内燃机原理与构造
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。
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。
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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.
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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
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图1-1 V形与对置气缸排列
a）V形内 内燃机的总体构造
1-2 四冲程汽油机总体组成
1-凸轮轴 2-摇臂 3-排气门 4-火花塞 5-电控喷油 器 6-燃油滤清器 7-电动燃油泵 8-燃油箱 9-点火 线圈组件 10-燃油压力调节阀 11-进气门 12-冷却 液温度传感器 13-爆震传感器 14-进气管 15-进气 温度传感器 16-节气门 17-节气门传感器 18-空气 滤清器 19-空气质量计 20-控制单元（ECU） 21-冷却液套 22-曲轴位置传感器 23-点火开关 24-蓄电池 25-起动电机 26-飞轮 27-油底壳 28机油 29-曲轴 30-连杆31-曲轴带轮（主动三角皮 带轮）32-正时皮带 33-气缸 34-排气三元催化转 化器 35-氧传感器 36-活塞37-凸轮轴正时皮带轮 （凸轮轴带轮）
四冲程汽油机主要由下列机构和系统组成：
1、曲柄连杆机构 2、配气机构 3、供给系统 4、点火系统 5、润滑系统 6、冷却系统 7、起动系统（起动装置） 四冲程柴油机的构造除点火系统和供给系统外，与
汽油机的大体相同。
第3节
内燃机的基本工作原理
1-火花塞 2-气缸盖 3-凸轮轴 4-机体 5进气道
关于排放标准
1961年美国开始规定轿车的排气标准， 1970年美国加利福尼亚州决定对载重卡车 用柴油机排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮 氧化合物从1973年和1975年起分两个阶段 进行限制，接着在欧洲、日本和我国都相应 制定了汽车排放法规，并且这些法规将越来 越严格。此外，由于从1973年10月开始， 石油输出国大幅度地提高石油价格，从而引 起各国对发动机燃油经济性的重视。
6-气缸 7-活塞 8-曲 轴 9-曲轴正时皮带轮 10-传动
链轮 11-连杆 12-气 门 13-凸轮轴正时齿 轮
图1-4 四冲程汽油机基本结构简图
1-气缸 2-活塞 3-连 杆 4-曲轴 5-气缸盖 6-进气门
7-进气道 8-火花塞 9-排气门 10-排气道
表1-1 四冲程汽油机工作过程
内燃机原理
第1章
内燃机的总体构造与基本工作 原理
1.1.1 内燃机发展简史
1885年德国人戈特利布·戴姆勒（Gottlieb Daimler）仿照四冲程煤气机的工作原理制 成了第一台汽油机，并于1886年使第一台 用汽油机驱动的汽车问世。与此同时，德国 工程师卡尔·奔驰（Karl Benz）也于1886 年1月20日向德国帝国专利局申请了他发明 的汽车专利，同年11月2日专利局批准了他 的发明，并颁发了专利证书。因此，奔驰和 戴姆勒两人是世界上公认的汽车发明人。
动机等。 4、按进气状态分，有非增压式内燃机和增压式内燃机之分。 5、按冷却方式分，有水冷式和风冷式两种。汽车和工程机械用内燃机多数是
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。
关于增压技术
柴油机增压的设想早在1892年鲁道夫·狄塞尔发表 柴油机理论时就提出来了，当时他指出：“在单缸 机上安装增压泵和进气室，这样改变了进气室中的 空气压力，就能改变输出功率”。1911~1914年 瑞士工程师艾尔弗德·比希（Alfred Buchi）首先 提出柴油机废气涡轮增压的理论，并于1915年进 行了试验。1925年他又以“脉冲增压”获得瑞士 专利。1926年废气涡轮增压技术开始用于四冲程 柴油机，1942年以后在低速、船用二冲程柴油机 上陆续采用。增压技术可以有效地提高柴油机的平 均有效压力，从而大幅度地提高柴油机的有效功率。
4）排气行程 活塞继续从下止点往上止点运动（相当于曲轴转角
四冲程原理
3）做功行程（燃烧-膨胀行程） 在压缩行程末，火花塞开始点火，进、排气门都关闭，进入
气缸的可燃混合气被点燃、燃烧，放出大量的热能，导致气缸 内气体压力和温度迅速增加（最高压力达5Mpa，最高温度达 2800K），气体体积急剧膨胀，推动活塞从上止点向下止点运 动（相当于曲轴转角360°~540°），通过连杆使曲轴旋转 并输出机械能，该过程称为做功行程。
行程名称 进气 压缩 做功 排气
曲轴转角 0°~180° 180°~360° 360°~540° 540°~720°
活塞行向 ↓ ↑ ↓ ↑
进气门 开 关 关 关
排气门 关 关 关 开
四冲程原理
1）进气行程 当活塞从上止点（活塞顶面离曲轴中心最远处）向
下止点（活塞顶面离曲轴中心最近处）运动时，曲 轴转角为0°~180°，进气门开启，排气门关闭， 电控喷油器向进气道喷油，空气与汽油混合，而后 被吸入气缸，该过程称为进气行程。 2）压缩行程 当活塞继续从下止点向上止点运动时（相当于曲 轴转角180°~360°），进排气门均关闭，进入气 缸的混合气被压缩，该过程称为压缩行程。
1.1.2 内燃机的分类
1、按工作循环所需行程数，按照完成一个工作循环所需的行程数来分，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。
2、按着火方式分，有压缩着火（压燃式）和强制点火（点燃式）两类。 3、按使用燃料种类分，有汽油机、柴油机、煤气机、气体燃料及多种燃料发
1890年英国的克拉克和罗伯逊、德国的卡尔·奔驰成功地发明了二
冲程内燃机。
为了研制使用廉价燃料的发动机，并进一步 提高发动机的热效率，1892年德国工程师 鲁道夫·狄塞尔（Rudolf Diesel）首先提出 了柴油机的工作原理。他在发明专利中写道： “在气缸中的纯空气将被活塞强烈的压缩， 致使它所产生的温度远超过所使用燃料的自 然温度，而燃料的喷入气缸是在活塞越过上 止点之后进行的……”。一般来说，现代的 柴油机基本上是按照这一原理工作的。