1、内燃机的工作原理和总体构造
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。
工程机械内燃机讲解
第一节 概述
四、内燃机的基本术语
解： （1）每缸工作容积：
Vs
D2 4
S
3.14 9.22 9.2 103 0.611(L)
4
（2）燃烧室容积：
∵
Vt Vs Vcc Vs 1
Vcc
Vcc
Vcc
∴
Vcc
Vs
1
0.611 6 1
0.122(L)
旋转活塞式内燃机：通过活塞的旋转运动将热能 转换成机械功。最大优点是零件少，体积小，重 量轻。但密封性问题很难解决。
6
第一节 概述
往复活塞式
旋转活塞式
7
第一节 概述
燃气轮机 ：以连续流动的气体为工质带动叶轮高 速旋转，热能转换成机械功。 是一种旋转叶轮式 热力发动机。
喷气式发动机 ：燃料在发动机中心部位燃烧，将 气流排出尾部。
（1）热效率高。 （2）体积小，重量轻。 （3）机动性能好。 （4）转速和功率范围广。
内燃机的主要缺点：
（1）对燃料要求高 。 （2）噪声和废气污染严重 。
10
第一节 概述
二、内燃机的总体构造
（1）曲柄连杆机构 （2）配气机构 （3）燃料供给系统 （4）汽油机点火系统 （5）润滑系统 （6）冷却系统 （7）起动系统
工程机械内燃机
参考资料：
《内燃机构造与原理》，主编：孙建新，出 版社：人民交通出版社，2004。 《汽车构造》上册，主编：陈家瑞，出版社： 人民交通出版社，2002。 《内燃机学》，主编：周龙保，出版社：机 械工业出版社，2006。 网络资源。
1
工程机械内燃机
第一章 内燃机基本工作原理
2
第一章 内燃机基本构造和原理
（5）气缸工作容积：活塞从一个止点运动到另一个止点所 扫过的容积。一般用Vh表示： Vh= πD2· S ×10-6/4 （L） 式中：D－气缸直径，单位mm；
S－活塞行程，单位mm；
（6）燃烧室容积：活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的 容积。一般用Vc表示。 （7）气缸总容积：活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的 容积。一般用Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积 和燃烧室容积之和，即Va＝Vc＋Vh。
（8）发动机排量：多缸发动机的各气缸工作容积的总和。 一般用VL表示： VL = Vh × i 式中：Vh－气缸工作容积； i － 气缸数目。
（9）压缩比：是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值， 即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。 ε= Va / Vc 式中：Va － 气缸总容积； Vh － 气缸工作容积；Vc － 燃烧室 容积； （10）工作循环：包括进气、压缩、作功和排气过程，即 完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
二、四冲程柴油机的工作原理
四行程柴油机和四行程汽油机的工作过 程相同，每一个工作循环同样包括进气、 压缩、作功和排气四个行程，由于柴油 机使用的燃料是柴油，粘度大，不易蒸 发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、 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。
喷油器
进气门
排气门
纯空气
喷油泵
第一章 内燃机基本构造与原理
发动机：是将其它形式的能量转化为机械能的 机器。 热力发动机：将热能转化为机械能的机器。 热力发动机包括内燃机和外燃机。 内燃机：分为活塞式内燃机和燃气轮机。 活塞式内燃机：分为往复和旋转活塞式内燃 机。
第一节 内燃机的分类
活塞式内燃机的分类 1、按燃料分类：汽油发动机和柴油发动机 2、按冲程分类：四冲程发动机和二冲程发动机 3、按冷却方式分类：水冷发动机和风冷发动机 4、按气缸数目分类：单缸发动机和多缸发动机 5、按进气方式：增压和非增压 6、按点火方式：压燃和点燃 7、按转速：高速和低速 8、按气缸排列方式:立式、卧式、V型、对置式 9、按用途：汽车、拖拉机、船用和工程机械用
第三章 内燃机的机械构造
承载
支撑各另部件运动 承受燃气压力
主要作用
密封 防尘
润滑油密封 冷却水密封 燃气密封
一、气缸体
气缸体是整个发动机的基础件，发动机上各零、 部件均安装在气缸体上，其上部装有气缸盖，其下 部装有油底壳，其内部装有曲柄连杆机构和配气机 构。此外，气缸体上有着复杂的冷却水通道及润滑 气缸套 油通道，以保证发动机冷却及润滑的正常进行。为 使各部件能可靠、牢固地连接在气缸体上，其上还 主轴承盖 有着诸多大小各异的螺栓孔。
第三章 内燃机的机械构造
第一节 第二节 第三节 第四节 内燃机总体构造▲ 内燃机的气缸体、气缸盖及油底壳▲ 内燃机的曲柄连杆机构▲ 内燃机的配气机构▲
第一节 内燃机总体构造
发动机包括： ①机体、气缸盖、油底壳；曲柄连杆机构 及配气机构等机械部件。 ②实现冷却、润滑、燃油供给、点火及启 动等功能的辅助机构及系统。
①进气门打开的提前角α＝10˙～30˙，即在曲轴转到上 进气门提前打开 止点前α˙，进气门就开始打开。 ②进气门关闭的滞后角β＝40˙～80˙，即曲轴转过下止 点后β˙角，进气门才开始关闭。
排气门滞后关闭 ③排气门提前开启角γ＝40˙～80˙，排气门在曲拐转到 下止点前γ˙角，即开始打开。
④排气门关闭的延迟角δ＝10˙～30˙，排气门在曲拐转 过下止点后δ˙角，才开始关闭。
点火顺序说明图
点火顺序1-5-3-6-2-4
六缸机工作循环表
第三章课后思考题
1、发动机由哪些机械部件及辅助系统组成？ 2、曲柄连杆机构由哪些部件组成，各自的主要作用如何？ 3、配气机构由哪些部件组成，其各部件的作用如何？ 4、何为配气相位？配气相位包括哪些内容，其主要作用 如何？ 5、何为点火间隔角？四缸发动机及六缸发动机的点火间 隔角应分别是多少度？ 6、多缸发动机的点火顺序是如何确定的？四缸发动机及 六缸发动机的点火顺序是怎样排列的，试分别绘出工 作循环表？
内燃机的构造和工作原理
三、柴油机的构造
内燃机的基本构成
骨架
机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
五大系统
进排气系统 燃料供给系统 润滑系统 冷却系统 起动系统
外部结构：
张紧轮 节温器 油标尺 水泵
加机油口
进气管 柴油滤清器 充电发 电机
1、润滑： 将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面，形成润滑油膜，减小零件的摩擦、磨 损和功率消耗。 2、清洁 ： 发动机工作时，不可避免地要产生金属磨屑，空气所带入的尘埃及燃烧所产生 的固体杂质等。这些颗粒若进入零件的工作表面，就会形成磨料，大大加剧零件 的磨损。而润滑系通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来，带回到曲 轴箱。在这里，大的颗粒沉到油底壳底部，小的颗粒被机油滤清器滤出，从而起 到清洁的作用。 3、冷却 ： 由于运动零件的摩擦和混合气的燃烧，使某些零件产生较高的温度。而润滑油 流经零件表面时可吸收其热量并将部分热量带回到油底壳散入大气中，起到冷却 作用。 4、密封 发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油膜，减少了气体的泄漏 ，保证气缸的应有压力，起到了密封作用。 5、防蚀 由于润滑油粘附在零件表面上，避免了零件与水、空气、燃气等的直接接触，起 到了防止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀的作用。 6、减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震 缓冲作用。
起动机
喷油泵总成 飞轮壳 油底壳
风扇
起吊环 空压机 厂牌 放水阀 机油冷却器 机油滤清器 涡轮增 压器
• 机体是发动机的骨架，用于安装和支撑发动机各总成零部件，由气 缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
气缸盖
气缸垫
汽车拖拉机学第二册底盘构造与车辆理论 李玖哲第1章 发动机总体构造和工作原理
排气门关闭
上 止
P点
下 止 点
c
大气压力线 r a
示功图
V
c、作功行程
作功终了：温度 1500~1700 K， 压 力300~500 kPa
进气门关闭
作功行程
瞬时最高：温度
活
2200~2800 K， 压力
塞
3~5MPa
排气门关闭
上 止
Z
P点
c
大气压力线 r
示功图
下 止 点
b a V
d、排气行程
进气门关闭
柴油是在压缩过程活塞接近上止点前将柴油喷入汽缸，从喷油开始到活 塞到达上止点时的曲轴转角,称为喷油提前角。
一般点火（喷油）提前角为(10°~35°)
4.二冲程汽油机工作原理
压缩混合气
排气孔
点火燃烧
火花塞
扫气孔
进气孔
进气
排气
5.二冲程柴油机工作原理
扫气泵
压缩
喷油器
空 气
换气
排气门
燃烧
思考
二冲程发动机与四 冲程发动机相比， 有何优点？
四、燃油供给系
1、组成：主要包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、喷油器、空气滤清 器，进气管、排气管，排气消声器等。
2、作用：把汽油和空气混合成 合适的可燃混合气供入气缸， 以供燃烧，并将燃烧生成的废 气排出发动机。
五、点火系
1、组成：主要包括供给低压电流的蓄电池和发电机；将低压电流变成高 压电流的断电器（与分电装置等组合成为分电器）和点火线圈，把高压电 流按规定时刻通过分电装置通到各气缸的火花塞等。
2、作用：是将润滑油供给作相对 运动的零件以减少它们之间的摩 擦阻力，减轻机件的磨损，并部 分的冷却摩擦零件，清洗摩擦表 面。
内燃机原理课件
•
pb=0.3~0.5MPa；Tb=1500 ~ 1700K
4. 排气过程
• 作用：排出气缸中燃烧后的废气，以便充入可 燃混合气。
• 实现：排气门开启，进气门保持关闭，活塞由 下止点向上止点移动排出废气。
• 主要参数：pr=0.105~0.12MPa；Tr=900 ~ 1100K • 残余废气占进入气缸的新鲜混合气质量比例
• 3．提高内燃机的可靠性和耐久性。 • 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。 • 2 ．采用增压技术。 • 3．汽油机稀燃—速燃技术。 • 4．汽油机缸内喷射分层燃烧技术。 • 5．柴油机采用直喷式燃烧系统。 • 6 ．提高柴油机燃油喷射压力。 • 7．排气后处理技术。 • 8．采用代用燃料。
燃机
• 5．进气状态：非增压式和增压式。 • 6．气缸布置形式：直列式、V形、卧式、对置式。 • 7．用途：汽车用、工程机械用、农用、拖拉机用、
发电用、机车用、船舶用、坦克用等。
• 8．转速：高速、中速和低速； • 9 ．气缸数：有单缸、双缸、多缸内燃机。
二、内燃机的优缺点
• 优点： • 1．热效率高，即燃油消耗率低，经济性好，
2．压缩过程
• 作用：在燃烧前将混合气压缩，使其容积缩小， 密度增大，温度升高，在燃烧过程迅速燃烧以 产生较大的压力，使发动机发出较大的功率。
• 实现：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。
• 主要参数：pc=0.85~2MPa；Tc=600 ~ 700K
• 工作条件：受力复杂， 受气体爆发压力、螺栓 预紧力、往复惯性力、 旋转惯性力、倾倒力矩 作用。
• 要求：强度、刚度大， 结构紧凑。
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(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)：
内燃机的构造和工作原理
内燃机的构造和工作原理内燃机是一种能够将化学能转化为机械能的热机。
在内燃机中，燃料在燃烧过程中释放能量，并通过往复循环过程转化为连续运动。
内燃机通常采用往复活塞式结构，包括气缸、活塞、连杆和曲轴等重要部件。
1.气缸：内燃机通常有一个或多个气缸，气缸壁内部光滑，充当活塞运动的导向面。
气缸通常用铸铁或铝合金制成。
2.活塞：活塞是内燃机的运动部件，通常是一个柱状或圆柱形的零件，位于气缸内。
活塞上下运动在曲轴的驱动下完成，将压力转化为机械能。
3.曲轴：曲轴是内燃机的核心组成部分，将来自活塞和连杆的往复运动转化为旋转运动。
曲轴通过连杆和活塞连接并驱动机械装置，将发动机的功率传递到外部。
4.连杆：连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
连杆连接着活塞与曲轴，通过摇杆机构使活塞的上下运动转变为曲轴的回转运动。
5.气门：气门是内燃机进、排气的关键部件。
气门通过气门弹簧和凸轮机构控制开关，使燃烧室与气缸通道正确连接，完成进、排气过程。
内燃机的工作原理如下：1.进气冲程：活塞下行，气缸内压力下降，气门打开，油气混合物通过进气道进入燃烧室。
同时，曲轴带动连杆将活塞向下推动。
2.压缩冲程：活塞上行，气门关闭，气缸内油气混合物被压缩，并使混合物中的燃料、空气更加充分混合并增加压力。
曲轴再次带动连杆将活塞向上推动，使体积变小。
3.燃烧冲程：当活塞达到最高点时，燃油喷射器向燃烧室喷射燃料，与空气形成可燃混合气体，然后通过火花塞产生的火花点燃混合气体。
燃烧产生的高温高压气体将活塞向下推动，曲轴再次带动连杆。
4.排气冲程：活塞再次向上移动，气门打开，废气通过排气道排出，气缸内压力下降。
曲轴带动连杆将活塞向上推动。
以上四个冲程完成一个完整的循环，并将化学能转换为机械能，推动发动机的运转。
总体而言，内燃机通过不断重复的往复运动将燃料在燃烧室内燃烧，释放出的能量转化为机械能，驱动发动机的运动。
内燃机在现代交通运输、工业生产和家庭用途中得到广泛应用。
汽油发动机总体构造
汽油发动机总体构造
汽油发动机是一种内燃机，其总体构造通常由以下几个部分组成：
1. 曲柄连杆机构：曲柄连杆机构是发动机的核心部件，它将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而驱动汽车的运动。
曲柄和连杆分别连接活塞和缸体，使活塞在气缸内上下运动。
2. 配气机构：配气机构负责控制发动机进气和排气的时间和方式。
它通常由气门、凸轮轴、气门弹簧、气门座圈等组成。
3. 燃料供给系统：燃料供给系统负责向发动机提供燃料。
它包括燃油泵、燃油滤清器、喷油嘴、燃油压力调节器等部件。
4. 润滑系统：润滑系统负责向发动机各个部件提供润滑油，以减少摩擦和磨损。
它包括油底壳、油泵、油滤器、油压开关等部件。
5. 冷却系统：冷却系统负责将发动机产生的热量排出，以保持发动机在合适的温度范围内工作。
它包括水泵、散热器、冷却风扇等部件。
6. 起动系统：起动系统负责使发动机启动运转。
它包括起动机、起动开关、电瓶等部件。
以上是汽油发动机的基本组成部分，不同类型的发动机
可能还包括其他特殊部件，如废气再循环系统、涡轮增压器等。
第一章内燃机基本原理与构造
气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）； （2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）；
液化石油气发动机（LPG）。 液化石油气发动机（LPG）。
05:39 / 6
二、内燃机的分类
（3）按冷却方式分类：水冷，风冷 按冷却方式分类：水冷，
05:39 / 27
（二）四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 吸气 排气四个冲程 相应地曲轴旋转了两周。 四个冲程， 排气四个冲程，相应地曲轴旋转了两周。 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发， 柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气缸外部的 化油器进行雾化， 化油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部形成可燃混合气 的方法，唯有在高温、 的方法，唯有在高温、高压的气缸内采用高压喷射才能将柴 油在很短的时间内完全雾化。 油在很短的时间内完全雾化。 柴油的自燃温度比汽油低，因此， 柴油的自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的着火方 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（ 式可采用自燃（压燃）方式，与汽油机的点燃方式不同（否 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。 则会产生爆炸性燃烧，使柴油机工作粗暴）。
05:39 / 13
二、内燃机的分类
按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， （7）按完成一个工作循环所需的冲程数：四冲程， 二冲程
二行程内燃机：把曲轴转一圈(360° 二行程内燃机：把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下 (360 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机。 目前发动机广泛使用 四行程内燃机。 四行程内燃机。
内燃机总体构造与工作原理
内燃机的总体构造与工作原理第一章内燃机的总体构造内燃机是热机的一种,它区别于其它型式的特点,是燃料在机器内部燃烧,燃料燃烧时释放出大量的热量,使燃烧后的气体(燃气)膨胀推动机械做功。
燃气是实现热能向机械能转化的媒介物质，这种媒介物质称工作介质（简称工质）。
往复活塞式发动机是应用最早、最广泛的一种，旋转活塞式是近代在国内处发展起来的一种新型内燃机。
往复活塞式内燃机有许多不同型式：按所用的燃料不同分为汽油机和柴油机；按点火方式不同分为点燃式和压燃式；按实现工作过程的行程数不同分为四冲程和二冲程内燃机。
不同型式的内燃机虽然都有它的特点，但它们都要完成将热能向机械能转化这一根本任务。
在内燃机中热能与机械能转化与反转化这一对矛盾是其本矛盾。
它的存在和发展，规定动着其它矛盾的存在和发展。
为了实现这一转化，内燃机必须由一系列的机构和系统所组成。
二个机构：（一）柄连杆机构：主要零件有：气缸体、曲轴箱、所缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。
活塞通过连杆与曲轴相连。
活塞在气缸中往复运动时，连杆摆动并使曲轴作旋转运动。
反之，曲轴转动时，可使活塞在气缸中作往复直线运动。
燃料在气缸中燃烧时，燃气膨胀作用在活塞上的压力，借助于连杆转变为曲轴的旋转力矩，使曲轴带动工作机械做功。
固定在曲轴后端的飞轮，它能储存能量，使曲轴均匀旋转。
（二）配气机构包括：进气门、排气门、凸轮轴及其它驱动件等。
汽油机或柴油机为了连续不断地工作，必须把膨胀做功后的废气从气缸中排出，吸入由汽油或者柴油和空气组成的可燃混合气，即要进行换气。
配气机构是根据工作过程的需要，适时的开启和关闭进气门和排气门，完成换气过程。
由此可见，上述两个机构是内燃机中实现将热能转化为机械能所必须的主要机构。
但是，必须向气缸供给可燃混合气，使之燃烧，不然，内燃机中不可能有热能向机械能转化。
因此，为了使内燃机运转，还要有以下几大系统。
1、燃料供给系：它担负着向气缸内供给可燃混合气的任务。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置，它是现代工业和交
通运输中不可或缺的动力来源。
内燃机主要分为汽油机和柴油机两种类型，它们的工作原理虽有所不同，但基本原理是相似的。
内燃机的工作原理可以分为四个基本过程，进气、压缩、爆燃和排气。
首先是
进气过程，气缸内的活塞向下运动，打开进气阀，使空气和燃料混合物进入气缸内。
然后是压缩过程，活塞向上运动，关闭进气阀，将混合气体压缩至高压状态。
接着是爆燃过程，当混合气体被压缩至最高压力时，点火系统会引发火花，使混合气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体。
最后是排气过程，活塞再次向下运动，打开排气阀，将燃烧后的废气排出气缸外。
在汽油机中，燃料和空气是在进气道中混合后进入气缸，点火系统通过火花塞
点火，使混合气体燃烧。
而在柴油机中，空气先进入气缸，然后燃油喷射器将燃油喷入气缸内，通过高温高压的空气自燃，完成燃烧过程。
内燃机的工作原理涉及热力学、燃烧化学、流体力学等多个学科知识，其工作
过程复杂而精密。
在实际应用中，内燃机的工作效率受到多种因素的影响，包括燃料的质量、点火系统的稳定性、气缸的密封性等。
因此，对内燃机的工作原理进行深入研究，不仅可以提高内燃机的效率，还可以减少对环境的影响，实现能源的可持续利用。
总的来说，内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置，其工作
原理包括进气、压缩、爆燃和排气四个基本过程。
通过对内燃机的工作原理进行深入研究和优化，可以提高内燃机的效率和可靠性，推动工业和交通运输的发展。
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。
内燃机原理及总体构造
内燃机原理及总体构造内燃机是指以可燃物质在汽缸内燃烧产生高温高压气体，利用这种气体的体积膨胀做功的一种热机。
内燃机主要由以下部分组成：燃料供给系统、点火系统、运转系统和排气系统。
一、燃料供给系统：燃料供给系统的主要功能是将燃料输送到汽缸内，供给燃烧所需。
燃料供给系统通常由燃料箱、燃料泵、油箱、化油器（或喷射器）、进气歧管等组成。
燃料从燃料箱被抽出，并通过燃料泵的加压送入油箱。
燃料从油箱进入化油器或喷射器后，形成可燃混合气，在进气歧管中遇到进气气流与进气后混合，形成可燃气体进入汽缸内。
二、点火系统：点火系统的主要功能是在燃烧室内引起可燃混合气的点火快速燃烧，以产生高温高压的燃烧气体。
点火系统通常由燃料点火器、点火线圈、点火开关、分电器、火花塞等组成。
点火系统的工作过程是：电动机拧动钥匙时，点火开关接通电源，电流经过点火线圈产生高电压，点火线圈的高电压通过分电器分配到各个火花塞，当高电压通过火花塞间隙时，会引起火花放电，将可燃混合气点燃。
三、运转系统：运转系统的主要功能是控制气缸内可燃混合气的进出，以及排放废气。
运转系统通常由气缸盖、气门机构、曲轴和连杆机构、活塞、气缸套等组成。
站立式发动机与吊式发动机相比，由于功能的不同，结构会有一定的变化。
对于高速机动消防车辆，需要配备吊机与自动化灭火系统，以确保火灾发生时能够快速到达现场并进行灭火作业。
四、排气系统：排气系统的主要功能是将燃烧后的废气排出，以便供应新鲜空气进入汽缸。
排气系统通常由排气歧管、排气管、催化转化器等组成。
排气系统中的催化转化器可以将汽缸内产生的废气进行净化，以减少对环境的污染。
总体来说，内燃机由燃料供给系统、点火系统、运转系统和排气系统四部分组成。
燃料供给系统将燃料输送到汽缸内，点火系统实现可燃混合气的点火燃烧，运转系统控制气缸内可燃混合气的进出，排气系统排出燃烧后的废气。
这些部分相互配合，使内燃机能够高效地工作，提供动力。
内燃机的原理是通过燃料在燃烧室内的燃烧，产生高温高压气体，利用这种气体的体积膨胀做功。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
20
一、四冲程内燃机工作顺序
• 四冲程、内燃机 发火间隔角 ：
=720°/ i （i —气缸数）
1.i=2，
发火间隔角 ： 180°—540° 发火顺序： 1-2-1 曲拐布置方式：
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
18
平均指示压力物理意义
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
19
§1-5 多缸内燃机工作顺序（发火顺序）
1.根据多缸机的平衡性能要求，确定曲拐的布 置方式。曲拐应沿圆周均布，曲拐必须对称于曲轴的 中心平面。 2.根据内燃机运转的均匀性要求，发火顺序在 一个循环内，应发火间隔角均匀，且相邻气缸发火 间隔角尽可能大，以减轻主轴颈和主轴承的受力。
25
§1-6 内燃机特性
1.工况：指内燃机的运行情况，以发出的功率Pe与 转速n表示。 2.内燃机特性：内燃机的主要性能指标随工况而变 化的关系。若这种关系以曲线形式表示，则称内 燃机特性曲线。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
26
一、负荷特性
• 内燃机的负荷特性： 是在内燃机的转速不变的情况下，其它性能参数（主要指经济 性能指标）随负荷变化的关系。
• 内燃机的外特性：
内燃机的油门放在最大位置时，内燃机的功率、转矩、燃烧油 消耗率排气温度等参数随转速的变化关系。它代表了内燃机的最 高动力性能。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
28
柴油机速度特性曲线
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
29
§1-7 内燃机产品名称和型号编制规则
– 进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过 程。但进气、排气过程同时进行，俗称为换气过程 – 扫气过程：大量扫气空气进入气缸，将废气从气缸驱 出的过程。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
10
一、二冲程柴油机 工作过程（扫气泵扫扫气）
气孔—气门直流换气方式，用于中低速柴油机
二、二冲程汽油机工作过程（曲轴箱扫气）
• 机械损失：指示指标与有效指标之差。包括运动件的摩擦损失、 驱动附属设备（配气机构、喷油泵、机油泵、扫气泵、风扇） 等功率消耗。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
15Байду номын сангаас
一、内燃机的指示指标
1、指示功 Wi（J）： 气缸内气体完成一个工作循环时，对活塞所作的功。 2、平均指示压力pmi（Pa）： 在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功。 pmi = Wi / Vh 物理意义： 3、指示功率Pi（kW）： 单位时间内所作的指示功 。 4、指示燃油消耗率bi （g/kW•h） ： 单位指示功的耗油量。 bi =1000B/ Pi (B——每小时耗油量,kg/h)
国家标准（GB725-82）：
1.内燃机产品名称按所采用的燃料命名 2.内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 3.型号由部分组成：
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
30
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
31
范例
170F、R175、495T、6E135C、 12V135ZG、4100Q 要求指出： 缸数、冲程数、缸径、冷 却方式、用途等
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
14
§1-4 内燃机性能指标
• 动力性能指标：功率、转矩、转速等 • 经济性能指标：油耗（燃油耗、机油耗等） • 使用性能指标：起动性、可靠性等
– 内燃机指示指标：指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。 – 内燃机有效指标：从内燃机输出轴上所获得的性能参数。
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
5
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
6
§1-2 四冲程内燃机工作原理
一、四冲程内燃机工作循环
四冲程内燃机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程内燃机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 （动画：四冲程内燃机工作原理）
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
32
§1-8 内燃机总体构造
内燃机通常由下列机构和系统组成：
1.机体与气缸盖： 机体：是内燃机的骨架，由气缸体、曲轴箱及油底壳组成 气缸盖：与活塞顶共同组成燃烧室。气门、气道等零件安排其中。 2.曲柄连杆机构：内燃机的主要运动件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮等组 成。活塞的往复运动——曲轴的旋转运动。 3.供给系：包括燃油供给系，进、排气系统。燃油供给系主要部件化油器 （汽油机）及喷油泵、喷油器（柴油机）。进、排气系统主要部件： 空气滤清器、进排气管和消声器等。 4.配气机构：定时开启、关闭气门。由气门组、传动组、驱动组等组成。 5.点火系：混合气由火花塞来点燃。由火花塞、点火线圈、断电器、分电 器等组成。 6.冷却系：对高温零部件进行冷却。由水泵、风扇、散热器等组成。分水 7.润滑系：向高速运动的摩擦副供给润滑油，以减轻磨损。 8.起动装置：内燃机借助于外力，使之着火达到自行运转状态。
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
1
§ 1.1 内燃机的基本名词及一般分类
一、内燃机简介
1、概念 是将燃料在其燃烧室中燃烧所产生的热能直接转
化为机械能的一种动力机械 2、分类
内燃机（柴油机、汽油机等）
热力发动机
（热机） 外燃机（蒸汽机）
旋转式(燃气轮机)
内燃机 活塞式
旋转活塞式
往复活塞式
2013-8-6
气孔—气孔横流换气方式，用于小型汽油机（摩托 车用二冲程汽油机
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
11
二 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 示 意 图
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
12
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
13
二 冲 程 内 燃 机 示 功 图
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
2
单缸汽油机构造简图
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
3
二、内燃机的基本名词定义
1）上止点（TDC） 2）下止点（BDC） 3）曲柄半径（mm)：R 4）活塞行程（mm)：S=2R 5）气缸工作容积(L) ：
Vh
4
D2S
(D——气缸直径）
6）燃烧室容积（余隙容积）(L)：Vc 7）气缸最大容积（L）：Vt 8）内燃机排量(L)：VL= Vh•i 9）压缩比：= Vt / Vc
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
21
i=3
发火间隔角 ： =240°
发火顺序： 1-3-2-1 曲拐布置方式：
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
22
i=4
发火间隔角 ： =180° 发火顺序： 1-3-4-2 或 1-2-4-3 曲拐布置方式：
2013-8-6
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
7
动画：四冲程内燃机工作原理
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
8
四冲程内燃机工作循环示意图
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
9
§ 1-3 二冲程内燃机工作原理
• 二冲程内燃机工作过程
二冲程内燃机——活塞上、下共二个行程， 曲轴旋转一周（360），完成一个工作循环的内 燃机。仍由下述五个过程组成，即
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
16
二、内燃机的有效指标
1。有效功率Pe 从输出轴上所获得的功率。 2。机械效率 有效功率与指示功率之比。（m=Pe /Pi） 3。输出转矩 Ttq=9550· e /n P 注：发动机功率的测定 4。平均有效压力pme 在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的有效功 。 5。有效燃油消耗率be 单位有效功的耗油量。 be =1000B/ Pe (B——每小时耗油量,kg/h)
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
33
2013-8-6
《汽车构造》—第1章 汽 车发动机
17
三、内燃机功率标定
标定功率及标定转速：在内燃机铭牌上标注的有效功率 和相应转速
15min功率：在标准环境下，内燃机连续运行15min的最大有效 功率； 1h功率：在标准环境下，内燃机连续运行1h的最大有效功率。 12h功率：在标准环境下，内燃机连续运行12h的最大有效功率。 持续功率：在标准环境下，内燃机长期连续运行的最大有效功 率。
《汽车构造》上册
•
课 程 教学 大 纲
• •
•
本课程作用和任务： – 本课程是汽车设计与应用专业学生的一门专业 基础课。重点讲述中、小功率汽车发动机基本 工作原理、各部件、系统的功能及结构。为学 习后继课程汽车设计、汽车发动机测试、汽车 维修等打下必要的实践及理论基础。 使用教材：《汽车构造》上册 计划学时：30，其中：实验：10学时 – 实验1：发动机总体布置、曲柄连杆机构、机体、 缸盖、配气机构等 – 实验2：I号喷油泵拆装 – 实验3：231化油器拆装 – 实验4：发动机冷却系、润滑系、起动系 – 实验5：发动机电气系统演示 开课对象：汽车专业本科生 2013-8-6