第三节 发动机专业术语与工作原理

一、发动机专业术语

发动机专业术语如图1-15所示。

上止点：活塞顶离曲轴旋转中心最远的位置，即图中活塞顶达到的最高位置。

下止点：活塞顶离曲轴旋转中心最近的位置，即图中活塞顶达到的最低位置。

活塞行程：活塞在上止点与下止点之间所移过的距离。

燃烧室容积：当活塞在上止点时，活塞顶上方的空间容积。

工作容积：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。

气缸总容积：当活塞在下止点时，活塞顶上方的整个空间容积，也就是气缸工作容积与燃烧室容积之和。

发动机排量：多缸发动机各气缸工作容积的总和，等于气缸工作容积与缸数的乘积，一般用毫升（mL）来表示。排量是发动机最重要的结构参数之一。

压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。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。

图1-15 发动机专业术语

图1-15 发动机专业术语（续）

工作循环：活塞式发动机的工作循环是由进气、压缩、做功和排气四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，发动机才能持续地做功。

工况：发动机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻发动机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为发动机转速。

二、发动机工作过程

常见的汽车发动机大部分为四冲程汽油发动机。四冲程汽油发动机由进气、压缩、做功和排气四个过程周而复始地循环工作。四冲程汽油发动机的工作原理示意图如图1-16所示。

（1）进气行程 进气行程是将汽油和空气混合成的可燃气体吸入气缸。进气行程开始时，进气门打开，排气门关闭，曲轴转动使活塞由上止点向下止点运动，活塞上方容积增大，压力降低。由汽油和空气组成的可燃混合气在压力差的作用下进入气缸（图1-16a）。曲轴转过半周，活塞行至下止点，进气门关闭，进气行程结束。进气终了时其压为75～90kPa，混合气温度为80～130℃。

（2）压缩行程 压缩行程可提高可燃混合气的压力和温度，为其迅速燃烧创造条件。压缩行程开始时，进、排气门关闭，曲轴继续转动，活塞从下止点向上止点运动，活塞上方容积缩小，压缩可燃混合气使其温度和压力升高（图1-16b）。曲轴转过第二个半周，活塞到达上止点，压缩行程结束。压缩行程终了时的压力为800～1400kPa，混合气温度为350～450℃。

压缩比是压缩行程的重要指标，压缩比越大，压缩终了时混合气的压力和温度就越高，越有利于提高发动机的动力。但压缩比受汽油抗爆性能的限制，不宜过大，否则会引起发动机爆燃，反而会降低动力，使耗油量增加，加速零件损坏。

（3）做功行程 做功行程使压缩终了的可燃混合气燃烧后膨胀做功。做功行程时，进、排气门仍然关闭，当压缩接近终了时，火花塞发出电火花，可燃混合气被点燃迅猛燃烧，使燃烧气体的压力和温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转而对外做功。所以做功行程也称为膨胀行程（图1-16c）。

做功行程燃气最高压力可达2940～3920kPa，温度可达1800～2000℃。随着活塞向下运动，活塞上方容积增大，压力、温度随之降低。活塞运动至下止点，曲轴转过第三个半周，做功行程结束。此时燃气压力为300～500kPa，温度约为1200℃。

（4）排气行程 排气行程排除气缸内膨胀做功后的废气。排气行程开始时，进气门仍关闭，排气门开启，曲轴继续转动使活塞由下止点向上止点移动，把膨胀做功后的废气挤出气缸（图1-16d）。曲轴转过第四个半周，活塞到达上止点，排气行程结束。排气行程终了时压力为105～120kPa，温度为600～900℃。

综上所述：发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动两周（720°），进、排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有做功行程产生动力。

图1-16 四冲程汽油发动机的工作原理示意

三、多缸发动机的工作顺序（点火顺序）

四冲程发动机工作时，只有一个行程做功，其余三个行程都是消耗功的。因此，单缸发动机既不能平稳工作，又不能发出足够动力，故现代汽车都采用多缸发动机，其中以四缸和六缸发动机最为普遍。

（1）四冲程四缸发动机的工作顺序 四冲程四缸发动机的气缸一般为直列，曲轴上四个连杆轴颈配置在一个平面内，一、四连杆轴颈在一方，二、三连杆轴颈在另一方，两个方向互成180°。四缸发动机曲轴转角如图1-17所示。

四冲程直列四缸发动机的发火间隔角为720°/4=180°。四个曲拐在同一平面内。曲轴转动时，第1和第4缸的活塞同时上下，第2和第3缸的活塞同时上下。因此，四缸发动机的工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3。工作顺序为1-3-4-2发动机各缸的工作顺序见表1-2。

图1-17 四缸发动机曲轴转角

表1-2 四缸发动机各缸工作顺序（工作顺序1-3-4-2）

（2）四冲程直列六缸发动机的工作顺序 曲轴连杆轴颈多数按如下排列：面对曲轴前端，1、6连杆轴颈在上面，2、5连杆轴颈偏左面，3、4连杆轴颈偏右面，三个方向互成120°。六缸发动机曲轴转角如图1-18所示。六缸发动机的工作顺序为1-5-3-6-2-4，见表1-3。

图1-18 六缸发动机曲轴转角

表1-3 六缸发动机各缸工作顺序（工作顺序为1-5-3-6-2-4）

图1-19 V形六缸发动机曲轴转角

（3）四冲程V形六缸发动机的工作顺序 四冲程V形六缸发动机的发火间隔角仍为120°，3个曲拐互成120°。面对发动机的冷却风扇，右列气缸用R表示，由前向后气缸号分别为R1、R2、R3；左列气缸用L表示，气缸号分别为L1、L2和L3，V形六缸发动机的工作顺序为R1-L3-R3-L2-R2-L1。图1-19所示为V形六缸发动机曲轴转角，表1-4为V形六缸发动机工作顺序。

表1-4 V形六缸发动机各缸工作顺序（工作顺序为R1-L3-R3-L2-R2-L1）