内燃机原理(全)精编版
内燃机原理与构造
水冷式的。 6、按气缸数及布置分，有单缸内燃机、多缸内燃机、立式内燃机、卧式内燃
机、直列式内燃机、V形内燃机(图1-1a)、对置气缸式内燃机(图1-1b)、斜 置式内燃机。 7、按用途分类，有汽车用、工程机械用、拖拉机用、船用、坦克用、摩托车 用、发电用、农用等内燃机。 8、其他，除以上方式分类外，还可按转速来分，有高速、中速和低速等几种。
型号示例：
柴油机 YZ6102Q—六缸直列、四冲程、缸径102mm、水冷、汽车
用（YZ为扬州柴油机厂代号）； 12V135ZG—12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、
增压、工程机械用； 12VE230ZCZ—12缸、V型、二冲程、缸径230mm、水冷、
增压、船用主机、左机基本型。 汽油机 （1）1E65F—单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型； （2）12V135ZG—12缸、V形、四冲程、缸径135mm、水
轿车柴油机(55KW/4200rpm)
全铝结构（气缸盖、气缸体、 曲轴箱） 贯穿螺栓强化整机强度 刚度 四气门，双顶置凸轮 (DOHC) 直喷，增压中冷 可变截面增压器 （VNT） 共轨燃油喷射系统(CR) 带中冷EGR和进气控制 的空气管理 可变进气涡流（选装） 氧化催化器
柴油机与汽油机比较，各有优缺点（表1-3）
（5）、示功图
ra－进气行程 ac－压 缩行程 czb－做功行 程
z－最高燃烧压力 b－ 做功终点 r－排气终点
Ｐ0－大气压力
2、四冲程柴油机结构特点与工作原理
柴油机所用的燃料是柴油。与四冲程汽油机 相比基本结构特点是没有火花塞，喷油器直 接安装在气缸顶部，向气缸内喷油（图1-7） 其工作原理与四冲程汽油机也有所不同，在 进气行程，进入气缸的是纯空气，而不是可 燃混合气；在压缩行程末，喷油器向气缸喷 入高压柴油，由于气缸的高温高压作用，柴 油迅速着火燃烧，使气体急剧膨胀，推动活 塞做功。其着火方式属于压燃式，而不是汽 油机的点燃式。
内燃机的工作原理
道，内装进、排气门。
新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。
膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管，最后经排气消声器排入大气。
进、排气门的开启和关闭是由凸轮控制的，这一套机件称为内燃机配气机构。
通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。
为了向气缸内供入燃料，内燃机均设有供油系统。
汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合，然后经进气管供入气缸，由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。
柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室，在高温高压下自行着火燃烧。
内燃机气缸内的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热，温度升高。
为了保证内燃机正常运转，上述零件必须在许可的温度下工作，不致因过热而损坏，所以必须备有冷却系统。
内燃机不能从停车状态自行转入运转状态，必须由外力转动曲轴，使之起动。
这种产生外力的装置称为起动装置。
常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。
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、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，推动活塞下行作功；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。
内燃机工作原理
第一篇内燃机工作原理一、概述凡是把某种形式的能转变为机械能的机器都可以叫做发动机。
各种发动机因能源不同又可分为:风力发动机、水力发动机和热力发动机等。
热力发动机就是把燃料燃烧所产生的热能转变为机械能。
因燃料燃烧所处部位不同,热力发动机又可分为外燃机和内燃机两大类。
燃料在发动机外部燃烧的叫外燃机。
如蒸汽机、汽轮机等。
燃料直接在发动机内部燃烧的叫内燃机。
如柴油机、汽油机、煤汽机等。
内燃机与外燃机比较,具有以下优点:1、热效率高。
目前增压柴油机最高热效率可达46%,而蒸汽机只有11—16%。
2、功率范围广,适应性广。
最小的发动机不到1马力,最大的可达50000马力。
同一型号的发动机,经过少量改装,又可适应各种不同用途的需要。
3、结构紧凑、重量轻、尺寸小。
4、使用操作方便,起动快。
正常情况下,一般的柴油机或汽油机能在3—5秒时间内起动,并能在短时间内达到全负荷运转,而且操作比较轻便。
5、运转安全。
二、内燃机的分类内燃机的结构形式很多,现代汽车发动机按下列方法分类。
(一)按采用的燃料不同可分为:柴油机、汽油机、煤油机和煤气机等。
(二)按完成一个工作循环的冲程数可分为:四冲程发动机活塞重复四个冲程完成一个工程循环。
二冲程发动机活塞重复二个冲程完成一个工程循环。
(三)按气缸冷却方式可分为:水冷发动机和风冷发动机。
(四)按发动机气缸数可分为:单缸发动机和多缸发动机。
(五)按燃料在气缸内的着火方式可分为:压燃式发动机利用气缸内被压缩的空气所产生的高温高压使燃料着火燃烧。
柴油机就属于这种着火方式。
点燃式发动机利用外界热源(如电火花)点燃燃料,使其着火燃烧。
如汽油机、煤油机、煤气机都属于这种着火方式。
(六)按用途可分为:固定式发动机发动机用作固定作业的动力,如发电、排灌、农产品加工等作业。
移动式发动机发动机用作移动机械的动力,如汽车的发动机。
(七)按发动机转速或活塞平均速度可分为:高速发动机、中速发动机和低速发动机。
内燃机工作原理
一、内燃机的构造和有关名词为了说明内燃机的工作原理，首先介绍一下内燃机的构造和有关名词。
柴油机的主体部分为圆柱的气缸体4，在气缸体内有上下移动的圆柱形活塞，为了防止燃烧气体泄漏，在活塞上装有密封气体的活塞环。
气缸体的上部为气缸盖，在气缸盖上进气通道和排气通道以及进气门和排气门，进、排气门之间装有喷油器。
活塞中部装有活塞销，通过它与连杆上部相接，连杆下部连接曲轴，通过曲轴末端的飞轮输出功率。
内燃机在工作时活塞处于上下两个极端位置示意图。
（1）上止点（又叫上死点）——活塞顶面位移到距离曲轴中心线最远时的位置。
（2）下止点（又叫下死点）——活塞顶面位移到距离曲轴中心线最近时的位置。
（3）活塞冲程（又叫活塞行程）——活塞的上止点与下止点间的距离，单位为毫米。
活塞移动一个行程时，曲轴旋转半圈（180度）。
因此，活塞冲程等于曲柄半径的两倍。
（4）燃烧室容积（又叫压缩室容积）——活塞在上止点时，活塞顶以上（包括活塞顶部的凹坑）和气缸盖底部（包括气缸盖内部的辅助燃烧室）之是所构成空间的容积，单位为升。
（5）气缸工作容积——活塞在上下止点位置时其间的气缸容积，单位为升。
（6）发动机排量——一台内燃机各个气缸工作容积之和（对单缸内燃机其排量就是气缸工作容积），单位为升。
（7）气缸总容积——活塞在下止点位置时，活塞上部所有密封容积，单位为升。
气缸总容积=燃烧室容积+气缸工作容积（8）压缩比——气缸总容积与燃烧室容积的比值压缩比=气缸总容积—————燃烧室莼?BR> 压缩比表示活塞由下止点移到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。
压缩比越大，压缩时气体在气缸内被压缩得就越高。
柴油机压缩比的范围一般为16～20。
汽油机压缩比的范围一般为6～8。
二、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，由热能到机械能的转变是无数次的连续转变。
(完整版)内燃机原理课后习题与答案
第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。
1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。
此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。
2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。
压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。
3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。
作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。
4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。
（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。
3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。
提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。
⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。
⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。
⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。
⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。
⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。
4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。
它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。
5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。
主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。
内燃机的基本工作原理和总体构造
定义式：VL＝ Vs*i
5、燃烧室容积Vc
i:发动机气缸数。
定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。
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6、气缸总容积Va
定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。 定义式：Va＝Vs＋Vc
7、压缩比εc
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的 最小容积之比。
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4、柴油机转速低于汽油机 原因：1）由于柴油机的压Байду номын сангаас比高，所以其
受到的机械负荷较大，故其零部件的质 量需较大，导致运动时惯性力较大。
2）汽油机可燃混合气的混合时间和 质量优于柴油机。 5、柴油机运转噪音高，但有害气体的排 放优于汽油机，而微粒排放较高。 6、柴油机启动困难，汽油机易启动。
所以，所以最开始虽然活塞有所下行， 但气缸内的压力基本不变。 最高压力：pmax＝4.5～9Mpa 最高温度：Tmax＝1800～2500K 膨胀终了压力：pex＝0.2～0.5Mpa 膨胀终了温度：Tex＝1000～1200K
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4、排气冲程 排气终了气体压力：p`r＝0.105～0.12Mpa 排气终了气体温度：T`r＝700～900K
定义式：εc＝Va/ Vc 物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气 燃烧后膨胀的倍数。是发动机的重要性能参数。 柴油机εc：14～22 汽油机εc：6～9（轿车有的达到9～11）
整理ppt
二、单缸四冲程汽油机的工作原理 1、进气冲程 活塞：从上止点移动到下止点 气门：进气门打开，排气门关闭 曲轴：旋转从 0℃A~180℃A 进气终了压力：pde＝0.075～0.09 Mpa 进气终了温度：Tde＝370～400 K 2、压缩冲程 活塞：从下止点移动到上止点 气门：进气门关闭，排气门关闭 曲轴：旋转从180℃A～360℃A 压缩终了压力：pco＝0.8～2.0 Mpa 压缩终了温度：Tco＝600～700 K
内燃机原理
曲柄连杆机构的主要机件是：气缸体、气 缸盖、活塞、连杆、带有飞轮的曲轴和曲轴箱。 曲柄连杆机构是内燃机的基本机构。在燃油燃 烧时，活塞承受气体膨胀的压力，并通过连杆 使曲轴旋转，将活塞的往复直线运动变为曲轴 的旋转运动而输出动力。
2、配气机构
配气机构的功用是使燃油与空气所组成的 可燃混合气可以在一定的时刻被吸进气缸，并 使燃烧后的废气可以在一定的时刻被排出。配 气机构包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇 臂、摇臂轴以及凸轮轴等。二行程内燃机的配 气机构有所不同。
由于机油在润滑系中的环流和飞溅．内燃机的运动件就 得到了润滑。 6、冷却系
冷却系的功用是将内燃机受热零件的热量传出，以保持 内燃机正常的工作温度(水温约80--90℃)。
多数内燃机采用水、风复合冷却系，它包括气缸周围和 气缸盖中的水套、散热器(水箱)、水泵和风扇。由于水泵的 作用，冷却水就在水套和散热器间循环流动，而内燃机需要 散出的热量则通过风扇和散热器散入大气中。
2．压缩过程 在进气过程终了后，进、排气门都关闭，
曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动， 将气缸中的混合气压缩，进行压缩过程。压 缩过程在示功图上以曲线ac表示。压缩终了 时气体的压力和温度主要视压缩比的大小而 定，压力约为0.85-2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPa，温度可达600-700K。
压缩比愈大，压缩终了时混合气的压力
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。
内燃机工作原理
第二节 四冲程内燃机工作原理
二、四冲程柴油机工作原理
1. 进气过程
进入气缸的是纯空气。 进气系统中没有节气门，进气 阻力小，且残余废气温度较低， 故同汽油机相比，进气终了时的 缸内压力略高，约为0.08～ 0.095MPa，温度略低，约300～ 340K。 。
10
第二节 四冲程内燃机工作原理
二、四冲程柴油机工作原理
7
第二节 四冲程内燃机工作原理
一、四冲程汽油机工作原理
8
第二节 四冲程内燃机工作原理
二、四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机和汽油机的的工作过程 一样，也是由进气、压缩、作功和排气 过程组成。但由于柴油的粘度比汽油大， 不易蒸发，而其自燃温度却比汽油低， 因此柴油机可燃混合气的形成、着火方 式、燃烧过程以及气体温度压力的变化 都和汽油机不同。
由喷油器喷入燃烧室，并与运动着
的受活塞压缩的空气迅速混合，形
成可燃混合气 。
缸内温度高于柴油的自燃温度，
柴油自行着火燃烧 。
燃气的最高燃烧压力可达6～
9MPa，最高燃烧温度达1800～
2200K。
作功终了时气体压力约为
0.3MPa，温度约为1000～1200K。
12
第二节 四冲程内燃机工作原理
二、四冲程柴油机工作原理
燃混合气爆燃，并产生爆震，一般
在6～12之间。
5
第二节 四冲程内燃机工作原理
一、四冲程汽油机工作原理
3. 作功过程
压缩至上止点前10º～15ºCA时，
火花塞点火，混合气剧烈燃烧 ，气
缸内的温度、压力急剧上升。
活塞运动到上止点之后，气缸内
气体达到最高燃烧压力，约为3～
5MPa，最高燃烧温度约为2200～
内燃机原理全 ppt课件
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。
二、总体构造
四冲程汽油机 :
主要由下列机构和系统组成：曲柄连 杆机构、配气机构、供给系、点火系、润 滑系、冷却系和起动装置。
内燃机
铁道装备专业
第一章 内燃机的总体构造 与工作原理
第一节 内燃机概述 第二节 内燃机的总体构造 第三节 内燃机的基本工作原理
重点：结构、工作原理 难点：工作原理
第一节 内燃机概述
一、内燃机的定义及其分类
（一）内燃机的定义
内燃机是通过在热功转换空间内部的燃烧过程将 燃料中的化学能转变为热能，并通过一定的机构使之 再转化为机械功的一种热力发动机(简称热机)。 （二）内燃机的分类
和温度也愈高，混合气的燃烧速度以及燃
烧过程的最高温度和压力就愈高；
3.燃烧—膨胀过程 燃烧—膨胀过程是混合气燃烧、膨胀而作功的
过程。当压缩过程活塞到达上止点前，火花塞发 出电火花，将混合气点燃。混合气燃烧时放出大 量的热，气缸内气体的温度和压力骤增(这时进、 排气门都是关闭的)。在气体压力的作用下，活塞 向下止点移动，井通过连杆使曲轴旋转而作功。
由于机油在润滑系中的环流和飞溅．内燃机的运动件就 得到了润滑。 6、冷却系
冷却系的功用是将内燃机受热零件的热量传出，以保持 内燃机正常的工作温度(水温约80--90℃)。
多数内燃机采用水、风复合冷却系，它包括气缸周围和 气缸盖中的水套、散热器(水箱)、水泵和风扇。由于水泵的 作用，冷却水就在水套和散热器间循环流动，而内燃机需要 散出的热量则通过风扇和散热器散入大气中。
内燃机原理(全)
2．压缩过程 在进气过程终了后，进、排气门都关闭，
曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动， 将气缸中的混合气压缩，进行压缩过程。压 缩过程在示功图上以曲线ac表示。压缩终了 时气体的压力和温度主要视压缩比的大小而 定，压力约为0.85-2MPa，温度可达600-700K。
压缩比愈大，压缩终了时混合气的压力
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10％-15％，是提高柴油 机经济性的有效措施。
6．提高柴油机燃油喷射压力：喷油压力目 前已达120—150MPa 7．排气后处理技术：可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8．采用代用燃料：以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
2、内燃机工作循环示功图：
研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示气缸 内气体压力和相当于活塞不同位置时的气缸容积V之间的 变化关系图(P-V图)。此图能表示一个工作循环中气体在 气缸内所作的功，所以称为示功图。
二、四冲程汽油机的工作原理
四冲程化油器式汽油机的结构简图和P-V示功图。
进
压
排
气Hale Waihona Puke 缩气1．进气过程 在进气过程中，活塞从上止点向下止
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。
3、行程s(stroke)：
内燃机工作原理-课件
2.8 多缸柴油机的工作次序 从柴油机工作过程本身看，只有做功冲程对外做 功而进气排气及压缩冲程都排但不作功，反而消 耗能量，实际上柴油机的转速是不均匀的。
A.转速不均匀的危害 运动件受冲击负荷，容易造成磨损； 容易产生扭振； 不平衡。 B.追求均匀性的方法。 单缸时需加装飞轮； 多缸机除飞轮外，采取合理的发火顺序。
排气行程
瞬时：温度1800~2200K压 力5~14 MPa
喷油泵
小节： 活塞走四个冲程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲 程柴油机。 喷油提前角：由于柴油存在发火延迟期（0.001~0.005 秒），要在上止点前7~35度曲柄转角时开始将雾化的的燃 料喷入气缸这个叫称为喷油的提前角。 四个冲程中只有一个冲程作功， 而其他三个冲程完全靠 发动机的惯性来完成的，所须加装飞轮,在发动机的输出 端。 其作用是使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。 气阀重叠角：发动机运转过程中有一段时间进、排气阀同 时开启，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重叠角。
四冲程柴油机的工作原理
柴油机工作时各行程状态参数
状态
行程
温度(K)柴油机工作时
各行程状态参数
压力 800~900 kPa
3~5MPa
5~14MPaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
进气行程
压缩行程 作功行程 排气行程
320~350
800~1000
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
优点：活塞与缸套间无侧推力，因为由十字头导 向，故磨损较小，不易擦伤和老死。 可在气缸下部设横隔板，以免气缸内的脏油，烟 灰，燃气等漏入曲轴箱。污损曲轴箱底部的滑油。 缺点：使柴油机高度和重量增大，结构复杂。 用途：船用大型低速柴油机
内燃机工作原理
一、内燃机的常用术语1、上止点：2、下止点：3、活塞冲程：4、气缸工作容积：5、燃烧室容积：6、气缸总容积：7、压缩比：图4.1-1 单缸内燃机结构简图（a）活塞位于上止点；（b）活塞位于下止点1-排气门；2-进气门；3-喷油器（或火花塞）；4-气缸体；5-活塞；6-活塞销；7-连杆；8-曲轴二、内燃机的工作原理（一）单缸四冲程柴油机的工作原理四冲程内燃机是由进气、压缩、做功和排气四个冲程完成一个工作循环。
当排气冲程结束,活塞移到上止点时，曲轴共旋转多少度?。
四冲程内燃机每完成一个工作循环，其中只有一个是做功冲程，其余三个都是做功冲程的辅助冲程，是消耗动力的。
由于曲轴在做功冲程时的转速大于其他三个冲程的转速，因此，单缸内燃机的工作不平稳。
多缸内燃机就可以克服这个弊病，例如，四缸四冲程内燃机的一个工作循环中，每一冲程均有一个气缸为做功冲程，因此，曲轴旋转较均匀，内燃机工作也就较平稳。
四冲程汽油机的工作过程与四冲程柴油机相似，主要不同之处是：（1）混合气形成方式不同：汽油机的汽油和空气在气缸外混合（喷油器根据电控单元的控制指令将适量的汽油喷入进气门前与空气形成可燃混合气，待进气冲程时，再将燃油混合气吸入气缸中），进气冲程进入气缸的是可燃混合气。
而柴油机进气冲程进入气缸的是纯空气，柴油是在做功冲程开始阶段喷入气缸，在气缸内与空气混合。
（2）着火方式不同：汽油机用电火花点燃混合气，而柴油机是用将高压柴油喷入气缸内，靠高温气体加热自行着火燃烧。
所以汽油机有点火系统，而柴油机则无点火系统。
二）单缸二冲程汽油机的工作原理二冲程内燃机的工作过程和四冲程内燃机一样，也是由进气、压缩、做功、排气四个过程完成一个工作循环。
但它的一个工作循环是在曲轴旋转一圈内完成的，也就是说在活塞的二个冲程内完成的，故称为二冲程内燃机[推荐]内燃机的基本构造（一）网站首页》》业界动态》》行业知识>>[推荐]内燃机的基本构造（一）时间：2009-4-6 14:04:20 文章来自于：(中国建筑机械网)内燃机的结构较复杂，一般按其作用的不同，可分为两个机构和若干个系统。
1内燃机的工作原理和总体构造
1内燃机的工作原理和总体构造内燃机是一种将燃料直接燃烧生成高温高压气体，并将这些气体推动活塞运动以产生功的发动机。
它的工作原理可以分为四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
首先是进气过程。
当活塞下行时，活塞上方的进气门打开，汽缸内形成一定的负压，使外界空气通过进气门进入。
该过程中，由于汽缸内气流动力作用，使进气门完全打开，并保持一定的时间。
接下来是压缩过程。
当活塞上行时，进气门关闭，而此时排气门仍然处于关闭状态。
活塞上行时，气缸容积逐渐变小，将进气气体压缩。
此时，空气的压力和温度逐渐增加。
然后是燃烧过程。
当活塞上行至顶点时，点火系统将火花产生器产生的火花引燃混合气体。
燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动。
燃烧过程需要在恰当的时间和位置点火，以提供最大的压力和动力。
最后是排气过程。
当活塞下行至底死点时，排气门打开，将燃烧产生的废气排出汽缸。
为了排气顺畅，活塞下行一定距离时，进气门打开，进气气体开始进入，形成排气过程。
此时，进气门和排气门相互协调，以保持正常的工作循环。
内燃机的总体构造包括气缸、活塞、曲轴、气门、点火系统等部分。
气缸是一个密闭的容器，用于容纳活塞和燃烧气体。
活塞是一个金属圆柱体，在气缸内的上下运动产生活塞推力。
曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞线性运动转换为旋转运动，并传递动力。
气门是控制气体进出的装置，包括进气门和排气门。
点火系统用于产生火花点燃燃料混合气体。
此外，内燃机的燃料供给系统、冷却系统和润滑系统也是其重要的组成部分。
燃料供给系统负责将燃料送入进气道，并与进入汽缸内的空气混合。
冷却系统通过循环冷却剂将发动机散热出来的热量带走，以维持发动机的适宜工作温度。
润滑系统则负责给发动机各个运动部件提供润滑剂，以减少摩擦和磨损。
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2、采用增压技术 3、汽油机稀燃—速燃技术：
稀燃可提高汽油机经济性和降低排放， 提高压缩比。
4．汽油机缸内喷射分层燃烧技术
内燃机的功率和扭矩都有所提高， 燃油消耗率下降。
5．柴油机采用直喷式燃烧系统
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10％-15％，是提高柴油 机经济性的有效措施。
6．提高柴油机燃油喷射压力：喷油压力目 前已达120—150MPa 7．排气后处理技术：可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8．采用代用燃料：以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
4．降低废气中有害排放和噪声
(二)内燃机技术的发展动向
1．电子技术的应用：
以微型计算机为中心的电子技术，在内燃机产 品设计研究、测试、制造方面均巳普遍应用，计算 机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机 辅助测试(CAT)、计算机辅助工艺设计(CAPP)技术 发展迅速。
柴油机采用电子技术优化控制喷油规律及喷 油量，控制预混合燃烧和扩散燃烧部分的燃油量， 提高柴油机的功率。
内燃机
铁道装备专业 中南大学机电工程学院
第一章 内燃机的总体构造 与工作原理
第一节 内燃机概述 第二节 内燃机的总体构造 第三节 内燃机的基本工作原理
重点：结构、工作原理 难点：工作原理
第一节 内燃机概述
一、内燃机的定义及其分类
（一）内燃机的定义
内燃机是通过在热功转换空间内部的燃烧过程将 燃料中的化学能转变为热能，并通过一定的机构使之 再转化为机械功的一种热力发动机(简称热机)。 （二）内燃机的分类
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。
二、内燃机的优缺点
（一）内燃机的优点：
1、热效率高；热效率高，即燃油消耗率低， 经济性好,尤其是柴油机，它是热效率最 高的热机，最高有效热效率巳达46％。
2、功率范围广；单机功率可从零点几千瓦 到上万千瓦，故适用范围大。
3、结构紧凑、质量轻、比质量较小、 便于移动。 4、起动迅速、操作简便，并能在起动后 很快达到全负荷运行。
（二）内燃机的缺点：
1、对燃料要求较高；高速内燃机一般使用汽 油或轻柴油作燃料，并且对燃料的清洁度 要求严格；在气缸内部难以使用固体燃料 或劣质燃料。
2、废气污染和噪声引起公害：由于内燃机已 广泛地应用在国民经济的各个领域中其产量 和保有量极大，对环境的污染也越来越严重。
3、结构较复杂，零部件加工精度要求较高。
5、按往复活塞式内燃机工作循环所需行程数：按照 完成一个工作循环(工作循环指把热能转变为机械功 的一系列连续过程)所需的行程数来分，有四冲程内 燃机和二冲程内燃机，汽车和工程机械用内燃机多 为四冲程内燃机；
6、按照进气状态分：有非增压式（进气压力小于 一个大气压）和增压式（进气压力大于一个大气压） 内燃机。
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--ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
1、按燃料分：有汽油机，柴油机，煤气机，乙醇 （酒精）机，天然气体、氢气燃料及多种燃料内 燃机等。
2、按着火方式分：有压缩着火(压燃式)和强制点火 (点燃式)内燃机。
3、按热功转换机构分：往复活塞式（汽车和工程 机械用内燃机最多），旋转活塞式、旋转叶片式和 喷气式内燃机。
4、按冷却方式分：有水冷式、风冷式和水冷风冷复 合式内燃机。汽车和工程机械用内燃机多数是水冷 风冷复合式。
Vh
πD2 4 10 6
S iL
5、内燃机的总排量VH：如内燃机有i个气缸，i个
气缸的工作容积的总和称为内燃机的总排量，用
VH表示，则
V H = V h ·i=
D 2
S 4 x10 6
·i ( L )
6、燃烧室容积Vc：当活塞在上止点时，活塞上方
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
行程s都以mm为单位，则以L（升）为单 位的气缸工作容积可用下式计算：
图1—2 示出内燃机 的基本机构， 它包括气缸、 气缸盖、活 塞、活塞销、 连杆、曲轴、 飞轮、曲轴 箱和进、排 气门等。
活塞可在气缸内上下往复运动。活塞 销穿过活塞和连杆的上端，使活塞和连杆 成为铰链似的连接。连杆下端套在曲轴弯 曲部分（俗称曲拐）的曲柄销(连杆轴颈) 上，也是铰链似的连接。
曲轴两端由曲轴箱上的轴承来支承， 曲轴可在轴承中转动。
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。