内燃机原理全 ppt课件

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。
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。
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。
Vh
π D 2 4106
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
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VH表示，则
V
H=
V
h
· i=
D 2
4 x10 6
S
·i ( L )
6、燃烧室容积Vc：当活塞在上止点时，活塞上方
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。
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
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：
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。
（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。
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。
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。
废气再循环(EGR)是汽油机和柴油机降低NOx 排放的有效措施。电控EGR可保证在各种工况下实 现最佳的EGR率。
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
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。
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。