内燃机结构原理
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。
内燃机的原理是什么
内燃机的原理是什么
内燃机的原理是利用燃料在密闭燃烧室内燃烧产生高温和高压气体，通过气缸内活塞的往复运动，完成功的转换。
内燃机的工作过程主要包括四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段，活塞由上往下运动，气门打开，汽油-空气
混合物进入气缸内；在压缩阶段，活塞由下往上运动，气门关闭，将混合物压缩成高压气体；在燃烧阶段，由火花塞产生的火花点燃混合物，燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动；在排气阶段，活塞再次向上运动，废气通过气门排出。
内燃机通过连续循环的这些步骤，将燃料的化学能转化为机械能。
这种机械能可用来驱动汽车、飞机、船舶等各种交通工具，也可以用来产生动力推进电力发电机、机械设备等。
内燃机因其结构简单、运行稳定、功率密度高等优点，被广泛应用于各行各业。
内燃机的构造及工作原理
内燃机的构造及工作原理内燃机，也称为发动机，是现代交通工具和许多家用电器的核心部件。
不同于蒸汽机等外燃机，内燃机是一种热力机械，即从燃烧燃料产生热能，通过能量转换产生动力，输出机械能和热能的发动机。
在本文中，我们将深入探讨内燃机的构造及工作原理。
一、内燃机的构造内燃机由多个部件组成，每个部件的构造和功能不同，协同工作，在发动机运转过程中，才能将燃油能转化为动力输出。
以下是内燃机的主要构造：1. 缸体及缸盖内燃机的主体部分是缸体和缸盖，彼此连接成为整体。
缸体是一个长圆柱形的筒体，里面有一个圆柱形的容积，即为缸内。
缸内的形状和大小根据不同的燃烧室形状和大小而定。
缸盖则作为缸体的顶部，封闭了缸内。
2. 活塞及活塞环活塞是内燃机中主要的运动部件，是一个圆柱体，材质通常是铝或铸铁。
活塞上开有一个小孔，称为活塞销穴，可用来固定活塞销。
活塞上还有一个凸起，称为活塞头。
活塞环被固定在活塞上沿着活塞径向走向。
活塞环的作用是密封气缸，确保活塞在缸内运动时气体不会泄漏。
3. 活塞销活塞销是将活塞与活塞连杆连接在一起的部件。
它是一根圆形的轴，材质通常是钢或铬合金钢。
活塞销的工作原理是将活塞上的动力传递到连杆上，然后通过曲轴将动力传递到发动机的其他部件。
4. 连杆连杆是将活塞与曲轴连接在一起的零件，它的长度和形状取决于缸距和曲轴。
通过连接活塞上的活塞销和曲轴上的曲轴销，连杆转化活塞上的往复运动成为曲轴上的旋转运动。
5. 曲轴曲轴是内燃机的关键部件之一，是一个大型的旋转轴。
它类似于一个长方形的轴，上面有几个凸起，具有不同长度的曲柄臂。
它的作用是将来自连杆的线性力转变为旋转力，使发动机产生动力输出。
6. 气门与点火系统气门系统由进气门和排气门组成，控制着油气混合物的进出。
点火系统包括点火线圈和火花塞，控制着燃料的燃烧。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是当燃料和空气混合物在发动机的燃烧室中被点燃时，发生爆炸，使空气和燃料混合物的压力快速增加。
内燃机构造及原理.pdf
第四节 曲轴飞轮组
组成：由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组 成。
一、 曲轴 1、 作用：承受连杆传来的力，并将此力转换成绕其自
身的轴线的力矩。 2、 结构： 1） 前端：正时齿轮、正时链轮、皮带轮端；车用发动
机还装有曲轴扭转减震器、启动爪（中、小 发动机）。 2） 后端：飞轮端（功率输出端）。 3） 曲轴轴颈、曲柄（臂）、曲柄销（连杆轴颈）、平 衡重等。
第二次密封：由下窜入背隙的气体压力形成， 加强了第一密封面的密封性。
5、气环的切口形状 四种：1）直切口 2）斜切口
3）搭切口 4）封闭切口 6、常见气环的断面形状 1）矩形断面（气环横剖面为矩形） 结构简单，加工容易，成本较低，报废率 少，贴合性、结合性、磨合性较差，耐磨性也 较差，密封效果不好，泵机油现象严重。（图 2-30） 2）微锥面环 环的磨合性和贴合性大大提高，此环多用在 第二、三道上，起强化密封的作用。
3、材料 常用：铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）
强化发动机：高级铸铁、耐热钢（主要为了 提高其强度）
新型：金属陶瓷（有组合式的（陶瓷用于活 塞顶部），也有整体式的）
总之，对于转速较高的发动机来说，活塞 材料多选择质量较轻的铝合金；而对于低速 机，现在多用灰铸铁。
4、加工制造方法 1）铸造 2）锻造 3）液态模锻 5、结构 1）顶部： 汽油机：二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机
A、原因 （图2-20）
A）沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受 热膨胀后，此处的膨胀量就最大。
B）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的 作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯 曲变形。
C）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变 形也沿活塞销的轴线方向。
内燃机结构与原理
内燃机结构与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。
它是现代工业社会不可或缺的发动机，广泛应用于汽车、飞机、船舶、发电机等各个领域。
本文将从内燃机的基本结构和工作原理两个方面来介绍内燃机的工作原理。
一、内燃机的基本结构内燃机的基本结构包括气缸、活塞、曲轴、连杆、进气系统、排气系统以及点火系统等。
下面我们逐一介绍这些部件的作用。
1. 气缸和活塞：气缸是内燃机的主要工作部件，用来容纳活塞。
活塞在气缸内做往复运动，将燃料燃烧产生的气体能量转化为机械能。
2. 曲轴和连杆：曲轴连接活塞和输出轴，将活塞的往复运动转化为旋转运动，并输出给外部装置，如汽车的车轮。
3. 进气系统：进气系统负责将空气引入到内燃机中，与燃料进行混合。
进气系统包括进气道、节气门和进气歧管等。
4. 排气系统：排气系统负责将燃烧后的废气排出内燃机。
排气系统包括排气道、排气门和排气管等。
5. 点火系统：点火系统负责在适当的时机点燃混合气体。
点火系统包括点火塞、高压线和点火线圈等。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理可以简单地分为四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：在进气冲程中，活塞从上往下运动，气缸内的压力降低，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸。
2. 压缩：在压缩冲程中，活塞从下往上运动，气缸内的空气被压缩，进气门和排气门关闭，形成高压高温的混合气体。
3. 燃烧：在燃烧冲程中，点火塞发出火花，点燃混合气体。
燃烧产生的高压气体推动活塞向下运动，转动曲轴，产生机械能。
4. 排气：在排气冲程中，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气通过排气门排出气缸。
以上四个步骤不断重复，形成内燃机的连续工作循环。
总结：内燃机的结构和工作原理是工程技术的杰作，其简单而高效的设计使其成为现代工业的核心装置。
通过进气、压缩、燃烧和排气的循环过程，内燃机将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，推动车辆运行，发电等各种工作。
内燃机的结构和工作原理的理解对于我们了解内燃机的工作机制以及进行维护和修理都非常重要。
内燃机原理(全)
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。
4.排气过程
排气过程中，活塞由下止点向上止点移动， 排气门开启，进气门保持关闭 。示功图上的曲
线br表示排气过程。残余废气约占进入气缸的新
鲜混合气的5％--15％(以质量计)
三、四冲程柴油机的工作原理
四冲程柴油机和汽油机—样，每个工作循环也 经历进气、压缩、燃烧—膨胀和排气4个过程。其工 作过程与汽油机的不同，在于可燃混合气的形成和 着火的方法。在柴油机中吸进和压缩的是空气，燃 油以很高的压力被喷入压缩后的高温空气中形成混 合气而自行着火燃烧。
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。
四冲程柴油机的构造除点火系和供给系外， 与汽油机的大体相同。
内燃机的结构与工作原理
内燃机的结构与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机器，广泛应用于交通运输、工业和家庭等各个领域。
它的主要结构包括气缸、活塞、曲轴、连杆、汽门和燃油喷射装置等部件。
在内燃机工作时，燃料和空气混合后被点火燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，进而带动曲轴旋转，从而转化为机械能。
下面将分别介绍内燃机的结构和工作原理。
一、内燃机的结构1.气缸气缸是内燃机的主要部件之一，采用铸造或锻造工艺制造。
其通常由铸铁、铝合金或锆合金等材料制成。
气缸的内径和行程决定了它的工作容积，进而影响着内燃机的功率和效率。
2.活塞活塞是内燃机的另一个重要部件，通常由铸铁或铝合金制成。
它的形状为圆柱形，其下部与曲轴相连。
当燃气高温高压推动活塞运动时，活塞的运动轨迹与气缸内壁形成一个密闭空间，进而产生高压气体。
3.曲轴曲轴是内燃机的承重组件和传动组件，它将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴通常由钢材制成，包括主轴和连杆。
主轴连接活塞和连杆，由多个主轴组成的推进旋转，进而转化为机械能。
4.连杆连杆连接活塞和曲轴，它通常由钢材制成，呈I字形或H字形。
连杆的长度和形状直接影响内燃机的工作特性和输出功率。
5.汽门汽门是控制燃气进出气缸的部件，通常由钢材制成。
它分为进气门和排气门，进气门控制燃料和空气混合物的进入，排气门控制燃气的排出。
汽门的开关由凸轮或凸轮轴控制。
6.燃油喷射装置燃油喷射装置是将燃料喷射进气缸的部件，通常由高压油泵和喷油嘴组成。
它可以更加准确地控制燃料的喷射时间和喷射量，提高内燃机的燃烧效率和功率输出。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是将燃料和空气混合后点火燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，转化为机械能。
内燃机的工作循环分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
1.进气阶段在进气阶段，气缸内的活塞从上往下运动，与气缸内形成一个低压区。
此时，汽门打开，燃料和空气混合物通过汽门进入低压区，充满气缸。
2.压缩阶段在压缩阶段，气缸内的活塞向上运动，将燃料和空气混合物压缩成高压气体。
内燃机的结构工作原理应用
内燃机的结构、工作原理与应用1. 内燃机的结构内燃机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为机械能的发动机。
它有一组气缸和活塞组成的结构，其中燃料与空气混合后被压缩，然后在高温下燃烧，产生高压气体推动活塞作功。
内燃机的结构主要包括以下几个部分：1.1 缸体与缸盖内燃机的缸体和缸盖通常由铸铁、铝合金等材料制成。
缸体用于容纳气缸，缸盖则用于密封气缸，同时还有进气门和排气门的安装位置。
1.2 活塞与连杆活塞是内燃机中的一个重要部件，它与气缸壁之间形成密封腔。
活塞通过连杆与曲轴连接，使活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。
1.3 曲轴与凸轮轴曲轴是内燃机的主轴，它与连杆配合，将活塞的上下运动转换为旋转运动。
凸轮轴则控制气门的开启和闭合时间，以调节燃料和空气的进出。
1.4 气门与气门机构内燃机的气门用于控制燃料和空气的进出。
气门机构由凸轮轴、推杆、摇臂、弹簧等构成，通过凸轮轴的转动来控制气门的开闭状态，以实现进、排气过程的控制。
2. 内燃机的工作原理内燃机的工作原理主要包括四个步骤：进气、压缩、燃烧与排气。
2.1 进气在进气冲程中，活塞从上死点下移，气缸内的压力降低，气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸。
2.2 压缩在压缩冲程中，活塞上移，气门关闭，气缸内的空气被压缩，从而增加了气体分子的热力学能量。
2.3 燃烧在燃烧冲程中，活塞上移到达上死点附近，燃料通过喷油器喷入气缸，与空气混合并被点火。
燃料的燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
2.4 排气在排气冲程中，活塞向下运动，压力推开排气阀，废气从排气道中排出。
同时，凸轮轴使进气门打开，循环开始下一轮。
3. 内燃机的应用内燃机是目前最常用的一种发动机，广泛应用于汽车、摩托车、船舶、飞机和工业设备等领域。
其应用主要体现在以下几个方面：3.1 汽车与摩托车内燃机是汽车和摩托车的主要动力来源。
通过内燃机将化学能转化为机械能，驱动车辆运行。
同时，内燃机的高功率和高效率也有助于提高车辆的加速性能和燃油经济性。
2024版内燃机原理、结构PPT课件
3
噪声水平
内燃机运转时产生的噪声强度，通常以分贝（dB） 为单位。
2024/1/30
19
优化设计策略
提高压缩比 通过提高发动机的压缩比，增加燃烧 室温度和压力，提高热效率。
优化燃烧室形状
改进燃烧室形状，使燃料与空气混合 更充分，提高燃烧效率。
降低排放和噪音
提高燃油利用率和动力性 能
喷油器设计和控制策略是 关键
22
涡轮增压技术
01
02
03
04
利用废气驱动涡机功率
改善燃油经济性和排放 性能
涡轮增压器与发动机的 匹配和优化是重点
23
可变气门正时技术
根据发动机工况调整气门开闭时机 降低泵气损失，提高燃油经济性
分类
根据燃料种类和着火方式的不同， 内燃机可分为汽油机、柴油机和气 体燃料发动机等。
4
发展历程及现状
发展历程
内燃机的发展经历了外燃机向内燃机 的转变，以及多次技术革新和改进， 如燃油直喷技术、缸内直喷技术、涡 轮增压技术等。
现状
内燃机已成为现代交通运输、工业生产、 农业机械等领域的主要动力来源，同时 也在不断地进行技术升级和改进，以提 高效率、减少污染。
定期检查和更换火花塞和点火线圈，以确保 点火系统正常工作，提高燃烧效率。
2024/1/30
28
故障诊断与排除方法
发动机启动困难 检查点火系统、燃油系统和气缸压力，
找出启动困难的原因并进行修复。
发动机异响 检查气门间隙、曲轴轴承和连杆轴承 等部件，找出异响的原因并进行修复。
2024/1/30
内燃机原理和构造(共57张PPT)
多元化动力总成
未来动力总成将呈现多元化趋势，内燃机将与电动机 、燃料电池等共同存在。
提高效率降低排放策略
涡轮增压技术
提高进气压力，增加发动机功 率和扭矩，同时降低油耗和排 放。
轻量化设计
采用高强度材料和先进制造工 艺，减轻发动机重量，提高燃 油经济性。
02
密封材料选择
根据密封部位的工作条件和要求，选择合适的密封材料，如橡胶、塑料
、金属等。
03
密封技术改进
随着技术进步，新型密封材料和结构不断涌现，如高性能橡胶材料、复
合密封结构等，提高了密封效果和耐久性。同时，采用先进的加工工艺
和质量控制手段，确保密封件的精度和质量。
05
性能评价与试验方法
Chapter
应用领域与市场需求
应用领域
内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械、发电机组等领域，为现代社 会提供了强大的动力支持。
市场需求
随着全球经济的不断发展，对于内燃机的需求也在持续增长。特别是在新兴市场 和发展中国家，由于基础设施建设和工业化进程的加速，对于内燃机的需求尤为 旺盛。同时，市场对于更加高效、环保的内燃机的需求也在不断增加。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量，实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间，优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源，提高能源利用效率。
THANKS
感谢观看
润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。
内燃机原理和构造.完整版PPT资料
7
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.
8
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。
11
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
内燃机结构及原理
内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机
四冲程内燃机（汽油机）
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，雾状汽油和空气的混合物（柴油机为空气）进入气缸内。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩（机械能转化为内能）
做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞（柴油机为喷油嘴）产生电火花，使燃料猛烈燃烧（柴油机为压燃），产生高温高压气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。（内能转化为机械能）
实际上，进气门是在上止点前即开启，以保证活塞下行时进气门有较大的开度，这样可在进气过程开始时减小流动阻力，减少吸气所消耗的功，同时也可充入较多的新鲜充量。当活塞在进气行程中运行到下止点时，由于气流惯性，新鲜充量仍可继续充入气缸，故使进气门在下止点后延迟关闭。
排气门也在下止点前提前开启，即在膨胀行程后部分即开始排气，这是为了利用气缸内较高的燃气压力，使废气自动流出气缸，从而使活塞从下止点向上止点运动时气缸内气体压力低些，以减少活塞将废气排挤出气缸所消耗的功。排气门在上止点后关闭的目的是利用排气流动的惯性，使气缸内的残余废气排除得更为干净。
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。
内燃机结构组成工作原理应用
冷却系统：冷却系统负责将发动机内部的热 量导出，防止发动机过热。它通常包括散热 器、水泵、风扇等部件
气缸：气缸是内燃机中的核心部件，它是一 个圆筒，其中包含活塞。活塞在气缸中来回 移动，将热能转化为机械能
轮船：轮船通常使用大型的内燃机作为动力源。它们使 用内燃机来驱动螺旋桨并推动船只前进。一些现代轮船
还使用电力K YOU
2
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机的工作原理基于四个基本过程：进气、压缩、做功和排气。这些过程在一个叫做" 四冲程"的循环中进行
进气：在进气冲程中，活塞向下移动，打开进气门，空气被吸入气缸 压缩：在压缩冲程中，活塞向上移动，关闭进气门，同时打开排气门，将空气压缩。 这个过程中，活塞对空气做功，空气的温度和压力都升高 做功：在做功冲程中，活塞再次向下移动，关闭排气门，同时打开进气门，燃料被喷 入压缩后的空气中。这个过程中，燃料和空气混合并点燃，产生的燃气膨胀并推动活 塞向上移动。这个冲程是内燃机释放热能并产生机械能的阶段 排气：在排气冲程中，活塞向上移动，打开排气门，将燃烧后的废气排出
曲轴：曲轴是一个旋转的轴，它将活塞的往 复运动转化为旋转运动。曲轴的旋转运动可 以用来驱动车辆或其他机械 供给系统：供给系统负责将燃料和空气供给 燃烧室。它包括油箱、油泵、空气滤清器、 化油器(在一些老式发动机中)或燃油喷射器 等部件
点火系统：点火系统负责在适当的时刻点燃 燃烧室中的燃料。它包括火花塞、高压线、 点火线圈等部件
内燃机工作原理
这四个冲程合起来构成一个循环， 内燃机通过这个循环连续地产生机
械能
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。
内燃机机构和系统组成及其原理
发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。
无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。
要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。
（1）曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
（2）配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
配气机构配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
（3）燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴燃料供给系统油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
（4）润滑系统润滑系统的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
并对零件表面进行清洗和冷却。
润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
（5）冷却系统冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
冷却系统（6）点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
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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。
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 :
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： （1）四冲程内燃机； （2）二冲程内燃机；
（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。
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
的气缸容积称为燃烧室容积并以Vc表示。
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。 （1） 低速: n < 500 r/min （2） 中速: 500 r/min < n < 1500 r/min （3） 高速: n > 1500 r/min。 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。
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。
精）机，天然气体、氢气燃料及多种燃料内燃机等。 （1）液体燃料内燃机：汽油机（gasoline engine）；
柴油机（diesel engine）。 （2）气体燃料内燃机：压缩天然气内燃机（CNG）；
液化石油气内燃机（LPG）。
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。 （1）点燃式内燃机（如汽油机、气体燃料内燃机）； （2）压燃式内燃机（如柴油机）。
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。
1、曲柄连杆机构
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。
内燃机
铁道装备与车辆工程专业 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内燃机(简称热机)。 （二）内燃机的分类 1、按燃料分：有汽油机，柴油机，煤气机，乙醇（酒
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
混合气在气缸内被压缩后要用电火花来点火。 供给低压电流的电源(蓄电池和发电机)，将低压电 流变为高压电流的设备(点火线圈和断电器)，以及 将高压电流分配给火花塞(装在气缸盖上)的设备(分 电器)组成汽油机的点火系。
5、润滑系
润滑系的功用是向内燃机的摩擦零件供给润滑油，以减 少零件磨损和零件间的摩擦阻力。润滑系包括油底壳、机油 泵、机油滤清器、机油管路和通道以及机油标尺等。
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
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、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
缩
气Leabharlann 1．进气过程 在进气过程中，活塞从上止点向下止
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。
第二节内燃机的总体构造
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。
根据气门安装位置的不同，配气机构的布 置形式主要有侧置式(顺装气门)和顶置式(倒 装气门)两种。
3、供给系
供给系的功用是供给气缸空气和燃油(可燃混合 气)，并排出燃烧后的废气。
化油器式汽油机工作时，汽油泵将汽油箱中的 汽油吸出，经汽油滤清器滤清后压送到化油器；同 时空气经空气滤清器滤清后也进入化油器。在化油 器中汽油被喷散，并在很大的程度上被蒸发，汽油 与空气混合后形成可燃混合气经进气管被吸入气缸。 燃烧形成的废气经排气管和排气消声器排人大气。 4、点火系
也有的内燃机采用纯水冷却方式（小型农用单缸卧式蒸 发式水冷柴油机）或纯风冷却方式(小型汽油机)。
7、起动装置
起动装置的功用是借助外力(人力或其他动力) 将静止的内燃机转为自行运转。不同的起动方法， 有不同的起动装置。它主要包括起动机、传动机 构和操纵机构等。为便于起动，有的内燃机上还 设有起动辅助装置。
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。
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：
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。
废气再循环(EGR：exhaust gas recirculation )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。