活塞式内燃机介绍-材料E121
内燃机简介
内燃机内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
内燃机的发展历史活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。
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。
全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。
海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。
世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。
活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力，但因火药燃烧难以控制而未获成功。
1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。
1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。
之后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。
直到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。
这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。
勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。
这台煤气机的热效率为4%左右。
英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。
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，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为156.7转/分，压缩比为2.66，热效率达到14％，运转平稳。
物理九年级内燃机知识点
物理九年级内燃机知识点内燃机是一种将燃料在内部燃烧产生能量的机械装置。
它是现代社会中最重要的动力来源之一，被广泛应用于汽车、发电机以及飞机等领域。
下面将介绍物理九年级中与内燃机相关的主要知识点。
一、内燃机的工作原理内燃机主要包括四个基本部分：进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
进气系统负责吸入空气和燃料混合物，压缩系统将混合物压缩至高压状态，燃烧系统点燃混合物，产生高温高压气体，最后通过排气系统释放燃烧产物。
二、燃烧原理内燃机主要通过燃料的燃烧来释放能量。
燃料与空气混合后，在高压状态下被点火，发生燃烧反应。
燃烧反应产生的热能将气体加热膨胀，从而驱动活塞工作。
利用连续的爆发和推动机械装置运动的过程，将热能转化为机械能。
三、燃烧反应和燃料在内燃机中，燃料主要是液体燃料（如汽油、柴油）或者气体燃料（如天然气、液化石油气）。
不同类型的燃料在燃烧过程中会有不同的反应特点和燃烧产物。
例如，柴油机燃料燃烧时会产生较多的氮氧化物和颗粒物，而汽油机燃料则会产生较多的碳氢化合物。
四、热力循环内燃机的工作过程可以通过热力循环来描述，常用的是奥托循环和迪塞尔循环。
奥托循环主要用于汽油机，其特点是在连续的四个行程中完成燃油的吸入、压缩、燃烧和排出。
而迪塞尔循环主要用于柴油机，其特点是在燃油被注入和压缩后点火燃烧。
五、效率和排放内燃机的效率是指输入输出能量的比值，通常以热效率和机械效率来衡量。
热效率是指燃料中释放的能量中转化为有效功的比例，机械效率则是指发动机输出功率与输入燃料能量之比。
此外，内燃机的排放问题也备受关注。
汽车尾气排放的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等对环境和健康造成重要影响。
六、内燃机的改进和发展为了提高内燃机的效率和减少排放，科学家和工程师进行了许多改进和创新。
一些改进措施包括采用高效燃烧技术、提高燃烧效率、减少摩擦和辐射损失等。
此外，还出现了混合动力汽车和电动汽车等新型动力系统，有效地解决了内燃机在能源利用和环境保护方面的问题。
活塞环的材料
活塞环的材料活塞环材料品种繁多、性能各异。
选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。
一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求；1在高温下具有足够高的机械强度；2 耐磨且摩擦系数小；3 不易产生粘着，容易磨合；4 加工方便，价格便宜。
这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。
目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。
常用的材料和性能见表2-1。
表2-1 活塞环常用材料及性能材料硬度弹性模量㎏/mm2许用应力（㎏）推荐使用范围工作应力安装应力灰铸铁合金铸铁亚共晶铸铁球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106HRB 98~108HRB 98~108HRB100~110HR30N68~72HRC 38~44HR30N59~679500095000110001550020000200002000025252840505050505580100100压缩环油环压缩环油环压缩环油环ISTIST OIL刮片环IST钢带衬环许用剪应力200㎏/mm2活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能：1 灰铸铁：其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。
含C:3.5-3.75% Si：2.2-2.75% Mn：0.6-0.8% P：0.3-0.8% S：小于0.10%。
含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。
2 合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。
其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。
3 球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-120㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。
活塞式内燃机工作原理
活塞式内燃机工作原理
活塞式内燃机的工作过程可分为压缩、燃烧、做功三个阶段。
压缩和燃烧是将燃料的化学能转变为机械能的过程，做功则是将机械能转化为内能的过程。
活塞式内燃机是以气体作燃料，通过火花塞点燃的。
气体在燃烧室内压缩，推动活塞下行并作功，同时将热能带到曲轴箱。
然后曲轴箱的热量传给连杆，使连杆带动曲轴旋转。
由于温度升高使曲轴旋转速度加快，因而推动活塞上行并作功。
由于燃料燃烧后会产生大量热量，若不能及时散发出去，将会使曲轴温度升高而变形。
为防止变形和磨损，必须定期更换润滑油或更换机油滤清器。
另外还需检查润滑油是否变质、是否需要添加新油等。
活塞式内燃机在运转时的主要特点是：转速高、负荷大、功率大。
随着转速的升高和负荷的增大，其动力特性曲线变化较大，而效率并不随之增高。
由于内燃机产生的热量大部分消耗在热损失上了，因此热效率一般低于30%。
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往复活塞式内燃机的工作原理
往复活塞式内燃机的工作原理今天咱来唠唠往复活塞式内燃机这个超酷的东西。
你看啊，往复活塞式内燃机就像是一个超级有活力的小世界。
它里面有好多部件，就像一群小伙伴，每个都有自己独特的任务呢。
先来说说气缸，这气缸啊，就像是一个小房间，活塞就在这个小房间里来回运动。
活塞呢，就像个勤劳的小工人，一刻不停地在气缸里跑来跑去。
这活塞啊，是个圆形的家伙，它的边缘和气缸的内壁贴合得可好了，就像两个亲密无间的好朋友紧紧挨在一起。
那活塞为啥会动呢？这就和燃料有关啦。
当我们把燃料和空气混合好送进气缸的时候，就像是给这个小房间送来了美味的食物。
然后呢，通过火花塞这个小火花制造器，就像划火柴一样，“哧”的一下，点燃了这个混合气体。
这时候啊，混合气体就像被点燃的小鞭炮一样，“轰”的一下就膨胀起来啦。
这个膨胀的力量可大了，就像有人在后面用力推活塞一样，活塞就被推着向下运动啦。
这一过程就像是一场小小的爆炸派对，热闹得很呢。
活塞向下运动的时候啊，可没闲着。
它通过一个连杆和曲轴相连。
这个连杆就像是一个传声筒，把活塞的运动传递给曲轴。
曲轴呢，就像个大转盘，在活塞的推动下开始转动起来。
这曲轴一转起来啊，就可以把这种转动的力量传递出去啦，比如说带动汽车的轮子转起来，让汽车跑起来。
但是啊，这还没完呢。
活塞被推到最下面之后，它可不能就待在那儿不动了。
这时候啊，排气门就打开了，就像打开了房间的窗户一样。
活塞又开始往上运动啦，把燃烧之后产生的废气给推出去，就像把房间里的垃圾清理出去一样。
这个过程就叫做排气冲程。
然后呢，进气门又打开了，新的燃料和空气混合体又被吸进气缸里，活塞又开始下一轮的运动啦。
就这么循环往复，内燃机就持续不断地工作着。
你想啊，这整个过程就像是一场有节奏的舞蹈。
活塞、气门、连杆、曲轴这些小伙伴们配合得可默契了。
每一个动作都恰到好处，缺了谁都不行。
就像我们在一个团队里，大家都有自己的角色，只有齐心协力，才能让这个内燃机正常运转，才能让汽车欢快地跑在路上，或者让机器欢快地工作起来呢。
人教版高中物理选修(2-2)《活塞式内燃机》ppt课件
2每一个工件循环都经历四 个冲程
3四个冲程中，只有做工冲 程对外做功，其余三个冲 程靠飞轮惯性完成 4一个工作冲程中，活塞往 复两次，飞轮转动两周。 做工一次。
4点火不同：汽油机属点燃式 点火，柴油机属压燃式点火
内燃机
定义： 将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压 燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一 种热机。内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、 起动性能好的特点。但是内燃机一般使用石油燃料，同时排 出的废气中含有害气体的成分较高。 广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发 动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、 喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。 活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料 和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生 高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆 机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。常见的 有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功 改变内能。
重点：汽油机的四个冲程工作过程 关键：辨别汽油机与柴油机构造 上的异同点
难点：理解汽油机与柴油机工作 过程的区别
1、汽油机与柴油机的构造
汽油机构造图
柴油机构造图
汽油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做工冲程
排气冲程
柴油机的工作原理吸气冲程 压冲程柴油机的工作原理2.内燃机的启动
内燃机不能自动启动。开 始运转时，要靠外力使飞 轮和曲轴转动起来。由曲 轴通过连杆带动活塞运动， 以后内燃机才能自己工作。
内燃机的应用
汽油机： 汽油机比较轻巧，常用在汽车，飞机和 小型农业机械上面 柴油机：
柴油机比较便宜，但柴油机比较笨重， 主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面
往复活塞式内燃机
基本内容
往复活塞式示意图往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞 通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。因此，当活塞在气缸内作往复 运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小， 如此循环不已。气缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在 气缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮 轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。通常称这种 结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零 件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。
1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180°曲轴转角，即曲轴每 旋转两周完成一个工作循环。
2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其 他三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。为了改善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴 上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。
当压缩过程终了时，高压柴油经喷油器喷入气缸，并自行着火燃烧。高温高压的燃烧气体推动活塞作功。当 活塞下移2/3行程时，排气门开启，废气经排气门排出。活塞继续下移，进气孔开启，来自扫气泵的空气经进气 孔进入气缸进行扫气。扫气过程将持续到活塞上移时将进气孔关闭为止。
汽油机与柴油机的比较
四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：
内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表 示。负荷率通常简称负荷。
航空活塞式发动机燃料简介
航空活塞式发动机燃料主要用于航空活塞式发动机，俗称“航空汽油”。
航空活塞式发动机与一般汽车发动机工作原理相同，只是功率大，自重轻一些，因而对航空汽油的质量要求和车用汽油有类似之处。
现在这种发动机只用于一些辅助机种，如直升机、通迅机、气象机等。
本文介绍了航空活塞式发动机燃料的品种牌号、加工工艺、性能要求与主要指标和使用中的注意事项等方面的基础知识，以期为油料专业初学者和相关专业工作人员提供帮助。
1 品种牌号和选用按国家标准GB1787-2008航空活塞式发动机燃料根据马达法辛烷值划分为三个品种牌号：75号、95号和100号航空活塞式发动机燃料。
目前，我军主要使用75号和95号航空活塞式发动机燃料[1]。
75号航空活塞式发动机燃料为无铅汽油，水白色。
95号航空活塞式发动机燃料为含铅汽油，其颜色为桔黄色。
航空活塞式发动机燃料主要区别是抗爆性不同。
重负荷、高速度的飞机应选用抗爆性好的航空活塞式发动机燃料；轻负荷、低速度的飞机，选用抗爆性稍低的航空活塞式发动机燃料。
因此，75号适用于轻负荷和低速度的汽化器式航空发动机，如初教-6飞机；95号适用于装有增压器的大型活塞式航空发动机，如运-5飞机[2]。
航空活塞式发动机燃料的代用，一般遵循抗爆性相等的原则。
如果在不得已条件下，要用低抗爆性航空活塞式发动机燃料代替高抗爆性的航空活塞式发动机燃料时，必须根据有关规定代用和遵守有关的使用注意事项。
2 组成与加工工艺航空活塞式发动机燃料是馏程范围在40~180 oC的石油馏分。
它是由航空基础汽油和高抗爆性组分、添加剂调和而成的。
其中航空基础汽油，是航空活塞式发动机燃料的基本组分，含量在50%以上。
由于航空活塞式发动机燃料要求有良好的抗爆性和安定性，可作为航空活塞式发动机燃料的基础油有：催化裂化汽油、加氢裂化汽油、催化重整汽油和抗爆性很好直馏汽油，而热裂化及焦化汽油由于安定性差则不能用。
高抗爆性调合组分有工业异辛烷、工业异戊烷、工业异丙苯、间对二甲苯等，添加剂为抗爆剂（四乙基铅）、抗氧剂（2，6-二叔丁基对甲酚）和滤光性染料。
内燃机简介
内燃机简介内燃机简介摘要内燃机的出现为汽车的发展提供了基础，给世界带来了现代物质文明。
本文简单介绍了内燃机的发展历程、常用工作指标、总体构造，以及内燃机的工作原理，使大家能对与我们生活有密切联系的内燃机有个初步认识。
内燃机是近代工业文明发展的产物，以其简单、经济取代了蒸汽机，通过科学家的不断研究，内燃机已经成为现代交通运输工具的主要动力。
关键词：内燃机，发展历史，工作指标，总体构造，工作原理一、绪论内燃机是热机的一种，能将燃料的化学能转化机械能。
一般的实现方式为，燃料与空气混合燃烧，产生热能，气体受热膨胀，通过机械装置转化为机械能对外做功。
内燃机有非常广泛的应用，汽车、船舶、飞机、火箭等的发动机基本都是内燃机，其最常见的例子即为车用汽油机与柴油机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
区别于外燃机，内燃机的燃烧气体同时也是工作介质，比如汽油机中，汽油燃烧后的气体直接推动活塞做功。
与此相对，燃料不作为工作介质的热机则称为外燃机，比如蒸汽机的工作介质（蒸汽）并不是燃料。
二、内燃机的发展历史活塞式内燃机起源于荷兰物理学家惠更斯用火药爆炸获取动力的研究，但因火药燃烧难以控制而未获成功。
1801年，法国化学家菲利浦·勒本研制成以煤气和氢气为燃料的内燃机。
1824年，卡诺（Sadi Camot）发表了热力机的基本理论——卡诺原理。
之后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。
直到1860年，法国的莱诺伊尔（Lenoir）模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机，从而结束了只有外燃机——蒸汽机作为动力机构的历史，开始了以内燃机为主的动力机械及工程时代。
Lenoir的煤气机运转平稳,但由于没有压缩过程,其热效率仅有4%左右。
1862年，法国科学家罗沙（Beau De Rochse）对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出了等容燃烧的四冲程循环工作原理，这是一次认识上的飞跃，一直沿用至今。
内燃机原理和构造.完整版PPT资料
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二冲程柴油工作原理
如果在两个冲程里完成进气、压缩、做功 、排气这些循环动作，就叫二冲程，相应 的内燃机叫二冲程内燃机.
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柴油机工作原理
第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。 当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中 还留有一些废气。 当曲轴旋转时，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时 ，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。 随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大： 造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空 气就不断地充入气缸。 当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很 高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量 ，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上 行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
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柴油机工作原理
四. 排气冲程 第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排 出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。 当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞 在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废 气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲 程开始时，气缸内的气体压力比大气压力高0.025— 0.035MPa，其温度Tb＝725～925K。为了减少排气时活 塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打 开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速 下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上 行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净 ，排气阀在上止点以后才关闭。
影响：喷油提前角的大小对柴油机影响极大，若 其过大，将导致发动机工作粗暴；过小，最高压 力和热效率下降，排气管冒白烟。最佳喷油提前 角：即在转速和供油量一定的条件下，能获得最 大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。供油量 越大，转速越高，则最佳喷油提前角越大；最佳 喷油提前角还与发动机的结构有关
活塞环常用的三种合金铸铁材料性能分析比较
愈 适 合 用 作 高 转 速 或 大 马 力 柴 油 机 第 一 道 气 环 ． 别 是 汽 缸 套 和环 槽 磨 损 较 大 者 ． 宜 特 更
选 用 Ｅ值 较 大 的材 料 。 由于 蠕 铁 有 更 好 的 综 合使 用 性 能 ， 铁 材 料 更应 优 先 选 用 。 蠕
内 燃 机 与 配 件
８５ ００－１１ ０ ０ ００ ０
≥ １ ００ ３ ００
≥ １０ ０ ５ ００
弹性 模 量 是金 属材 料对 弹性 变 形 的 抗 力 。 其 值 大 小 主 要 取 决 于 石 墨 的形 态 、 量 、 小 数 大
弹 性 模 量
３
及分布 ， 受基 体 影 响 较 小 。 Ｅ值 愈 大 ， 愈有 利 于 ： １能 在 自南 张 口较小 情 况 下更 易 获 得 密 （）
序 号 性 能 指 标 片状 石 墨 合 金 铸 铁
ＨＲＢ９ －１ ５ ０８ ＨＢ２ －３ ０ ００ ０
蠕状 石 墨 合金 铸 铁
Ｈ ＲＢ９８ ０ －１１
球 状 石 墨 合 金 铸铁
ＨＲＢ１ ０－ｌ ０ ０ ｌ
ＨＢ２ ０— ００ ３ ３
铸 铁 材 料 的 硬 度决 定 于 基 体 ， 受制 于石 墨 。 塞 环 的硬 度 越 高 ， 塞 环本 身越 耐磨 。 涎 活 活 但
铸 铁 材 料 ６ 主 要 决 定 与 石 墨 的 形 状 、 小 、 量 和分 布 ， 次 是 基 体 组 织 。球 铁 的 ６ 虽 大 数 其 抗 弯 强 度
２
高 ， 铁 次之 ， 铁 最差 ， 大 者 ， 能 承受 使 其 破 坏 的 外 力 愈 大 。从 强 度 出 发 ， 乎 以 蠕 片 ６愈 环 似 球 铁 材 料 作 高 转 数 大 马 力 柴 油 机 的第 一 道 气 环 较 好 。 由 于球 铁 环 在 外 围 镀 铬 层 磨 掉 露
活塞式内燃机的工作循环
活塞式内燃机的工作循环
活塞式内燃机的工作循环是指活塞在汽缸内做往复运动所经历的四个基本过程：进气、压缩、爆燃和排气。
这个循环通常被称为"四冲程循环"，其中每个冲程代表一个过程。
1.进气冲程：活塞向下运动，汽缸容积增大，气门开启，进气门打开，燃油由喷油系统从进气道或汽缸壁喷入，与空气混合后形成可燃混合气体。
当活塞达到下止点时，进气门关闭。
2.压缩冲程：活塞向上运动，汽缸容积减小，进气和排气门都关闭，汽缸内混合气体被压缩，使其压力和温度升高。
这个过程将气体压缩到达到燃烧所需的压力。
3.爆燃冲程：当活塞接近上止点时，点火系统触发火花塞产生火花，点燃压缩混合气体，发生燃烧。
燃烧产生高压和高温气体，推动活塞向下运动。
4.排气冲程：当活塞到达下止点时，废气排出。
这时排气门打开，废气通过排气道和排气管释放到外部环境。
当活塞到达上止点时，排气门关闭，进入下一个循环的进气冲程。
这个四冲程的工作循环被广泛应用于汽车、摩托车和其他内燃机设备，以转化燃料的化学能为机械能。
工程热力学与传热学-§6-2 活塞式内燃机循环
4）排气冲程5-0：活塞到下死点5时，排气阀打开，部分废 气排出，而活塞移动极微，接近定容降压过程。活塞开始上 行，将气缸中剩余气体排出，完成一个实际循环。
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§6-2 活塞式内燃机循环
(2)活塞式内燃机理想循环
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§6-2 活塞式内燃机循环
活塞式内燃机理想混合加热循环（萨巴德循环）
1－2：可逆绝热压缩过程； 2－3：可逆定容加热过程； 3－4：可逆定压加热过程； 4－5：可逆绝热膨胀； 5－1：可逆定容放热过程。
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§6-2 活塞式内燃机循环
2. 活塞式内燃机理想循环分析
为了说明内燃机的工作过程对循环热效率的影响， 引入下列内燃机的特性参数： 压缩比：
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第六章小结
(1) 掌握朗肯循环的工作过程。 (2) 了解朗肯循环效率的影响因素及提高循环效率的途径。 (3) 了解活塞式内燃机的循环工作过程、三种理想循环的构成 及影响循环热效率的主要因素。
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作业 P150-151 习题 6-5、9、12、13
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（2） 定容加热循环 （奥图Otto循环)
定压预胀比： 汽油机和煤气机的理想循环 循环热效率：
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§6-2 活塞式内燃机循环
（3）定压加热循环 （狄塞尔循环)
定容升压比： 循环热效率： 早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。
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§6-2 活塞式内燃机循环
3. 影响内燃机理想循环热效率的主要因素 （1） 压缩比 的影响
§6-2 活塞式内燃机循环
§6-2 活塞式内燃机循环
气体动力循环分类：
活塞式：汽车，摩托，小型轮船 按结构
往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语
往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语一、基本结构往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。
在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。
因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。
同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。
气缸的顶端用气缸盖封闭。
在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。
通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。
进、排气门的开闭由凸轮轴控制。
凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。
进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。
通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。
现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。
构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。
二、基本术语1. 工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。
周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。
2. 上、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。
在上、下止点处，活塞的运动速度为零.3. 活塞行程上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。
曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。
显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。
对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S＝2R4. 气缸工作容积上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。
5. 内燃机排量内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。
6. 燃烧室容积活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。
7. 气缸总容积气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。
内燃机的组成部件和名称
内燃机的组成部件和名称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。
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。
曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功，通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。
飞轮能储存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲轴旋转均匀。
为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动，在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。
气缸盖中有进气道和排气道，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轴上的进、排气凸轮，通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的，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。
内燃机ppt课件
只需看打开了哪个气门。
◆识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的
前提下，只需看活塞的运动方向。活塞向上运动为压
缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。
◆做功冲程的最明显标志是火花塞点火。
感悟新知
知2－练
例2 [中考·邵阳] 如图2 是四冲程汽油机其中一个冲程的 工作示意图，它表示的是( ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
2. 活塞式内燃机的工作原理 汽油、柴油等燃料与空气混合， 如果遇到火花或遇到高温达到着火点，就会发生燃烧。 在活塞式内燃机里，这样的燃烧是在汽缸内进行的。汽 缸内的每次燃烧，都会生成高温高压的燃气，推动活塞 做功，而活塞通过连杆、曲轴与飞轮相连，从而使活塞 的移动带动飞轮转动。
感悟新知
知1－讲
3. 活塞式内燃机的种类 常见的活塞式内燃机有汽油机和柴 油机两种，以汽油为燃料的是汽油机，以柴油为燃料的 是柴油机。
感悟新知
知3－练
解析：柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中， 汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的 是空气，故A 错误；
特别提醒 汽油机和柴油机都属于内燃机，但它们
的结构、吸气冲程时吸入的工作物质、压缩 冲程时的压缩程度及点火方式等都有所不同。
感悟新知
知3－练
汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是压燃式点火 的，故B 错误；燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保 持不变，故C 错误；压缩冲程中，活塞压缩气体，对 气体做功，气体的内能变大，故D 正确。
感悟新知
总结归纳 火箭发动机也是热机的一种，其工作原理是：
知4－讲
课堂小结
常见的活塞 式内燃机
内燃机
柴油机 汽油机
结构 工作过程 相同点和不同点
工程热力学与传热学_活塞式内燃机循环
热效率计算及分析
q51 q2 t 1 1 q1 q2 3 q3 4 Cv (T5 T1 ) 1 Cv (T3 T2 ) C P (T4 T3 ) T5 T1 1(T3 T2 ) k (T4 T3 )
混合加热循环参数计算及参数关系
压缩比compressionratio定容增压比pressureratio定压预胀比cutoffratio1压力升高比预账比不变压缩比升高t升高三定容加热理想循环ottocycle循环热效率压缩比升高升高四定压加热理想循环dieselcycle热效率计算及分析循环热效率活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较一压缩比相同吸热量相同时的比较二循环pmaxmax相同时的比较
循环热效率
t 1
1
1
k 1
1 ( 1) k ( 1)
k
1
k 1
（预账比ρ =1）
压缩比ε 升高，η t升高
四、定压加热理想循环(Diesel cycle)
v1 v2 v3 v2
热效率计算及分析
循环热效率
t 1
1
1
T2 v1 k 1 v1 k 1 ( ) T2 T1 ( ) T1 k 1 T1 v2 v2 P3 T3 T2 T2 T1 k 1 P2 v4 T4 T3 T3 T1 k 1 v3
压缩比ε =v1/v2 压力升高比λ =P3/P2体积大，重量重，热效率低； • 内燃机结构紧凑、用水量少、操作方便、启动迅 速、热效率高，体积小，重量轻，便于移动;
1860’s，活塞式内燃机问世, 后广泛应用于 全 世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机 械、小型移动电站和战车等；海上商船、内河船舶 和常规舰艇，某些小型飞机也都由内燃机来推进。 世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位。
九年级物理内燃机知识点
九年级物理内燃机知识点
九年级物理内燃机的知识点包括以下内容：
1. 内燃机的基本原理：内燃机通过燃烧燃料产生高温高压气体，利用气体膨胀推动活
塞运动，从而做功。
一般包括四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
2. 内燃机的组成部分：内燃机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气和排气系统、点
火系统以及冷却系统等部分组成。
3. 四冲程往复式内燃机：四冲程往复式内燃机包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和
排气冲程。
进气冲程进气门打开，活塞向下运动，气缸内充满混合气；压缩冲程进气
门关闭，活塞向上运动，将混合气压缩；燃烧冲程点火后，混合气燃烧膨胀，推动活
塞向下运动；排气冲程排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。
4. 内燃机的燃料：常用的内燃机燃料有汽油和柴油。
汽油为轻质油品，在较低温度下
易挥发燃烧；柴油为重质油品，相对汽油燃点较高。
5. 点火系统：点火系统用于在燃烧室中提供电火花，点燃混合气。
包括点火塞、点火
线圈、分电器、蓄电池等组成。
6. 排气系统：排气系统用于将燃烧后的废气排出，包括排气管、消声器等。
7. 冷却系统：冷却系统用于保持发动机温度适宜，防止过热。
一般采用循环冷却方式，通过水泵将冷却液流动起来，带走发动机产生的热量。
8. 发动机效率：发动机的效率指的是发动机输出的功的比例。
理论上，发动机效率可
以达到百分之四十左右，但实际上常常小于这个值。
以上是九年级物理内燃机的一些基本知识点，希望对你有所帮助。
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增大初始膨胀比
增大绝热系数
增大升压比
（一）提高压缩比可以提高工质的最 高温度，扩大了循环的温度 阶梯，增 加了内燃机的膨胀比，从而提高了热 效率，但提 高率随着压缩比的不断增 大而逐渐降低。 （二）增大压力升高比可以增加混合 加热循环中等容部分的加热 量，提高 了热量利用率，因而可使热效率提高 。 （三）增大初始膨胀比，可以提高循 环平均压力，但由于等压部 分加热量 的增加，导致循环热效率随之降低， 因为这部分 热量是在膨胀比不断降低 的情况下加入的，做功能力下降。 （四）增大绝热系数也可以提高热效 率。
2018/6/14
二冲程汽油机工作原理
第一行程：压缩/进气
第二行程：燃烧/排气
二冲程内燃机的工 作循环是在两个活塞行程 即曲轴旋转一周的时间内 完成的。在四冲程内燃机 中，常把排气过程和进气 过程合称为换气过程。在 二冲程内燃机中换气过程 是指废气从气缸内被新气 扫除并取代的过程。这两 种内燃机工作循环的不同 之处主要在于换气过程。
基本构成
内燃机的工作腔称作气缸，气缸内 表面为圆柱形。在气缸内作往复运 动的活塞通过活塞销与连杆的一端 铰接，连杆的另一端则与曲轴相连 ，构成曲柄连杆机构。当活塞在气 缸内作往复运动时，连杆便推动曲 轴旋转。同时，工作腔的容积不断 的由最小变到最大，再由最大变到 最小。气缸的顶端用气缸盖封闭。 在气缸盖上装有进气门和排气门， 进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在 气缸顶端的。通过进、排气门的开 闭实现向气缸内充气和向气缸外排 气。进、排气门的开闭由凸轮轴控 制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿 轮或链条驱动。
2018/6/14
活塞式内燃机提高效率的策略
提 高 失
2018/6/14
THANKS!
2018/6/14
柴油机的总体结构
曲柄连杆机构 配气机构 燃料供给系统 润滑系统
曲柄连杆机构主要由活塞组、连杆组、曲轴飞轮 组组成。它是柴油机运动和动力传递的核心，即 通过连杆实现活塞在气缸中的往复运动与曲轴旋 转运动的有机联系，将活塞的推力转变为曲轴的 转矩，达到运动和动力输出的目的。 配气机构主要由气门组、气门传动组和气门驱动 组等组成。它严格按照柴油机既定工作循环的要 求，通过气门的“早开迟闭”，将干净的新鲜空 气尽可能多的适时充入气缸，并及时将废气从气 燃料供给系统包括低压油路和高压油路两部分。 缸中排出。 它们根据柴油机工作循环需要和工作负荷变化， 将清洁的高压柴油适时适量地供给喷油器，喷油 器又使柴油以雾状喷入燃烧室，继而与气缸内的 压缩空气得以混合并燃烧。 润滑系统一般由机油泵、机油滤清器、限压阀、 润滑油道、机油冷却器和油底壳等组成。其功能 是将润滑油压送到相对运动零件的摩擦表面，达 到减少摩擦阻力，减轻零件磨损，清洗运动零件 表面磨屑和冷却、减振、防锈等综合效果。 冷却系统主要由水泵、节温器、散热器、循环水 套、分水管和风扇及机油散热器等组成。它使受 热零件多余热量得以散发，保证柴油机工作温度 不致过高或过低。 起动系统是借助外力使静止的柴油机起动并转入 自行运转。利用电动机起动时，包括蓄电池、电 起动机、传动装置和起动安钮等；利用辅助发动 机起动时，包括起动发动机、传动机构和操纵机 构等。
1-油底壳 2-曲轴带轮 3-曲轴 4-连杆 5水泵带轮 6-水泵 7-活塞 8-气缸盖 9-加 机油盖 10-火花塞 11-气缸体 12-飞轮
汽油机的总体结构
13-发电机 14-排气管 15-排气凸轮轴 16-气门 17-气门弹簧 18-进气凸轮轴 19-空气滤清器 20-节气门 21-分电器 22-机油滤清器 23-机油泵 24-集滤器
汽油机的燃料供给系统
现代的燃料供给系统主要由燃 油供给系统，空气供给系统和电子 控制系统组成。其中，燃油供给系 统包括汽油箱、电动汽油泵、汽油 滤清器、汽油压力调节器、喷油器 、冷起动喷油器和汽油压力缓冲器 等。 基于电子控制燃油喷射装置的 应用，显著提高了汽油机的动力性 和经济性 ，并大大降低了废气中的 有害排放物。此外，汽油喷射燃油 供给系统还具有结构紧凑、可靠性 高、耗电量少、响应性好、成本低 廉等优点，它已成功的取代了化油 器式燃油供给系统，并逐步得以广 泛应用。
（3）作功冲程
压缩冲程结束时，气缸 盖上的火花塞产生电火 花，点燃混合气，火焰 迅速传遍燃烧室，放出 大量热。燃烧气体的体 积急剧膨胀，压力和温 度迅速升高。在气体压 力的作用下，活塞由上 止点移至下止点，并通 过连杆推动曲轴旋转作 功。这时，进、排气门 仍旧关闭。
（4）排气冲程
排气冲程开始，排气 门开启，进气门关闭 ，曲轴通过连杆带动 活塞由下止点移至上 止点，废气在自身余 压和活塞的推动下， 经排气门排出气缸。 当活塞到达上止点时 ，排气结束，排气门 关闭。
活塞式内燃机介绍
——材料E121
往复活塞式内燃机
分类与 机组框架
典型机组 的结构
汽油机 工作原理
提高效率 的策略
活塞式内燃机的分类
按着火方式
•单缸内燃机 •多缸内燃机
•液体燃料发动机 •气体燃料发动机
•压燃式发动机 •点燃式发动机
•四冲程发动机 •二冲程发动机
活塞式内燃机的机组框架
四冲程剖面图
四冲程汽油机工作原理
（1）进气冲程
活塞在曲轴的带动下 由上止点移至下止点 。此时排气门关闭， 进气门开启。气缸容 积增大，形成一定的 真空度。空气和汽油 的混合物通过进气门 被吸入气缸，并在气 缸内进一步混合形成 可燃混合气。
（2）压缩冲程
进气冲程结束后，曲 轴继续带动活塞由下 止点移至上止点。这 时，进、排气门均关 闭。随着活塞移动， 气缸容积不断减小， 气缸内的混合气被压 缩，其压力和温度同 时升高。
2018/6/14
两种冲程汽油机工作原理比较图
二冲程
四冲程
活塞式内燃机提高效率的策略
内燃机的实际热力循环由多个复杂过程所组成。 伴随 着一系列不可逆损失，难以准确描述。 对其进行简化、抽象和概括，将实际过程化为理想可逆 循环，该循环称为混合加热循环，又称萨巴德循环。
2018/6/14
由内燃机的理想循环模型得出的提高热效率的方法：
立式6缸往复四 行程压燃式 柴油机示意图
冷却系统 起动系统
柴油机的总体结构
柴油机气缸内燃油燃 烧前最高温度可达773～ 973K，大大超过柴油的自 燃温度473～673K。所以 柴油喷入气缸后，能够在 很短的时间内与空气混合 后自行着火燃烧，不需要 点火装置。
汽油机的总体结构
汽油机通常由两大机构五大系统 等构成。其曲柄连杆机构、配气 机构、润滑系统、冷却系统和起 动系统的构成与柴油机类似。但 是汽油机燃料供给系统与柴油机 差别较大，且汽油机还设有点火 系统。
汽油机的点火系统
汽油机其时缸内温度为573～ 673K（300～400℃），低于汽油的 自燃温度，不能自行着火燃烧。因而 ，为了保证其顺利燃烧膨胀作功，需 要在燃烧室内设置火花塞，用电火花 引燃。通常，我们称能够按时在火花 塞电极间产生电火花的全部装置为汽 油机的点火系统。
汽油机点火系统的功用：按汽 油机各缸的点火顺序和一定的提前量 ，及时供给火花塞足够的高压电，使 其两级间产生足够强烈的电火花，保 证顺利点燃混合气并膨胀作功。