内燃机基本工作原理
内燃机的构造及工作原理
内燃机的构造及工作原理内燃机，也称为发动机，是现代交通工具和许多家用电器的核心部件。
不同于蒸汽机等外燃机，内燃机是一种热力机械，即从燃烧燃料产生热能，通过能量转换产生动力，输出机械能和热能的发动机。
在本文中，我们将深入探讨内燃机的构造及工作原理。
一、内燃机的构造内燃机由多个部件组成，每个部件的构造和功能不同，协同工作，在发动机运转过程中，才能将燃油能转化为动力输出。
以下是内燃机的主要构造：1. 缸体及缸盖内燃机的主体部分是缸体和缸盖，彼此连接成为整体。
缸体是一个长圆柱形的筒体，里面有一个圆柱形的容积，即为缸内。
缸内的形状和大小根据不同的燃烧室形状和大小而定。
缸盖则作为缸体的顶部，封闭了缸内。
2. 活塞及活塞环活塞是内燃机中主要的运动部件，是一个圆柱体，材质通常是铝或铸铁。
活塞上开有一个小孔，称为活塞销穴，可用来固定活塞销。
活塞上还有一个凸起，称为活塞头。
活塞环被固定在活塞上沿着活塞径向走向。
活塞环的作用是密封气缸，确保活塞在缸内运动时气体不会泄漏。
3. 活塞销活塞销是将活塞与活塞连杆连接在一起的部件。
它是一根圆形的轴，材质通常是钢或铬合金钢。
活塞销的工作原理是将活塞上的动力传递到连杆上，然后通过曲轴将动力传递到发动机的其他部件。
4. 连杆连杆是将活塞与曲轴连接在一起的零件，它的长度和形状取决于缸距和曲轴。
通过连接活塞上的活塞销和曲轴上的曲轴销，连杆转化活塞上的往复运动成为曲轴上的旋转运动。
5. 曲轴曲轴是内燃机的关键部件之一，是一个大型的旋转轴。
它类似于一个长方形的轴，上面有几个凸起，具有不同长度的曲柄臂。
它的作用是将来自连杆的线性力转变为旋转力，使发动机产生动力输出。
6. 气门与点火系统气门系统由进气门和排气门组成，控制着油气混合物的进出。
点火系统包括点火线圈和火花塞，控制着燃料的燃烧。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是当燃料和空气混合物在发动机的燃烧室中被点燃时，发生爆炸，使空气和燃料混合物的压力快速增加。
内燃机原理(全)
五、二冲程内燃机工作循环和结构特点
1、工作循环特点：二冲程内燃机的工作 循环是在两个行程内，即曲轴旋转一周中 完成的。它和四冲程内燃机不同之处在于 它只有压缩和作功两个主行程，而其进气 和排气是在活塞处于下止点附近、以减小 部分压缩行程和损失部分作功行程为代价 来完成的，完成时间短，一般要通过提前 排气和随后的强制扫气、排气来实现。
的气缸容积称为燃烧室容积并以Vc表示。
7、气缸总容积Va：当活塞在下止点时，活塞上方 的气缸容积称为气缸总容积井以Va表示。
很明显：
Va = Vh + Vc
8、压缩比ε：气缸总容积与燃烧室容积之比称为 压缩比，以ε表示： Va
Vc
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小
的倍数，它对内燃机的性能有重要影响。
三、内燃机的发展趋势
(一)内燃机性能指标的发展动向
1．强化程度不断提高： 提高内燃机的强化程度，使之在有限的气缸 工作容积条件下提高内燃机的功率。
2．降低燃油消耗率、提高经济性
3．提高内燃机的可靠性和耐久性 无故障期为5000h，表征耐久性的指标是大修 期。常以压缩压力下降到一定值(2.2~2.7MPa)或各 缸压力差增大到一定值(0.3MPa)即认为应当大修。
注意：在上、下止点时 ，活塞的运动方向改变 ，同时它的速度等于零 。
3、行程s(stroke)：
上止点与下止点间的距离称为活塞 行程s。由图1—3可见，活塞行程s等于曲
柄半径r的两倍，即: S=2r
4、气缸工作容积V h ：在一个气缸中，活
塞从上止点到下止点所扫过的容积称为
气缸工作容积V h 。如气缸直径D和活塞
10、按转速分：有高速、中速和低速内燃机。目前 汽油机均为高速内燃机，最高转速一般在6000转/分 以上，比柴油机的转速高；汽车用柴油机最高转速 4000转/分左右；而工程机械柴油机最高转速一般为 1500转/分—2000转/ 分。船舶用柴油机转速一般为
内燃机车基本工作原理理论
内燃机车基本工作原理理论
内燃机车是一种利用内燃机驱动的交通工具，其基本工作原理如下：
1. 压缩：内燃机车使用活塞进行压缩空气和燃料混合物。
活塞在气缸内往复运动，将气体压缩到一个极高的压力，使其达到可燃的状态。
2. 燃烧：混合物被点火，燃烧产生高温和高压气体。
点火可以通过火花塞来实现，当火花塞电极之间形成电火花时，混合物燃烧。
3. 膨胀：高温高压气体的膨胀推动活塞向下运动。
燃烧产生的气体迅速膨胀，推动活塞在气缸内做功，转化为机械能。
4. 排气：排气门打开，废气被排出。
排气门在活塞达到最低点时打开，废气通过排气门排出气缸，为下一次循环准备。
5. 往复运动：活塞循环上述4个过程，并通过连杆将动力传递给曲轴。
曲轴将往复运动转化为旋转运动，驱动车轮实现前进。
以上是内燃机车的基本工作原理，通过不断循环这些步骤，内燃机车可以产生动力驱动车辆运动。
内燃机原理(全)
7、按气缸布置形式分：有卧式、直列式、V形、 对置式及星形（航空）内燃机等，如图1--1所示。
8、按汽缸数分：单缸、双缸和多缸内燃机。
9、按用途分：可分为汽车用、特种车辆用、工程机 械用、农用、拖拉机用、发电用、铁路机车用、内 河（淡水）和海洋（咸水）船舶用、飞机用、摩托 用、军用等内燃机等。
10、按转速分：有高速、中速和低速内燃机。目前 汽油机均为高速内燃机，最高转速一般在6000转/分 以上，比柴油机的转速高；汽车用柴油机最高转速 4000转/分左右；而工程机械柴油机最高转速一般为 1500转/分—2000转/ 分。船舶用柴油机转速一般为 中、低速，100转/分—500转/ 分左右。
4.排气过程
排气过程中，活塞由下止点向上止点移动， 排气门开启，进气门保持关闭 。示功图上的曲
线br表示排气过程。残余废气约占进入气缸的新
鲜混合气的5％--15％(以质量计)
三、四冲程柴油机的工作原理
四冲程柴油机和汽油机—样，每个工作循环也 经历进气、压缩、燃烧—膨胀和排气4个过程。其工 作过程与汽油机的不同，在于可燃混合气的形成和 着火的方法。在柴油机中吸进和压缩的是空气，燃 油以很高的压力被喷入压缩后的高温空气中形成混 合气而自行着火燃烧。
活塞在气缸中往复运动时，曲轴则绕 其轴心线作旋转运动。很明显，曲轴每转 一周，活塞向上向下各行一次（两个行 程）。
一．基本名词术语
1、上止点（TDC）： 活塞离曲轴中心最大
距离的位置称为上止点， (图1—3)； 2、下止点（BDC）：
活塞离曲轴中心最小 距离的位置称为下止点。 注意：在上、下止点时， 活塞的运动方向改变， 同时它的速度等于零。
四冲程柴油机的构造除点火系和供给系外， 与汽油机的大体相同。
内燃机的工作原理是
内燃机的工作原理是
内燃机是一种能将化学能转化为机械能的发动机。
它利用燃料和空气的混合物在气缸内燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，从而驱动机械装置工作。
内燃机的基本工作原理是循环过程，包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。
首先是吸气过程，活塞自顶部下降，气缸内形成负压，进气门打开，使空气和燃料混合物进入气缸。
然后是压缩过程，活塞自底部上升，气缸内的空气和燃料混合物被压缩，使其温度和压力增加。
接下来是燃烧过程，当活塞达到上止点时，火花塞发出电火花引燃燃料混合物，燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
最后是排气过程，活塞再次向上升至上止点，排气门打开，将燃烧产生的废气排出气缸。
内燃机根据燃料类型和点火方式的不同，可以分为汽油机和柴油机。
汽油机使用汽油作为燃料，采用电火花点火系统；柴油机使用柴油作为燃料，通过高温高压使燃料自燃。
内燃机工作原理的关键在于燃烧过程，燃料和空气的混合比例、点火时机和燃烧速度都对内燃机的效率和性能有重要影响。
现代内燃机通过电子控制系统对燃油喷射、点火和气缸压力进行精确调控，提高了燃烧效率和排放控制能力。
总的来说，内燃机利用燃料燃烧产生的爆发力推动活塞来完成能量转换，是一种高效的动力装置，广泛应用于汽车、发电机、船舶等领域。
内燃机的功能剖析
一、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。
内燃机在实际工作时，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叫做四冲程内燃机；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叫做二冲程内燃机。
重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。
二、内燃机的传动机构组成（画出传动路线图）往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。
四冲程汽油机四冲程柴油机四冲程柴油机三、内燃机的传动机构的传动原理（针对内燃机中存在的每种机构，例如：连杆机构，齿轮机构····）气缸是一个圆筒形金属机件。
密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。
各个装有气缸套的气缸安装在机体里，它的顶端用气缸盖封闭着。
活塞可在气缸套内往复运动，并从气缸下部封闭气缸，从而形成容积作规律变化的密封空间。
燃料在此空间内燃烧，产生的燃气动力推动活塞运动。
活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动，曲轴再从飞轮端将动力输出。
由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。
活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。
活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动时密闭气缸。
上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。
活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。
连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。
连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。
内燃机的启动原理
内燃机的启动原理一、内燃机的工作循环内燃机是利用燃烧燃料产生高温高压气体推动活塞运动，从而将热能转化为机械能的装置。
内燃机的工作循环包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在启动过程中，关键是确保燃料能够顺利燃烧产生高温高压气体，从而推动活塞运动。
二、点火系统内燃机的点火系统起到将点火能量传递至燃烧室内的燃料混合物并引燃的作用。
点火系统通常由电源、点火线圈、分配器、点火塞等组成。
在启动过程中，点火系统的作用是在活塞达到压缩行程的顶点时，通过点火塞产生的火花点燃压缩的燃料混合物。
三、燃油系统燃油系统是将燃油供给到燃烧室内，确保燃料能够顺利燃烧的关键。
燃油系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油嘴等组成。
在启动过程中，燃油系统的作用是将燃油从燃油箱中抽取并输送至燃烧室内，形成可燃的燃料混合物。
启动过程如下：1. 打开点火开关，启动电源，使点火系统准备好产生火花。
2. 踩下离合器（对于手动变速器）或切换至空档（对于自动变速器），断开发动机与车轮的连接，以保证启动时发动机不会带动车辆前进。
3. 踩下刹车踏板，保持车辆静止。
4. 转动钥匙至启动位置，同时踩下油门踏板，启动电机转动发动机，使曲轴旋转。
5. 发动机转动后，点火系统通过点火线圈产生火花，并通过点火塞引燃压缩的燃料混合物。
6. 燃油系统通过燃油泵将燃油从燃油箱抽取，并喷射至燃烧室内，形成可燃的燃料混合物。
7. 燃料混合物在点火的作用下燃烧，产生高温高压气体，推动活塞运动。
8. 发动机转速逐渐提高，经过几个循环后稳定下来，发动机启动成功。
9. 松开油门踏板，发动机进入怠速状态，维持正常运行。
总结：内燃机的启动原理主要涉及到工作循环、点火系统和燃油系统三个方面。
在启动过程中，点火系统通过产生火花点燃压缩的燃料混合物，燃油系统通过将燃油输送至燃烧室，确保燃料能够顺利燃烧产生高温高压气体，从而推动活塞运动。
通过以上几个步骤，内燃机可以顺利启动并进入正常运行状态。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种动力系统，是由发动机构成的机械传动系统。
它将有机燃料（如汽油、
柴油等）、空气和排气气体结合起来，在发动机的内部完成能量转换。
这种能量转换能够
提供给各种内燃机类型的动力驱动和热能，从而促进机械作业。
理解内燃机工作原理可以帮助我们加深对内燃机的了解，并为内燃机的维护和保养服
务奠定基础。
一般来说，内燃机的工作原理分为四个主要阶段：压缩，燃烧，排气和喷油。
压缩阶段：压缩是内燃机能量转换过程中的第一步，在这一步中，内燃机上的活塞将
最终在缸内空气从低压吸入到高压。
此外，由于紧凑的气体会增加空气温度，因此当活塞
在缸中上下移动时，会产生更多的热量。
燃烧阶段：当空气被完全压缩后，即可开始燃烧。
通常，有机燃料（汽油、柴油等）
由喷油嘴喷射到缸中，形成一个强烈的火焰，从而使缸内的空气和燃料燃烧。
在此过程中，压缩的活塞会立即发挥作用，将热能释放到缸内气体中，从而使活塞和缸体进一步推动。
排气阶段：当有机燃料燃烧完毕后，它将排出组成排气气体的各种有毒物质，例如一
氧化碳、二氧化碳和氮氧化物，这些气体都产生了在缸中燃烧时不会改变其空气比热容。
喷油阶段：这一步的功能是将新的有机燃料（汽油、柴油等）送入缸内，以补充之前
已经燃烧的有机燃料。
在喷油嘴喷射的机器中，会主动控制有机燃料和空气量，以保证正
确的混合比例，并使缸内有机燃料火焰合理而有效地发动并迅速完成燃烧。
总体而言，内燃机的工作原理主要是指机械传动系统在发动机内部完成能量转换，并
将有机燃料混合、燃烧、释放热量以及排出排气气体，以提供动力和发动机的正常运行。
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第四节 内燃机的有效性能指标
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
1. 有效功率Pe
➢有效功率是指示功率减去机械损失功率后所 剩的功率，即输出功率。
Pe Ttqg260n1039T5tq5gn0
式中：Pe－有效功率，kW； Ttq－内燃机曲轴输出的平均扭矩，N·m n－内燃机转速，r/min。
14
Pe－有效功率，kW。 18
内容提纲
第一节 概述 第二节 四冲程内燃机工作原理 第三节 二冲程内燃机工作原理 第四节 内燃机的有效性能指标 第五节 内燃机型号编制
19
第五节 内燃机型号编制
国家标准（GB725-91）“内燃机产品名称和 型号编制规则”。
➢内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例 如柴油机、汽油机、煤气机、沼气机。双（多 种）燃料发动机等。 。 ➢内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组 成。 ➢内燃机型号包括四部分：首部、中部、后部 和尾部。
16
第四节 内燃机的有效性能指标
三、有效热效率ηet和燃油消耗率b
1. 有效热效率ηet ➢有效热效率是指燃料中所含的热能转变为有 效功的份额。综合反映了燃料的热量转变为指 示功的指示热效率，与指示功由活塞输送到曲 轴转变为有效的输出功的机械效率对内燃机工 作经济性的影响。
et it m
式中：ηit －指示热效率；
6
第三节 二冲程内燃机工作原理
二、二冲程柴油机工作原理
1. 第一行程
活塞由下止点向上止
点移动。自扫气泵压出
的空气经扫气口和开启
着的排气门使气缸换气。
（图a）
扫气口和排气门都关
闭时，气缸内的空气被
压缩 。（图b）
活塞接近上止点时，
柴油喷入气缸，在高温
空气中自行着火燃烧，
a）
b） 7
第三节 二冲程内燃机工作原理
c）
d）
4
第三节 二冲程内燃机工作原理
一、二冲程汽油机工作原理
二冲程汽油机在活塞两 个行程中，完成了换气 －压缩过程和膨胀－换 气过程。因此，二冲程 汽油机的换气过程必须 在120～150度曲轴转角 的短时间内完成。扫气 功能是决定二冲程内燃 机换气质量及性能的最 重要因素。
5
第三节 二冲程内燃机工作原理
二、二冲程柴油机工作原理
2. 第二行程
燃气膨胀推动活塞下 行，进行作功。 （图c） 活塞到达下止点前， 排气门开启，废气开始 排出，随后，活塞又将 扫气口开启，进行扫气 。 （图d）
c）
d） 8
第三节 二冲程内燃机工作原理
二、二冲程柴油机工作原理
9
第三节 二冲程内燃机工作原理
二、二冲程柴油机工作原理
一、二冲程汽油机工作原理
3. 二冲程汽油机特点（与四冲程比较）
每转作功，运转比较平稳。
构造简单，质量较小，制造和维修都比较 方便 。 换气过程时间短，换气质量差，经济性较 差。 废做作气功不行功能程频从，率气有较缸部大内分，彻可底燃热排混负除合荷，气较而在高且扫换气。气时时随要同损废失气一流部失分。
3. 二冲程柴油机特点 与二冲程汽油机大致相同，但二冲程柴油 机是用纯空气扫气，没有燃料损失，经济性 较好。
10
内容提纲
第一节 概述 第二节 四冲程内燃机工作原理 第三节 二冲程内燃机工作原理 第四节 内燃机的有效性能指标 第五节 内燃机型
一、概述
1. 性能指标分类
1. 第一行程
活塞由下止点向上止点
移动。
活塞将气口全部关闭时，
事先已进入气缸的可燃混
合气被压缩。（图a）
活塞继续上行，进气口
开启，可燃混合气进入曲
轴箱。（图b）
活塞接近上止点时，火
花塞跳火点燃可燃混合气。
a）
b） 3
第三节 二冲程内燃机工作原理
一、二冲程汽油机工作原理
2. 第二行程
活塞由上止点向下止 点移动。 活塞上方膨胀作功， 下方曲轴箱中可燃混合 气被预先压缩。（图c） 排气口和扫气口开启， 曲轴箱中的可燃混合气 经扫气口进入气缸，并 将废气驱除。（图d）
20
第五节 内燃机型号编制
21
第五节 内燃机型号编制
型号编制举例 ➢柴油机
165F：单缸、四冲程、缸径65mm、风冷、通用型。
➢指示指标：由气缸内的气体对活塞作功获得 性能参数。 ➢有效指标：从内燃机输出轴上获得性能参数。
12
第四节 内燃机的有效性能指标
一、概述
2. 有效性能指标的概念
➢以内燃机实际输出的净功率为基础的性能指 标。 ➢指示指标与有效指标之间的差值即为机械损 失。 ➢机械损失包括内燃机运动部件的摩擦损失， 驱动附属装置的功率消耗，以及内燃机在进、 排气过程中引起的泵气损失等 。
τ－内燃机冲程数；
i－内燃机气缸数
15
第四节 内燃机的有效性能指标
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
2. 平均有效压力pme
对比标定工况（标定转速与标定功率）下的内 燃机的平均有效压力，可以揭示各种类型内燃
机工作强度的差异。内燃机的工作负荷不同
时，它的平均有效压力也不同，这是因为，对 于一定气缸总工作容积的内燃机而言，其平均 有效压力反映了内燃机输出扭矩的大小，两者 成正比例关系，也就是说，平均有效压力反映 出内燃机单位气缸工作容积输出扭矩大小。
工程机械内燃机
第一章 内燃机基本工作原理
1
第三节 二冲程内燃机工作原理
二冲程内燃机：活塞经过两个行程完成 一个工作循环（进气、压缩、作功、排气） 的内燃机。
二冲程内燃机与四冲程内燃机的主要区 别是换气方式不同。二冲程内燃机没有专 门的排气过程和进气过程。
2
第三节 二冲程内燃机工作原理
一、二冲程汽油机工作原理
第四节 内燃机的有效性能指标
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
2. 平均有效压力pme
➢平均有效压力是指折合到每单位气缸工作容 积的每工作循环中的有效功，可看作是一个作 用在活塞顶上假想的平均不变的压力。
pme
30000 Pe
iVsn
式中：pme－平均有效压力，MPa； Pe－有效功率，kW； Vs－气缸工作容积，cm3； n－内燃机转速，r/min。
ηm －机械效率（有效功率与指示功率之比）。
17
第四节 内燃机的有效性能指标
三、有效热效率ηet和燃油消耗率b
2. 燃油消耗率b ➢燃油消耗率是指每小时单位有效功率消耗的 燃油量，简称油耗率。是标志整个内燃机经济 性能的指标。
b B 103 Pe
式中：b－燃油消耗率，g/（kW.h）；
B－燃油消耗量，kg/h；