 教学环节设计 发动机是汽车的动力源。迄今为止除为数不多 的电动汽车外，汽车发动机都是热能动力装置， 或简称热机。在热机中借助工质的状态变化将燃 料燃烧产生的热能转变为机械能。 热机有内燃机和外燃机两种。直接以燃料燃烧 所生成的燃烧产物为工质的热机为内燃机，反之 则为外燃机。内燃机包括活塞式内燃机和燃气轮 机。外燃机则包括蒸汽机、汽轮机和热气机等。 内燃机与外燃机相比，具有结构紧凑、体积小、 质量轻和容易起动等许多优点。因此，内燃机尤 其是活塞式内燃机被极其广泛地用作汽车动力。 第一节 汽车发动机的类型 1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分 为往复活塞式和旋转活塞式两种。 2.根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为 汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油 和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机 和柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体 配 套 课 件 ： kcnr01_01_01.htm 开篇引言 启发引导学生从 生活常识中认识 内燃机、发动机 认识不同类型的 发动机：
燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。 3.按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷 配喜课件： 式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称 kcnr01_01_02.htm- kcnr01_01_04.htm 作水冷式内燃机，而以空气为冷却介质的则称作 风冷式内燃机。 4往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环 期间活塞往复运动的行程数进行分类。活塞式内 燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不 断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械 能。在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃 机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两 个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往 复活塞式内燃机。 5.按照气缸数目分类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：有两个以上气缸的发动机称为多缸发动 机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、 十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采 用四缸、六缸、八缸发动机。 6.内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单
3 燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。 3.按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷 式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称 作水冷式内燃机，而以空气为冷却介质的则称作 风冷式内燃机。 4.往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环 期间活塞往复运动的行程数进行分类。活塞式内 燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不 断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械 能。在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃 机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两 个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往 复活塞式内燃机。 5.按照气缸数目分类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；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动 机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、 十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采 用四缸、六缸、八缸发动机。 6.内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单 配 套 课 件 ： kcnr01_01_02.htm- kcnr01_01_04.htm
列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成 列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时 也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<180（一般 为90)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180° 称为对置式发动机。 7.按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增 压和非增压两类。若进气是在接近大气状态下进 行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机： 若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大， 则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。 目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水 总结：轿车、货车 冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于 常用发动机的类 轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货 型 车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车 发动机也有用柴油机的。以风冷或二冲程活塞式 内燃机为动力的汽车为数不多。特别是从20世 纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲 程活塞式内燃机为动力的轿车了
4 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，有时 也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<180°(一般 为 90°)称为 V 型发动机，若两列之间的夹角=180° 称为对置式发动机。 7.按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增 压和非增压两类。若进气是在接近大气状态下进 行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机； 若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大， 则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。 目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水 冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于 轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货 车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客、货车 发动机也有用柴油机的。以风冷或二冲程活塞式 内燃机为动力的汽车为数不多。特别是从 20 世 纪 80 年代起，在世界范围内，就不再有以二冲 程活塞式内燃机为动力的轿车了。 总结：轿车、货车 常用发动机的类 型
第二节往复活塞式内燃机的基本结 配喜课件： 构及基本术语 kcnr01_02_01.htm 一、基本结构 往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内 表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞通过 活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲 轴相连，构成曲柄连杆机构。因此，当活塞在气 缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者 相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变 到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。气 实物教具：单缸内 缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸盖上装有进气门 燃机 和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气 认识单缸机的结 缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内 构特点 充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮 轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条 驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共 同组成配气机构。通常称这种结构形式的配气机 构为顶置气门配气机构。现代汽车内燃机无一例 外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件
5 第二节 往复活塞式内燃机的基本结 构及基本术语 一、基本结构 往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内 表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞通过 活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲 轴相连，构成曲柄连杆机构。因此，当活塞在气 缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者 相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变 到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。气 缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸盖上装有进气门 和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气 缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内 充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮 轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条 驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共 同组成配气机构。通常称这种结构形式的配气机 构为顶置气门配气机构。现代汽车内燃机无一例 外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件 配 套 课 件 ： kcnr01_02_01.htm 实物教具：单缸内 燃机 认识单缸机的结 构特点
称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸 体与曲轴箱的连铸体称作机体。 二、基本术语 1.工作循环 实物教具：单缸内 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作 燃机 功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而 引导学生观察分 析内燃机各个部 复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。 件的运动特点。掌 2.上、下止点 握本学科的基本 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点：活塞 概念 顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止 点处，活塞的运动速度为零。 3.活塞行程 配套课件： 上、下止点间的距离S称为活塞行程。曲轴 kcnr01_02_02.htm- kcnr01_02_05.htm 的回转半径R称为曲柄半径。显然，曲轴每回 转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心 线通过曲轴回转中心的内燃机，其S=2R。 4.气缸工作容积 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作 6
6 称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸 体与曲轴箱的连铸体称作机体。 二、基本术语 1. 工作循环 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作 功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而 复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。 2.上、下止点 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞 顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止 点处，活塞的运动速度为零。 3.活塞行程 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴 的回转半径 R 称为曲柄半径。显然，曲轴每回 转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心 线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S＝2R 。 4.气缸工作容积 上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作 实物教具：单缸内 燃机 引导学生观察分 析内燃机各个部 件的运动特点。掌 握本学科的基本 概念 配 套 课 件 ： kcnr01_02_02.htm- kcnr01_02_05.htm
容积。 5.内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机 排量。 6燃烧室容积 活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面 以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧 室容积，也叫压缩容积。 7.气缸总容积 气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容 积。 8.压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e。压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上 止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越 大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越 高
7 容积。 5.内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机 排量。 6.燃烧室容积 活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面 以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧 室容积，也叫压缩容积。 7.气缸总容积 气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容 积。 8.压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 。 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上 止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越 大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越 高
9.工况 内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该 时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲 轴转速即为内燃机转速。 10.负荷率 内燃机在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的比值称为负 荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。 第三节往复活塞式内燃机工作原理 配套课件 一、四冲程汽油机工作原理 _01.htm kcnr01_03_04.htm 四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内 完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在 个活塞行程内只进行一个过程。因此，活塞行 程可分别用四个过程命名。 1.进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此 时排气门关闭，进气门开启。在活塞移动过程中， 气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度
8 9.工况 内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该 时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲 轴转速即为内燃机转速。 10.负荷率 内燃机在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的比值称为负 荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。 第三节 往复活塞式内燃机工作原理 一、四冲程汽油机工作原理 四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内 完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在 一个活塞行程内只进行一个过程。因此，活塞行 程可分别用四个过程命名。 1.进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此 时排气门关闭，进气门开启。在活塞移动过程中， 气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度。 配 套 课 件 ： kcnr01_03_01.htm- kcnr01_03_04.htm
空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并 在气缸内进一步混合形成可燃混合气。 2.压缩行程 进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点 移至上止点。这时，进、排气门均关闭。随着活 塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被 压缩，其压力和温度同时升高。 3.作功行程 压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产 生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅 速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧 气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。在 气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点， 并通过连杆推动曲轴旋转作功。这时，进、排气 门仍旧关闭。 4排气行程 排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭 曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此 时膨胀过后的燃烧气体（或称废气）在其自身剩余
9 空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并 在气缸内进一步混合形成可燃混合气。 2.压缩行程 进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点 移至上止点。这时，进、排气门均关闭。随着活 塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被 压缩，其压力和温度同时升高。 3.作功行程 压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产 生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅 速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧 气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。在 气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点， 并通过连杆推动曲轴旋转作功。这时，进、排气 门仍旧关闭。 4.排气行程 排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭， 曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此 时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余
压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之 外。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气 门关闭。 二、四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压引导学生比较柴 缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中， 油机与汽油机的 进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油 不同之处 机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不 同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火 方式上有着根本的差别。 1.进气行程 此内容的讲解以 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净 学生用自已的语 的空气。 言分析说明为好 2.压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时 气体压力高。 3.作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油
10 压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之 外。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气 门关闭。 二、 四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压 缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中， 进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油 机完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不 同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火 方式上有着根本的差别。 1.进气行程 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净 的空气。 2.压缩行程 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时 气体压力高。 3.作功行程 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油 引导学生比较柴 油机与汽油机的 不同之处 此内容的讲解以 学生用自己的语 言分析说明为好