工程概论作业模板1(DOC)

《工程概论》期末作业内燃机功能剖析

班级：测控2012-01班

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姓名：

2012年 5月18 日

1、内燃机概述

1.1 内燃机的发展概况

活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已成为比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用；

1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机；

1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环；

1876年，德国发明家奥托（Otto）运用罗沙的原理，创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机；

1881年，英国工程师克拉克研制成功第一台二冲程的煤气机，并在巴黎博览会上展出；

1883年，德国的戴姆勒（Daimler）创制成功第一台立式汽油机，它的特点是轻型和高速；

1892年，德国工程师狄塞尔（Diesel）受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入气缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入气缸，使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功，为内燃机的发展开拓了新途径。

1954年，联邦德国工程师汪克尔（Wankel）解决了密封问题后，才于1957年研制出旋转活塞式发动机，被称为汪克尔发动机

1.2内燃机的工作原理

内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程，其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数，工作循环可分为四冲程和二冲程两类。

四冲程是指在进气、压缩、做功（膨胀）和排气四个行程内完成一个工作循环，此间曲轴旋转两圈。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭。流过空气滤清器的空气，或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气，经进气管道、进气门进入气缸；压缩行程时，气缸内气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并作功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。

二冲程是指在两个行程内完成一个工作循环，此期间曲轴旋转一圈。首先，当活塞在下止点时，进、排气口都开启，新鲜充量由进气口充入气缸，并扫除气缸内的废气，使之从排气口排出；随后活塞上行，将进、排气口均关闭，气缸内充量开始受到压缩，直至活塞接近上止点时点火或喷油，使气缸内可燃混合气燃烧；然后气缸内燃气膨胀，推动活塞下行做功；当活塞下行使排气口开启时，废气即由此排出，活塞继续下行至下止点，即完成一个工作循环。

内燃机的排气过程和进气过程统称为换气过程。换气的主要作用是尽可能把上一循环的废气排除干净，使本循环供入尽可能多的新鲜充量，以使尽可能多的燃料在气缸内完全燃烧，从而发出更大的功率。换气过程的好坏直接影响内燃机

的性能。为此除了降低进、排气系统的流动阻力外，主要是使进、排气门在最适当的时刻开启和关闭。

2、内燃机的组成机构

2.1内燃机运动原理

（包括运动能量转换、运动输入输出等）

内燃机在实际工作时，由热能到机械能的转变是无数次的连续转

变。而每次能量转变，都必须经历进气、压缩、作功和排气四个过程。

每进行一次进气、压缩、作功和排气叫做一个工作循环。若曲轴每转

两圈，活塞经过四人冲程完成一个工作循环的为四冲程内燃机；若曲

轴每转一圈，活塞只经过两个冲程就完成一个工作循环的为二冲程内

燃机。

一．四冲程内燃机运动原理【以柴油机为例】

1、进气冲程

进气冲程是实现吸进新鲜空气的过程。靠飞轮旋转惯性的作用车动

曲轴，将活塞由上止点位置逐渐拉向下止点，这时通过配气机构开启

进气门、关闭排气门、随着活塞向下移动，气缸内的容积逐渐增大，

产生真空吸力，新鲜空气不断地被吸进气缸。活塞移动到下止点，即

活塞移动一冲程，进气冲程结束，进气门关闭。

2、压缩冲程

在飞轮带动下，曲轴继续旋转推动活塞由下止点向上止点运动。这时

进、排气门均关闭，在活塞移动中气缸内的容积逐渐减小，而气体的

压力和温度逐渐升高。当活塞移动到上止点时，至此活塞移动了第二

个冲程，曲轴累计回转了一圈，压缩冲程终了。

3、作功冲程

当压缩冲程接近终了时，进、排气门继续关闭，喷油器开始向气缸内喷入雾状柴油，在气缸内高温空气的作用下，油雾很快被蒸发，并与高温空气混合成可燃混合气体而迅速自行着火燃烧，放出大量热能，使气缸内气体受热发生猛烈膨胀，从而产生很大的推力迫使活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆使曲轴旋转，从而带动飞轮旋转，起储能作用，将柴油发出的热能转变为曲轴旋转的机械能。随着活塞向下止点运动，气缸内气体的压力和温度下降。至活塞移动到下止点，曲轴累计回转了一圈半，作功冲程终了。

4、排气冲程

由飞轮带动，曲轴继续旋转，活塞由下止点移向上止点，通过配气机构开启排气门，气缸中燃烧后的废气被向上运动的活塞挤压，经排气门排出气缸，活塞到达上止点时，排气冲程结束，排气门关闭。至此，活塞移动了四个冲程，曲轴累计回转两圈。上述四个冲程完成后，即完成了一个工作循环。当活塞再次从上止点移向下止点时，又开始了第二个工作循环。这样周而复始，柴油机连续运转，不断向外输出动力。在这个工和循环中曲轴回转了两圈，活塞经过了四个冲程，所以称这种柴油机为四冲程柴油机。二．.二冲程内燃机的工作过

程四冲程内燃机的曲轴旋转两圈，活塞经过了四个冲程才完成一个工作循环，.而二冲程内燃机的曲轴转一圈，活塞经过两个冲程就可完成一个工作循环，这是四冲程与二冲程内燃机的基本区别。