内燃机原理与结构
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。
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
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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
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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。
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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
内燃机的构造与工作原理解析
内燃机的构造与工作原理解析内燃机是一种常见的发动机类型，广泛应用于汽车、飞机和船舶等交通工具中。
它通过燃烧内部燃料来产生动力，驱动机械运转。
本文将对内燃机的构造和工作原理进行详细解析。
一、内燃机的构造内燃机的构造主要由以下几个部分组成：1. 气缸和活塞：内燃机通常具有多个气缸，每个气缸内都放置有活塞。
气缸和活塞的数量决定了内燃机的多缸数量，多缸设计有利于提高发动机的功率和平稳性。
2. 曲轴和连杆：曲轴与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
连杆负责连接活塞和曲轴，使活塞的运动能够传递到曲轴上。
3. 燃烧室和火花塞：燃烧室是燃烧燃料的地方，位于气缸顶部。
火花塞则是引发燃料燃烧的关键部件，通过电火花点燃混合气体。
4. 进气和排气系统：进气系统负责引入空气和燃料混合物，而排气系统则将燃烧产生的废气排出。
这些系统通常包括进气管、空气滤清器、燃油喷嘴和排气管等。
5. 燃油系统：燃油系统负责储存和供给燃料。
它包括燃油箱、燃油泵和喷油嘴等组件。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理可以总结为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：在进气冲程中，活塞从上往下移动，气缸内的压力下降，进气阀开启，混合气体通过进气管进入气缸。
这个过程将空气和燃料混合物引入燃烧室。
2. 压缩：在压缩冲程中，活塞从下往上移动，气缸内的空间减小，将混合气体压缩至高压状态。
这个过程使得混合气体变得更加稳定，为后续的燃烧提供条件。
3. 燃烧：在燃烧冲程中，电火花点燃燃烧室内的混合气体。
燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下移动。
这个过程释放出能量，推动发动机工作。
4. 排气：在排气冲程中，活塞再次向上移动，将燃烧产生的废气排出。
排气阀门开启，废气通过排气管被排放到大气中。
三、内燃机的工作循环内燃机的工作原理可以通过热力学循环图来表示，最常见的循环是四冲程循环，也称为奥托循环。
1. 进气冲程：活塞从上往下移动，气缸内的容积增大，吸入空气和燃料。
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。
内燃机工作原理
内燃机工作原理内燃机是一种广泛应用于各个领域的动力装置，其工作原理主要是利用可燃气体在气缸内燃烧产生高温高压气体驱动活塞做功。
本文将详细介绍内燃机的工作原理和主要组成部分。
一、内燃机的工作原理内燃机的工作原理基于热力学第一定律和气体状态方程。
在一个封闭的环境中，可燃混合气体（汽油、柴油或天然气等）与空气在气缸内充分混合，然后通过点火装置点燃混合气体。
点火后，可燃气体会燃烧释放出热量，使气缸内的气体温度和压力急剧上升。
高温高压气体驱动活塞向下运动，完成一次工作循环。
内燃机的工作循环可分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气阶段：活塞向上运动，通过进气门让新鲜空气进入到气缸内。
为了保证燃烧效率，进气时空气应尽量充分混合。
2. 压缩阶段：活塞向下运动，将气缸内的气体压缩。
气体在压缩过程中，温度和压力逐渐增加，形成高压高温气体。
3. 燃烧阶段：在活塞达到下止点时，点火装置产生火花点燃气缸内的混合气体。
可燃气体在火焰的驱动下燃烧，释放出大量热能，使气体的压力迅速上升。
4. 排气阶段：活塞再次向上运动，将燃烧产生的废气推出气缸。
通过排气门将废气排放到大气中。
这四个阶段组成了内燃机的一个工作循环。
内燃机可以根据不同的工作循环形式进行分类，最常见的有四冲程循环和两冲程循环。
二、内燃机的主要组成部分内燃机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、点火系统、燃油供给系统、进气系统和排气系统等组成。
1. 气缸：气缸是容纳活塞上下运动的空间。
内燃机通常采用单缸、多缸或星型多缸结构，根据需要可以选用不同的气缸数目。
2. 活塞：活塞是内燃机中的运动部件，直接受到燃烧气体的推动力。
活塞在气缸内上下运动，通过连杆与曲轴相连，将燃烧产生的能量转化为机械能。
3. 连杆：连杆连接活塞和曲轴，将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。
连杆需要具备足够的强度和刚度，以承受高频率的往复运动。
4. 曲轴：曲轴是内燃机中的动力输出元件，通过连杆的传动实现活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
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。
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内燃机的工作原理和总体构造
内燃机的分类按活塞运动方式分：
往复机
1、往复活塞式内燃机
2、转子活塞式内燃机
三角活塞旋转式发动机（简称转子
发动机）于1958年由德国F.汪克尔发明，
F汪克尔发明
关键技术是1954年F.汪克尔提出的气密
封系统，1964年德国NSU公司将转子发
动机装在轿车上
动机装在轿车上，1967年日本东洋工业
公司成批生产，至今。
转子发动机与往复活塞式发
比较：转子发动机与往复活塞式发
动机相比，优点是体积小，重量轻，转
速高，升功率大，现代转子发动机燃油
消耗率水平接近往复活塞式发动机，但
耐久性、可靠性等较差，制造成本较高。
往复活塞式内燃机:
1、按所用的燃料分：（1）液体燃料发动机；汽油机（gasolineengine）；
g
柴油机（diesel engine）。
（2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）；
液化石油气发动机（LPG）。
2、按发火方式分：（1）点燃式发动机（如汽油机、气体燃料发动机）；
按发火方式分）点燃式发动机（如汽油机气体燃料发动机）
（2）压燃式发动机（如柴油机）。
3、按工作循环的冲程数分：（1）四冲程发动机；
（2）二冲程发动机。
4、按冷却方式分：（1）水冷发动机；
（2）风冷发动机。
5、按进气方式分：（1）自然吸气式发动机（非增压式发动机）；
（2）强制吸气式（增压式发动机）。
6、按气缸数分：（1）单缸发动机；
按气缸数分
（2）多缸发动机。
7、按气缸排列方式分：（1）单列发动机：直立式发动机、平卧式发动机
（2）双列发动机：V型发动机、水平对置式发动机
四冲程内燃机的工作原理四冲程汽油机的工作原理
冲程汽油机的作原理
1、进气行程
进气行
2、压缩行程
3、作功行程
4、排气行程
排气门关闭
进气行程
温度370~400 K ，
压力0.07~0.09MPa
进气门开启活
气门开启塞
压缩比进气门关闭压缩比：
ε=Va/Vc
压缩行程排气门关闭
温度600~700K ，
0615MP
活塞
压力0.6~1.5 MPa
作功行程
排气门关闭进气门关闭
瞬时最高：温度
2200~2800 K，压
力3~5MPa
活
塞作功终了：温度
13001600 K，压
1300~1600K
力0.3~0.5 MPa
进气门关闭
排气行程
排气门打开
残余废气
活
塞温度900~1200 K 压力
0.105~0.115 MPa
0105~0115MPa
四冲程内燃机的总体构造
两大机曲柄连杆机构
构
配气机构
供给系
点火系五大系
统冷却系
润滑系
起动系
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
动零件它机体组塞
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。
运动转化成活塞的直线运动
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
启关闭进气排气
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。
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，配制出定
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；柴油机燃
内排出到大气中去柴油机燃
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
形成混合气并燃烧最后将燃
烧后的废气排出。
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。
冷却系统
•冷却系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。
扇水箱节温器等组成
润滑系统
•润滑系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、机油滤清器和些阀门
油泵机油滤清器和一些阀门
等组成。
起动系统•
要使发动机由静止状态过渡到
工作状态，必须先用外力转动
发动机的曲轴，使活塞作往复
运动，气缸内的可燃混合气燃
运动气缸内的可燃混合气燃
烧膨胀作功，推动活塞向下运
动使曲轴旋转。
发动机才能自
行运转作循才能自动进
行运转，工作循环才能自动进
行。
因此，曲轴在外力作用下
开始转动到发动机开始自动地
怠速运转的全过程，称为发动
机的起动。
完成起动过程所需
的装置，称为发动机的起动系。