内燃机原理 1绪论
内燃机原理 各章重点内容
《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。
前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。
1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。
| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。
1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。
1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。
| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。
1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。
1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。
1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。
1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。
诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。
1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。
1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。
内燃机工作原理
内燃机工作原理内燃机是一种通过燃烧燃料来产生动力的发动机，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。
了解内燃机的工作原理对于我们理解现代科技发展和机械运行原理具有重要意义。
内燃机的工作原理可以简单概括为四个基本过程，吸气、压缩、爆燃和排气。
首先，在吸气阶段，活塞向下运动，使气缸内的压力降低，进气门打开，使空气和燃料混合物进入气缸内。
然后，在压缩阶段，活塞向上运动，将混合气压缩，使其温度和压力升高。
接着是爆燃阶段，当活塞达到顶点时，火花塞产生火花，点燃混合气，燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动。
最后，在排气阶段，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气排出气缸，完成一个工作循环。
内燃机的工作原理涉及到多个重要的部件，包括活塞、曲轴、火花塞、气门、燃油喷射系统等。
活塞在气缸内作往复运动，通过连杆与曲轴相连，将往复运动转换为旋转运动。
火花塞负责在适当的时机产生火花，点燃混合气。
气门则控制气缸内混合气的进出，燃油喷射系统则负责喷射燃料到气缸内，与空气混合。
内燃机的工作原理可以分为两种类型，汽油机和柴油机。
汽油机使用汽油作为燃料，通过火花塞点火，燃烧产生动力；而柴油机则使用柴油作为燃料，通过高压喷射系统将燃料喷入气缸，在高压下自燃产生动力。
两种类型的内燃机在工作原理上有所不同，但基本的工作过程是相似的。
内燃机的工作原理直接影响着其性能和效率。
通过不断的技术创新和改进，内燃机在燃烧效率、动力输出、排放控制等方面取得了显著的进步。
同时，对于内燃机的工作原理进行深入研究，可以为未来新能源发展提供重要的参考和借鉴。
总的来说，内燃机作为一种常见的动力装置，其工作原理对于我们理解现代科技和机械原理具有重要的意义。
通过对内燃机工作原理的深入了解，我们可以更好地把握其在工程应用中的作用和发展趋势，为未来的科技创新和发展做出贡献。
内燃机的物理原理及应用
内燃机的物理原理及应用1. 内燃机的定义内燃机是一种将燃料和空气进行混合并在燃烧室内进行燃烧过程来产生能量的热机。
它是现代交通工具中最常用的动力来源之一。
2. 内燃机的物理原理内燃机的工作过程主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
2.1 进气过程内燃机在进气过程中，通过活塞的下行运动，将空气吸入燃烧室中。
进气门在活塞下降过程中打开，外部空气通过进气管路进入到气缸内。
2.2 压缩过程压缩过程中，活塞从下止点开始向上运动，将进入燃烧室的空气压缩。
在这一过程中，活塞上行，活塞内空间变小，压缩气体温度和压力升高。
2.3 燃烧过程当活塞接近顶点时，燃料被喷入燃烧室内，并与压缩的空气混合。
然后，燃料受到点火系统的点火，开始燃烧。
燃烧产生的高温和高压气体推动活塞向下运动，转化为机械能。
2.4 排气过程排气过程中，活塞接近下止点，排气门打开，废气通过排气管排出气缸。
然后，进入下一个循环。
3. 内燃机的应用内燃机广泛用于汽车、摩托车、船舶、飞机等交通工具中，也用于发电站、工厂和家庭等场所。
3.1 汽车内燃机是汽车最常用的动力来源之一，在汽车行业占据重要地位。
它具有启动快、瞬间加速响应好等特点，广泛应用于私人轿车、商用车、卡车等各种类型的汽车。
3.2 船舶内燃机在船舶中的应用非常广泛，尤其是小型船舶。
内燃机具有体积小、功率大、维护方便等特点，可以提供船舶所需的动力。
3.3 飞机喷气式飞机通常采用涡轮发动机，它是一种使用内燃机原理的航空动力装置。
内燃机提供了飞机所需的推力，使飞机能够在空中飞行。
3.4 发电站内燃机发电机组可以用于建筑工地、电力抢修、户外野营等场所。
它们具有体积小、重量轻、便于携带的特点，可以提供紧急电力供应。
3.5 工厂和家庭内燃机被广泛应用于工厂和家庭中的发电设备。
在断电时可以提供备用电源，保证设备的正常运行。
4. 总结内燃机是利用燃料与空气混合燃烧产生能量的热机，包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
内燃机原理(全)
第三节内燃机的基本工作原理
一、内燃机的工作循环和示功图
1、内燃机的工作循环：
内燃机气缸中进行的每一次将热能转变为机械功的 一系列连续过程称为内燃机的一次工作循环(作一次功) 。每一次工作循环都包括进气、压缩、燃烧—膨胀和排 气等4个过程。四冲程内燃机的工作循环是在曲轴旋转两 周，即4个行程中完成的；而二冲程内燃机的工作循环则 是在曲轴旋转一周，即两个行程中完成的。
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。
点移动，进气门开启，排气门关闭。在示 功图上以曲线ra表示。
可燃混合气充满气缸的程度可用充量系数
ηv来表示。充量系数是每工作循环实际进入
气缸的新气质量与理论上可充入气缸的新气 质量之比。汽油机的充量系数约为0.70— 0.85。充量系数较大，表明进入气缸的可燃 混合气的量较多，因而发动机的功率也可以 较大。
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。
内燃机原理 第1章
汽油喷射
进气过程
内燃机的基本工作原理
压缩过程
由进气门关闭到活塞到上止点
活塞向上运动，气缸内气体被压缩，气体的压力和
温度上升 压缩过程中气缸内气体与气缸壁之间存在热交换 柴油机 •压缩终点压力pc = 3~5MPa •温度Tc = 750~950K
汽油机 •压缩终点压力pc
= 0.8~1.4MPa •温度Tc = 600~700K
GDI Diesel Flame Spray
内燃机的基本工作原理
膨胀过程
活塞到达上止点后开始下行，燃气膨胀作
功，直到排气门开启 膨胀过程中气缸内气体压力和温度下降 膨胀过程中燃烧过程还在进行 排气门开启时气缸内压力pb = ~0.5Mpa 柴油机 •到下止点时气缸内压力pb = ~0.3MPa •温度Tb = 1000~1200K 汽油机 •到下止点时气缸内压力pb = ~0.4MPa •温度Tb = 1200~1500K
内燃机简史
内燃机的增压
1902年法国的路易斯·雷诺（Louis
Renault）提出了增加缸内压力的 发明专利，也就是后来被广泛接受的机械增压 1907年美国试制成功了世界上第一台增压发动机 1915年，瑞士工程师阿尔弗雷德·波希（Alfred Buchi）将这种增压器 的机械驱动改造成为发动机的排气涡轮驱动 第二次世界大战后，增压技术开始在压燃式发动机上得到广泛的应用，并 逐步扩展到汽油机中
V-8和V-12缸机
工作柔和、紧凑、排量大、振动小
轴扭转振动增加
由于进气管长，使燃料在各缸之间分配不
增压汽油机可以在给定排量下获得更
大的功率输出
易均匀
368汽油机
直立、四冲程、水冷、3缸机 缸径×行程：68．5mm×72mm 标定功率/标定转速：
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～
第一章内燃机基本原理与构造93页
三、基本术语
1)上止点：活塞顶离曲轴回转中 心最远处，通常指活塞最高位置。 2)下止点：活塞顶离曲轴回转中 心最近处，通常指活塞的最低位 置。 3)活塞冲程（Ｓ）：上下两止点 之间的距离。 4)曲柄半径（Ｒ）：与连杆下端 相连的曲柄销中心到曲柄回转中 心的距离。显然：Ｓ＝2Ｒ
28.12.2019
二、内燃机的分类
（1）液体燃料发动机：汽油机（gasoline engine）；
柴油机（diesel engine）。
（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）。
28.12.2019
二、内燃机的分类
（3）按冷却方式分类：水冷，风冷
28.12.2019
二、内燃机的分类
内燃机：液体或气体燃料和空气混合后直接输 入机器内部燃烧而产生热能，然后再将热能转 变成机械能输出的热力发动机。如活塞式内燃 机。
28.12.2019
二、内燃机基本概念
外燃机与内燃机比较
外燃机体积大，重量重，热效率低； 内燃机热效率高，体积小，重量轻，便于移动，
起动性能好;
28.12.2019
28.12.2019
（一）四冲程汽油机基本工作原理
2、汽油喷射式汽油机： （2）气缸内直接喷射：将汽油直接喷射入气缸内同空气混 合成可燃混合气并加以压缩，然后用电火花使之点火燃烧发 热而作功——（未来发展）。
28.12.2019
（一）四冲程汽油机基本工作原理
在发动机内，每一次将热能转变成机械能都必须经过 吸入空气、压缩和输入燃料，使之点火燃烧而膨胀作功，然 后将生成的废气排除这样一系列连续过程，称为一个工作循 环。...
目前发动机广泛使用 四行程内燃机。
内燃机工作原理概论
➢ 主体各部分之间的运动关系
活塞在气缸内部作往复运动，通 过连杆推动曲轴转动
曲轴的旋转运动也可通过连杆 推动活塞作往复运动
进排气门也随着活塞的运动在 适当时候开闭
➢ 主体各部分之间的运动数量关系
活塞在气缸中上下运动一次便 可带动曲轴转半圈
曲轴转一圈就推动活塞上下运动 两次
此处的上下运动指，从上至下或 从下之上一次
➢ 活塞行程
活塞在上下止点间 移动的距离
对于四行程内燃机， 曲轴每转半圈（180度） 活塞运动一个行程
➢ 燃烧室容积Vc
当活塞位于上止点 时，活塞顶上部和汽缸 盖间的密闭空间
➢ 气缸工作容积Vh
当上下止点间气缸容积
➢ 气缸总容积Va
燃烧室容积和工作容积之和
➢ 内燃机总排量 Vi
各缸工作容积之和 N*Vh
4、内燃机的基本工作原理
➢ 流程图（四行程柴油机）
空气
进气 门开
气缸
压缩
机械能
柴油 高压 喷射 可燃混合气
压燃
曲轴转动
高温高压气体 膨胀 作功
推动活塞运动
四冲程柴油机工作原理流程图
➢ 工作过程
进气
压缩
作功
排气
➢ 原理流程图（二行程汽油机）
1 进气孔 2 排气孔 3 换气孔
热能1202
内燃机工作原理
1、内燃机的构造
➢ 气缸 ➢ 活塞 ➢ 连杆 ➢ 曲轴（飞轮） ➢ 汽缸（进排气门）2、各种关系
➢ 主体各部分之间的配合关系
气缸内装有活塞，活塞通过活塞销与曲轴相连。
曲轴一端是飞轮，另一端接正时齿轮室
汽缸盖位于气缸顶部，与气缸、活塞共同形成密封空 间，在其内部设有进排气道和气门
《内燃机原理》教学大纲
课程教学大纲一.课程名称内燃机原理Principles of Internal Combustion Engines二.课程编码：822181三.学时与学分：64/4四.先修课程工程热力学、流体力学、动力机械基础、涡轮增压器原理等五.课程教学目标本课程属于能源与动力工程专业动力机械专业方向的专业核心课程。
本门课程的教学目标，旨在使学生获得内燃机工作原理、现代内燃机清洁燃料、排放控制及电控应用技术方面的必备知识，掌握提高内燃机动力性、经济性和降低有害排放物的基本方法。
培养学生综合所学知识进行内燃机性能设计与研究的能力。
六.适用学科专业能源与动力工程、车辆、船舶轮机、航空发动机、工程机械、农业机械和林业机械等专业。
七.基本教学内容与学时安排1．课内讲授（56学时）本课程分为十个模块，一个模块一个知识点，课堂理论教学环节56学时，三层次实践教学环节64学时（其中内燃机拆装实习40学时计入认识实习学时，内燃机性能实验8学时计入本课程课内学时，内燃机工作过程数值仿真16 学时计入课程设计学时）。
模块一绪论本模块为 2 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机当前的发展水平及今后的发展方向。
模块二内燃机的工作循环本模块为 4 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机的理想循环及热效率计算，理想循环与实际循环的差异。
模块三内燃机的工作指标与性能分析本模块为 4 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机的工作指标、动力性与经济性的指示参数与有效参数、机械效率、热平衡与内燃机的强化分析。
模块四内燃机的燃烧本模块为 12 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机燃烧热化学、缸内空气运动、压燃式与点燃式发动机的混合气形成、燃烧与燃烧室。
模块五内燃机的燃料与燃料供给本模块为 8 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华程伟讲授内容：内燃机燃料、柴油机的燃油喷射系统与电控喷油系统、汽油机的燃油供给系统与电控汽油喷射系统、气体燃料的供给。
内燃机的原理与应用教材
内燃机的原理与应用教材1. 简介内燃机是一种利用燃料燃烧产生的高温高压气体驱动活塞运动，将热能转化为机械能的设备。
它是现代工业中最常用的动力装置之一，广泛应用于汽车、发电厂、船舶等领域。
2. 原理内燃机的工作原理主要分为四个阶段：吸气、压缩、燃烧以及排气。
2.1 吸气在吸气阶段，活塞从上死点运动到下死点，汽缸内的气门打开，活塞下行时通过气门进气。
2.2 压缩在压缩阶段，气门关闭，活塞往上运动，将进入汽缸的混合气体压缩，使其体积减小，压力和温度升高。
2.3 燃烧在燃烧阶段，当活塞达到上死点时，电火花点火系统会发出电火花，引燃气缸内的混合气体。
混合气体燃烧后产生高温高压气体，推动活塞向下移动。
2.4 排气在排气阶段，活塞再次从上死点运动到下死点，气缸内的废气通过排气门排出，同时活塞上升，准备进行下一次循环。
3. 应用内燃机在各个领域都有广泛的应用。
3.1 汽车汽车是内燃机最常见的应用之一。
汽车内燃机通常使用汽油或柴油作为燃料，并通过点火系统实现燃烧。
内燃机的驱动力可以将汽车带动前进，同时为车辆提供动力。
3.2 发电厂内燃机在发电厂中也被广泛应用。
发电厂中的内燃机通常使用天然气或柴油作为燃料，通过燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮机转动，从而产生电能。
3.3 船舶船舶领域也是内燃机的重要应用领域之一。
内燃机驱动船舶运动，为船舶提供动力，使其能够在水中自由航行。
3.4 飞机内燃机在飞机中的应用也十分常见。
飞机的内燃机通常使用喷气式发动机，通过燃烧产生的高速高压气流推动飞机前进。
4. 优点与局限内燃机作为一种常见的动力装置，具有以下优点和局限。
4.1 优点•内燃机结构简单，制造成本相对较低。
•内燃机体积小，重量轻，适用于多种应用场景。
•内燃机功率密度高，能够提供大功率输出。
4.2 局限•内燃机燃烧产生的废气会造成环境污染。
•内燃机燃料消耗相对较高，能源利用效率略低。
•内燃机运转时会产生噪音和振动。
5. 总结内燃机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体驱动活塞运动的设备。
发动机原理绪论-
奥托的实验：
目的—在发动机气缸里实现烟囱冒烟现象（燃烧向稀 薄区传播）。
手段—用透明气缸和手动活塞以及侧式进排气管模 型，将香烟的烟放入进气阀反复观察
结果：研究出空气与煤气的添加混合方法
➢同时，1858年法国人里诺发明了燃气机： 用煤气和空气的混合气取代蒸汽机的蒸汽； 用电池和感应线圈产生电火花点燃混合气。
至此完成了蒸汽机发明的全过程蒸汽动力装置。
迎来蒸汽革命
四、四冲程理论与内燃机的发明
瓦特蒸汽机存在的问题： 蒸汽机体积庞大，热效率低。
根源 途径
要克服这一缺点，必须解决锅炉与汽缸分离的 问题使锅炉与汽缸合二为一。
前期探索工作：如 ➢利用燃烧烟气冷却后产生的真空来抽水； ➢利用火药在汽缸内爆炸时产生的压力来驱动活塞； ➢用氢气和空气的混合燃料来推动活塞。
第三次技术革新：托马斯·纽可门（Thomas Newcomen）针 对赛维利蒸汽泵两大缺点改进:
➢缺点一：热效率太低。
改进措施：冷却水不直接进入汽缸，而是通过一个细小龙 头向汽缸内喷水冷却。
➢缺点二：只是一种抽水泵，不输出动力。
改进措施：引入活塞装置。靠蒸汽压力、大气压力和真空 度的相互作用推动活塞作往复式机械运动对外输出功 蒸汽机。
结论： ➢利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用，
可以推动汽缸内活塞作往返直线运动。 ➢这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械
运动。
发明带有活塞的蒸汽泵后，考虑到蒸汽压力大可能 会使汽缸爆炸，于1680年发明了安全阀。第一台可以 把热能转变为机械能的实验型蒸汽泵，于1680年在英国 试验成功。
• 第二次技术突破：英国机械工程师赛维利
发动机的修理工作。
故障诊断
在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点：
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。
内燃机原理第一章 绪论
• 1882~1886年：戴姆勒、奔驰汽车问世
1882戴姆勒离开奥托公司，想把奥托发 动机应用到交通工具上——理念。
1883年发明点火系统，在奥托四冲程煤 气机的基础上，研制出一台小型单缸汽油 机，转速达700~900r/min，功率1.1马力， 空气冷却。
学习本科的目的和意义
• 学习本课的目的： 掌握：内燃机的 • 能量转换的基本理论及工作原理； • 性能评价及控制方法； • 有害排放物的生成机理 为节能减排和低碳化奠定理论基础。
• 主要参考教材： 周龙保主编：《内燃机学》（2）机工版 林学东编著：《发动机原理》（2）机工版
1.1 内燃机与汽车及其发展史简介
• 本茨不断地改进自己的汽车， 几年内就成功地打入市场；
于1887年成立奔驰汽车公司。 戴姆勒汽车比本茨的稍迟些
打入市场，但也获得了成功。
汽车的三足鼎立：
蒸汽机
第二次巴黎波尔多汽车拉力 赛(1895.6)的意义：根据以下 对比确立了内燃汽车的地位。
• 蒸汽车40％
(1763~1926)庞 大、效率低
问题：燃烧状态受燃料特性的限制 ∴ 不能太高，做功能力受限。
三、柴油机的发明
• 1892~1912年：柴油机的发明&美国汽车工背景：蒸气革命创立热力学理论基础，卡诺循环
4冲程理论;
动力机械发展汽车，但效率低;
课题：如何提高动力循环效率
内燃机及新型动力源存在的问题： 根据E/G Q-W中存在的问题，提出电动汽车、混合动力
等新能源汽车成为发展趋势；但
问题是：产电过程中的能源消耗及污染 电池的污染。
为此，发展核能发电站解决点能源问题，但存在： 核污染问题和电池污染。
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。
大学课件内燃机-(版)
大学课件：内燃机一、引言内燃机是一种将燃料在气缸内燃烧产生的高温高压气体直接作用于活塞，将热能转化为机械能的热力发动机。
作为一种重要的动力机械，内燃机在交通运输、农业机械、工业设备等领域具有广泛的应用。
本课件旨在对内燃机的基本原理、分类、工作过程、性能指标及未来发展进行详细阐述，以期为大学生提供全面、系统的内燃机知识。
二、内燃机的基本原理与分类1.基本原理内燃机的基本原理是将燃料和空气混合后在气缸内燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，进而驱动曲轴旋转，完成热能向机械能的转换。
内燃机的工作循环包括进气、压缩、燃烧、排气四个过程。
2.分类内燃机按燃料类型可分为汽油机、柴油机、天然气发动机等；按气缸排列方式可分为直列式、V型、水平对置式等；按冷却方式可分为水冷式和风冷式。
三、内燃机的工作过程1.进气过程进气过程是活塞由上往下运动，气缸内形成负压，吸入新鲜空气和燃油混合物的过程。
进气门开启，排气门关闭。
2.压缩过程压缩过程是活塞由下往上运动，将吸入的混合气压缩，使其温度和压力升高。
此时，进气门和排气门均关闭。
3.燃烧过程当混合气压缩到一定程度时，火花塞产生电火花点燃混合气，产生高温高压气体推动活塞向下运动。
此时，进气门和排气门均关闭。
4.排气过程排气过程是活塞由上往下运动，将燃烧后的废气排出气缸。
此时，排气门开启，进气门关闭。
四、内燃机的性能指标1.功率功率是内燃机输出的能力，通常用马力（hp）或千瓦（kW）表示。
功率与发动机转速和扭矩有关。
2.扭矩扭矩是内燃机输出的力矩，通常用牛·米（N·m）表示。
扭矩与发动机功率和转速有关。
3.燃油消耗率燃油消耗率是指内燃机在单位时间内消耗的燃油量，通常用克/千瓦时（g/kW·h）表示。
燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。
4.排放性能排放性能是指内燃机排放的废气中含有的有害物质浓度，如二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等。
排放性能越好，对环境污染越小。
内燃机基本原理范文
内燃机基本原理范文内燃机是一种将燃料燃烧产生的化学能转化为机械能的装置。
它是由燃料供给系统、气缸、活塞、曲轴、点火系统等组成的。
内燃机的基本原理是通过燃料的爆炸燃烧来推动活塞，进而带动曲轴旋转，最终将化学能转化为机械能。
首先，内燃机的工作是基于伽利略的“高位原理”，即在气缸中形成高压气体使气缸上的活塞受到推力。
内燃机的工作过程主要分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
进气阶段是通过进气门将混合气进入气缸，同时排出废气；压缩阶段是活塞向气缸顶部移动，将混合气体压缩为较高压力；燃烧阶段是通过点火系统点燃混合气，产生高温高压气体推动活塞向下运动；排气阶段是活塞向上移动，将废气排出。
内燃机的燃料供给系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油器等组成。
燃料从燃油箱中通过燃油泵被送入喷油器，再经过喷油器喷入气缸。
燃油和空气混合后，形成可燃混合气。
混合气的燃料比例要根据不同的工作条件进行调整。
点火系统是内燃机工作的重要组成部分，主要由点火塞、点火线圈、点火开关等组成。
点火开关通电后，点火线圈会通过自感电压放电产生高压电流，将点火塞两端的电极之间的空气间隙形成高压火花，点燃可燃混合气。
内燃机的气缸是一个密封的容器，其中有一个活塞能够在气缸内部上下运动。
当气缸内的燃烧气体产生时，它会推动活塞向下运动，然后通过连杆将运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴是将活塞的直线运动转化为旋转运动的部件。
它通过连杆与活塞相连，当活塞运动时，连杆将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。
综上所述，内燃机的基本原理是通过燃料的爆炸燃烧产生高压气体，推动活塞向下运动，再通过连杆和曲轴将活塞的直线运动转化为旋转运动，最终将化学能转化为机械能。
内燃机在工况调整范围大、启动迅速、功率密度高等方面具有优势，因此被广泛应用于汽车、摩托车、船舶、飞机等各个领域。
- 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)。
进气行程
压缩行程（a—c 线）(Compression stroke)
•活塞：BDC — TDC ； •曲轴：180—360°CA （转一圈）； •进排气门关。 •压缩开始： Pa 、 Ta ； •压缩终了： Pc = 3～ 5MPa ； Tc = 750～1000K •压缩冲程的目的：提高工质的温度和压力，为混合气 的点燃和燃烧创造条件，以得到较高的燃烧最高压力和
塞下行对外作功。 Pc ～ Pz （Pz —燃烧最高压力可达6 ～9 MPa） Tc ～ Tz （Tz—燃烧最高温度可达1800～2000K） •膨胀终了： 排气门打开，膨胀结束，燃气压力降至Pb为 0.2 ～ 0.5 MPa；温度降为Tb约1300 ～ 1600K。
做功行程
•作功冲程的目的：利用高温高压燃气的膨胀对外作功。
排气冲程（b—r线）(Exhaust stroke)
•活塞：BDC ～ TDC ；
•曲轴；540 ～ 720°CA（总共转两圈）
•排气门打开、关闭各一次。 •排气开始：废气首先利用自身压力自由排气， 大部分废气自动冲出气缸，随后 上行将其余废气强制推出气缸。 •排气 终了： P = 0.105 ～ 0.115 MPa ； T = 700 ～ 900K •排气冲程的作用：排除废气，为下一循环引 入新鲜工质创造条件。 活塞
用途特征符号
含义 通用型及固定动力 拖拉机 摩托车 工程机械 汽车 铁路机车 发电机组 船用主机，右机基本型 船用主机，左机基本型 农用运输车
无符号 F N S DZ Z ZL
L
林业机械
4100Q——四缸直列、四冲程、缸径100mm、水冷、汽 车用。 1E65F——单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。
12、工况 内燃机在某一时刻的运行状况。（Pe、n）
七、四冲程内燃机的工作原理
A、柴油机
进气行程（r—a 线）(Suction stroke)
• • • • 活塞：TDC — BDC ； 曲轴：0～180°CA （旋转半圈）； 进气门打开，关闭各一次；排气门关。 进气开始：进气温度即环境温度T0； 进气压力为大气压力P0 。 • 进气终了：进气结束气体温度Ta 约370～400K； 压力Pa约0.078—0.091 MPa • 进气冲程的目的：引入新鲜工质（可燃混合气）
缸数 气缸布置形式 冲程符号（E 二冲程，四冲 程不标）
缸径符号 （mm） 结构特征符号 用途特征符号
区分符号
气缸布置形式符号 符号 无符号 P V 含义 多缸直列及 单缸卧式 平卧形 V形 符号
结构特征符号 含义 水冷 风冷 凝气冷却 十字头式 可倒转 增压 增压中冷
符号 无符号 T M G Q J D C CZ Y
非增压内燃机 增压内燃机 水冷式内燃机 风冷式内燃机
进入气缸前的空气或可燃混合气未经压缩的内燃机。对于四冲程内燃机亦 称自吸式内燃机 进入气缸前的空气或可燃混合气先经过压气机压缩．藉以增大充量密度的 内燃机 用水冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机 用空气冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机
单缸内燃机
多缸内燃机 立式内燃机
6、气缸总容积 Va (Overall volume) （L）
Va Vs Vc
7、发动机排量 VL （L）
1 VL iVs D 2 S i 10 6 4
式中： i — 气缸数（排量是决定发动机整机功率的主 要结构参数）
8、工作循环 (Working cycle)
发动机的一个工作循环由进气、压缩、燃烧膨胀 和排气组成，各过程连续进行，循环往复、周而 复始。
按气缸数 及 布置分
卧式内燃机 直列式内燃机 V形内燃机 对置气缸式内燃机
斜置式内燃机
气缸中心线与水平面呈一定角度(不是直角)的内燃机
按用途分 类
有汽车用、机车用、拖拉机用、船用、坦克用、摩托车用、发电用、农用、工程机械用等内燃机。
四 、内燃机产品名称和型号编制规则
首部 中部 后部 尾部
系列代号 换代符号 地方、企业代号
二、内燃机的特点
优点：
1、热效率高、经济性好。 2、功率和转速范围宽广、配套方便。（0.59kw — 35000kw） 3、结构紧凑、外型尺寸小、重量轻。 4、起动迅速、操作简单。 5、水消耗量少。 6、维护方便、技术成熟。 7、易于实现“三化”大批量生产。
缺点： 1、对燃料品质要求高。 2、低速时转矩不够大。 3、振动较大，超பைடு நூலகம்荷能力小。 4、噪声及废气污染大。 5、结构复杂、整机和零部件加工要求高。
4．燃烧室容积 Vc (Compression volume)（L）
活塞位于上止点时的气缸容积称为燃烧室容积， 也称压缩容积。 5、气缸工作容积 Vs (Piston swept volume) （L）
1 2 6 Vs D S 10 4
式中： D — 气缸直径（mm） S — 活塞行程（mm）
燃料供给系统
按照发动机要求，定时、定量供给 所需要的燃料
点火系统 润滑系统
按规定的时刻，准时点燃汽油机气 缸内的可燃混合气 润滑、减摩、延长寿命、密封、清 洁、冷却、防锈蚀
冷却系统
起动系统
保持发动机在适宜的温度下工作
起动发动机
冷却水泵、风扇、节温器、散热器、冷却水道等
蓄电池、起动开关、起动马达等
缸体
9、四冲程和二冲程内燃机 (Four-stroke and Two-stroke)
四冲程 — 活塞运动4个行程，完成一个工作循环。 二冲程 — 活塞运动2个行程，完成一个工作循环。
10． 压缩比 ε(Compression ratio)
Va Vs VC Vs 1 VC VC VC
发动机原理
李加强
2010年9月
• 教材及参考书
《内燃机学》第二版 周龙保主编 机械工业出版社
《内燃机构造与原理》陆耀祖 中国建材工业出版社
《汽车构造》第三版 （上） 陈家瑞主编 机械工业出
版社
• 考核办法：
考试——平时成绩20%（考勤、作业）+卷面成绩80%
一、内燃机的定义
• 发动机：将其它形式的能量转化为机械能的机器。 如风力、水力、电力、热力发动机。
三、内燃机的应用与分类
应用 • 航空 • 农业 • 车辆、机车 • 矿山、建筑及工程机械 • 船舶 • 固定电站 • 军事
分类方法
类
别
含
义
二冲程内燃机 按冲程数分 四冲程内燃机 点燃式内燃机
活塞经过两个行程完成一个工作循环的内燃机 活塞经过四个行程完成一个工作循环的内燃机 压缩气缸内的可燃混合气，并用外源点火燃烧的内燃机
火花塞或 喷油器 进气道 进气门 气缸盖
排气门 排气道
气缸
活塞 连杆 曲柄
3、缸径 D (Cylinder bore)
气缸直径是发动机最重要的结构参数，缸径的大小 基本确定了发动机活塞排量、输出功率及发动机尺 寸、重量的大致范围。 车用汽油机受爆燃的限制，缸径一般不能太大，通 常在60～100mm ；而柴油机受燃料喷射和燃烧的 限制缸径很难做得很小，一般在70～160mm以上。
压缩行程
提高燃气膨胀比，即可大大提高热功转换效率。
作功冲程（c—z—b线）(Expansion stroke) 活塞：TDC ～ BDC ； 曲轴；360 ～ 540°CA（转一圈半）； •进排气门关。 •燃烧开始：压缩冲程接近TDC 时，喷油器向缸内喷油，
燃烧气体的压力和温度急剧升高，燃气开始膨胀,推动活
11、示功图(Indicator diagram)
为获得正确反映气缸内部实际情况的试验 数据，通常利用不同形式的示功器或内燃机数 据采集系统来观察或记录相对不同活塞位置时 气缸内工质压力的变化，所得到的结果即为p-V 示功图示功图。记录相对不同曲轴转角时气缸 内工质压力的变化，所得到的结果为 p-Φ示功 图
排气行程
进气行程（r—a 线）
压缩行程（a—c 线） 作功冲程（c—z—b线） 排气冲程（b—r线）
进气形成进入气缸的是纯 空气，压缩终了高压喷射 燃料 ,缸内形成混合气，压 缩自燃。
B、四冲程汽油机工作原理
缸外形成混合气，
进气行程进入气缸的是
混和气，
电火花点燃。
C 柴油机与汽油机比较
性 能 着火方式 燃油消耗 热效率 工作平稳性 汽油机 点燃 高 30%左右 柔和 柴油机 压燃 低 40%左右 粗暴
名
称
功
用
主要部件
气缸体、气缸盖、气缸垫等
机体组
发动机的骨架，支承着发动机的所 有零部件
曲柄连杆机构
配气机构
将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的 转矩，输出机械能
按照发动机要求，定时开闭进、排 气门， 吸入干净空气，排除废气
活塞、连杆、曲轴、飞轮等
气门组件、凸轮轴、驱动机构（摇臂、挺柱、推杆） 等 空气：空气滤清器、进排气管系、排气消音器 汽油机：汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、各 种传感器、电控喷油器、电控单元等；（旧汽油机采 用化油器） 柴油机：柴油箱、输油泵、滤清器、高压油泵、调速 器、喷油器等 蓄电池、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控装 置、火花塞等 油底壳、机油泵、机油滤清器、机油压力表、机油道 等
上、下止点是活塞在气缸内运动的两个极限位置， 活塞顶距曲轴旋转中心距离最远处称上止点，而最近处称下止点。 在上、下止点活塞运动方向改变，速度为零。 发动机运转时，活塞始终在上、下止点之间往复运动。
2、活塞行程（冲程） S (Stroke)
即上、下止点之间的距离。 活塞运动一个行程曲轴旋转180°曲轴转角（°CA）。
只有一个气缸的内燃机
具有两个或两个以上气缸的内燃机。 气缸布置于曲轴上方且气缸中心线垂直于水平面的内燃机。 气缸中心线平行于水平面的内燃机。 具有两个或两个以上直立气缸，并呈一列布置的内燃机。 具有两个或两列气缸，其中心线夹角呈V形，并共用一根曲轴输出功率的 内燃机（图1-8a） 两个或两列气缸分别排列在同一曲轴的两边呈1800夹角的内燃机（见图18b）