内燃机原理
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。
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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。
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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
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。
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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。
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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
的倍数，它对内燃机的性能有重要影响。
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二、总体构造
四冲程汽油机 :
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)
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。
内燃机的功能剖析
一、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。
内燃机在实际工作时，每次能量转变，都必须经历进气、压缩、作功和排气四个过程。
每进行一次进气、压缩、作功和排气叫做一个工作循环。
若曲轴每转两圈，活塞经过四人冲程完成一个工作循环的叫做四冲程内燃机；若曲轴每转一圈，活塞只经过两个冲程就完成一个工作循环的叫做二冲程内燃机。
重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。
二、内燃机的传动机构组成（画出传动路线图）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。
四冲程汽油机四冲程柴油机四冲程柴油机三、内燃机的传动机构的传动原理（针对内燃机中存在的每种机构，例如：连杆机构，齿轮机构····）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。
内燃机的启动原理
内燃机的启动原理一、内燃机的工作循环内燃机是利用燃烧燃料产生高温高压气体推动活塞运动，从而将热能转化为机械能的装置。
内燃机的工作循环包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在启动过程中，关键是确保燃料能够顺利燃烧产生高温高压气体，从而推动活塞运动。
二、点火系统内燃机的点火系统起到将点火能量传递至燃烧室内的燃料混合物并引燃的作用。
点火系统通常由电源、点火线圈、分配器、点火塞等组成。
在启动过程中，点火系统的作用是在活塞达到压缩行程的顶点时，通过点火塞产生的火花点燃压缩的燃料混合物。
三、燃油系统燃油系统是将燃油供给到燃烧室内，确保燃料能够顺利燃烧的关键。
燃油系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油嘴等组成。
在启动过程中，燃油系统的作用是将燃油从燃油箱中抽取并输送至燃烧室内，形成可燃的燃料混合物。
启动过程如下：1. 打开点火开关，启动电源，使点火系统准备好产生火花。
2. 踩下离合器（对于手动变速器）或切换至空档（对于自动变速器），断开发动机与车轮的连接，以保证启动时发动机不会带动车辆前进。
3. 踩下刹车踏板，保持车辆静止。
4. 转动钥匙至启动位置，同时踩下油门踏板，启动电机转动发动机，使曲轴旋转。
5. 发动机转动后，点火系统通过点火线圈产生火花，并通过点火塞引燃压缩的燃料混合物。
6. 燃油系统通过燃油泵将燃油从燃油箱抽取，并喷射至燃烧室内，形成可燃的燃料混合物。
7. 燃料混合物在点火的作用下燃烧，产生高温高压气体，推动活塞运动。
8. 发动机转速逐渐提高，经过几个循环后稳定下来，发动机启动成功。
9. 松开油门踏板，发动机进入怠速状态，维持正常运行。
总结：内燃机的启动原理主要涉及到工作循环、点火系统和燃油系统三个方面。
在启动过程中，点火系统通过产生火花点燃压缩的燃料混合物，燃油系统通过将燃油输送至燃烧室，确保燃料能够顺利燃烧产生高温高压气体，从而推动活塞运动。
通过以上几个步骤，内燃机可以顺利启动并进入正常运行状态。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种动力系统，是由发动机构成的机械传动系统。
它将有机燃料（如汽油、
柴油等）、空气和排气气体结合起来，在发动机的内部完成能量转换。
这种能量转换能够
提供给各种内燃机类型的动力驱动和热能，从而促进机械作业。
理解内燃机工作原理可以帮助我们加深对内燃机的了解，并为内燃机的维护和保养服
务奠定基础。
一般来说，内燃机的工作原理分为四个主要阶段：压缩，燃烧，排气和喷油。
压缩阶段：压缩是内燃机能量转换过程中的第一步，在这一步中，内燃机上的活塞将
最终在缸内空气从低压吸入到高压。
此外，由于紧凑的气体会增加空气温度，因此当活塞
在缸中上下移动时，会产生更多的热量。
燃烧阶段：当空气被完全压缩后，即可开始燃烧。
通常，有机燃料（汽油、柴油等）
由喷油嘴喷射到缸中，形成一个强烈的火焰，从而使缸内的空气和燃料燃烧。
在此过程中，压缩的活塞会立即发挥作用，将热能释放到缸内气体中，从而使活塞和缸体进一步推动。
排气阶段：当有机燃料燃烧完毕后，它将排出组成排气气体的各种有毒物质，例如一
氧化碳、二氧化碳和氮氧化物，这些气体都产生了在缸中燃烧时不会改变其空气比热容。
喷油阶段：这一步的功能是将新的有机燃料（汽油、柴油等）送入缸内，以补充之前
已经燃烧的有机燃料。
在喷油嘴喷射的机器中，会主动控制有机燃料和空气量，以保证正
确的混合比例，并使缸内有机燃料火焰合理而有效地发动并迅速完成燃烧。
总体而言，内燃机的工作原理主要是指机械传动系统在发动机内部完成能量转换，并
将有机燃料混合、燃烧、释放热量以及排出排气气体，以提供动力和发动机的正常运行。
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内燃机的工作指标
指示性能指标——评定工作循环进行的好坏。
平均指示压力：单位气缸工作容积一个工作循环所做的指示功。
从实际循环的角度评价发动机气缸工作容积利用率高低的参数。
是衡量发动机实际循环动力性能的一个很重要的指标。
指示功：发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量。
循环中热工转换有效程度+气缸容积大小
指示功率：
指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。
指示燃油消耗率：单位指示功的耗油量。
单位=
柴油机>汽油机；四冲程>二冲程
有效性能指标
机械损失功率：发动机发出的指示功率需扣除运动件的摩擦功率以及驱动风扇、机油泵、燃油泵、发电机等附件所消耗的功率后才能作为曲轴的有效输出。
所有这些消
耗功率的总和称为机械损失功率。
机械效率：有效功率和指示功率之比。
有效功率：利用测功机和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴输出转矩和转速，按公式可求得。
平均有效压力：可看作一个假想的、平均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做的功等于没循环所做的有效功。
反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。
升功率：每升气缸工作容积所发出的功率。
从实际循环角度对气缸工作容积利用率的总评价。
值越大，发动机强化程度越高，更轻巧、更紧凑。
是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的重要指标。
升功率的高低反映出发动
机设计与制造水平的高低。
提高升功率措施：
（1）提高充气量。
这是四冲程发动机增加热量的首要条件，因为燃料燃烧需要空气，燃料与空气比较，后者更难以充入气缸，所以就要改善换气条件，减少进气阻力增大气门通道截面积，有些发动机就采用4气门形式。
当多气门结构布置困难时，首先要满足进气门的需要，不管气门布置形式怎么样，都是进气门数量等于或者大于排气门数量。
（2）提高转速以增加单位时间内的充气量。
现在轿车的发动机一般都是高转速发动机，每分钟转速在5千转以上。
（3）改善混合气质量和燃烧过程。
采用电控燃油喷射系统，在所有工况下混合气的质量尽可能达到最佳，空气与燃油的混合地点从节气门处移至喷油嘴处，燃油直接与吸入的空气混合，从本质上改善了混合气的均匀性。
（4）提高发动机机械效率增加有效功的输出，减少机械损失主要是减少零件之间的摩擦，涉及到零件加工的精度、表面加工质量、润滑质量、温度控制及减少附件等。
发动机转速越高引起的每次循环充气量减少问题也越突出，这就要采用增大气门通道截面积的措施，加大进气门头直径或者采用多进气门形式。
但采用多气门形式又会涉及到发动机机械效率的问题。
需要平衡点。
充量系数：每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。
衡量发动机实际换气过程完善程度的极其重要指标。
影响充量系数因素：
1、进气门关闭时缸内的压力；
2、进气门关闭时缸内气体温度；
3、残余废气量；
4、进排气相位角；
5、发动机压缩比；
6、进气状态。
提高充量系数措施：
1.降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力；
2.降低排气系统的阻力损失，以减小气缸内的残余废气系数；
3.减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，以降低进气终了时的充量温度；
4.合理的配气正时和气门升程规律。
过量空气系数：燃烧单位质量燃料的实际空气量与理论空气量之比。
反映混合气形成和燃烧完善程度以及整机性能的一个指标。
在吸入气缸的空气量一定的情况下，越小意味着可以向气缸多喷油，吸入气
缸的空气利用率越高，发出的功率越大。
减小过量空气系数受燃烧完善程度（小型高速柴油机）和热负荷（大型及增
压柴油机）的限制。
对汽油机来讲,在常用负荷区，为了满足三效催化剂的高转化效率要求，采
用氧传感器闭环控制在1.0左右；在启动、大负荷工况（节气门全开）及暖
机的过程中，发动机需要较浓的混合气，此时氧传感器不起作用。
经济性能指标
有效热效率：实际循环的有效功与为此得到此有效功所消耗的热量的比值。
有效燃油消效率：单位有效功的油耗量。
平均机械损失压力AS平均有效压力
机械损失的组成部分：
1、活塞与活塞环的摩擦损失；
2、轴承与气门机构的摩擦损失；
3、驱动附属机构的功率损失；
4、风阻损失；
5、驱动扫气泵和增压器的损失。
排放指标
单位里程质量排放量
比排放量
提高内燃机动力性能与经济性能的途径
1、采用增压技术；
2、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率；
3、改善换气过程，提高气缸的充量系数；
4、提高发动机转速；
5、提高机械效率；
四冲程内燃机典型的理论循环的比较
等容加热循环VS等压加热循环VS混合加热循环。