内燃机原理 1绪论

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）