第一章发动机总体构造第一节发动机的作用和基本原理发动机将某一形式的能量转化为机械能的机器。汽车最主要的总成之一，是动力的来源。作用将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转，从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。内燃机燃料是在气缸中燃烧的。汽油机燃用汽油的发动机柴油机燃用柴油的发动机。1、四行程汽油机的工作原理四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程的顺序不断循环反复的，如图1-4所示。图1-21四行程汽油机(a)进气行程；(b)压缩行程；(c)做功行程；(d)排气行程（1）进气行程。由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，汽缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，汽缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，汽缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压力时，在汽缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入汽缸，直至活塞向下运动到下止点，如图1-22所示。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力的影响，进气结束时，汽缸内的气体压力略低于大气压力，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370～400K。实际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。曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，汽缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。压缩比越大，压缩结束时汽缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。(3)做功行程。做功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使汽缸内的气体温度和压力急剧升高，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，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外做功。随着活塞向下运动，汽缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，做功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K，。(4)排气行程。可燃混合气在汽缸内燃烧后生成的废气必须从汽缸中排出去，以便进行下一个进气行程。当做功接近结束时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续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。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出汽缸。受排气阻力的影响，排气结束时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa，温度约为900～1200K。2)四行程柴油机的工作原理四行程柴油机( 图1-5)和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、做功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大、不易蒸发、自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度和压力的变化都和汽油机不同，下面主要分析柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。图1-5四行程柴油机(a)进气行程；(b)压缩行程；(c)做功行程；(d)排气行程四行程柴油机在进气行程中，柴油机吸入汽缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气结束时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机，即气体压力约为0.0785～0.0932MPa，气体温度约为300～370K。压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在汽缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多(一般为16～22)，压缩结束时气体温度和压力都比汽油机高，气体压力约为3.5～4.5MPa，气体温度约为750～1000K，大大超过了柴油机的自燃温度。柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。柴油喷入汽缸后，在很短的时间内与空气混合便立即着火燃烧，柴油机的可燃混合气是在汽缸内部形成的，而不像汽油机那样，混合气主要是在汽缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中汽缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达6～9MPa，最高温度也可高达2000～2500K。做