内燃机原理
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。
内燃机原理ppt课件
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。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理内燃机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为机械能的设备，广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具和发电机组等领域。
它通过内燃过程来驱动活塞，从而将热能转化为机械能。
本文将详细介绍内燃机的工作原理。
一、内燃机的组成部分内燃机主要由缸体、活塞、曲轴、气门机构和点火系统等组成。
缸体是内燃机的重要组成部分，它承载着燃料燃烧时产生的高压气体。
活塞是在缸内来回运动的部件，通过活塞的上下运动来完成吸气、压缩、燃烧和排气四个工作过程。
曲轴与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
气门机构用于控制气门的开闭，从而调节燃气进出缸体的时间。
点火系统则负责提供高能火花以点燃混合气体。
二、内燃机的工作过程内燃机的工作过程主要包括吸气、压缩、燃烧和排气四个阶段。
1. 吸气阶段：活塞下行时，气门开启，气缸内的工作介质（燃气和空气的混合物）被大气压力推入气缸内。
2. 压缩阶段：活塞上升时，气门关闭，气缸内的工作介质被活塞推向缸顶，压缩成高压高温的混合气体。
3. 燃烧阶段：在高压高温条件下，点火系统释放高能火花，引燃混合气体，燃烧产生的热能使气缸内的压力快速增大，推动活塞下行。
4. 排气阶段：活塞再次上升时，气门再次开启，废气通过排气门排出气缸，为下一个循环做准备。
三、内燃机的燃油供给方式内燃机的燃料供给主要有喷射式和化油器两种方式。
1. 喷射式供油系统：喷射式供油系统是现代内燃机常用的供油方式。
它采用高压泵将燃油送至喷油嘴，通过精确的喷油控制，将燃油喷入气缸内，实现燃烧。
2. 化油器供油系统：化油器供油系统则是早期内燃机常用的供油方式。
它通过化油器将液体燃料雾化成可燃气体，混合后再进入气缸燃烧。
四、内燃机的工作原理内燃机的工作原理基于双冲程循环理论。
它具有以下几个特点：1. 自启动能力：内燃机可由点火系统提供的高能火花启动，无需外力辅助。
2. 高效率：内燃机可以通过调整气门的开闭时间和点火提前角来实现不同工况下的高效率工作。
内燃机做功冲程原理
内燃机做功冲程原理
内燃机是一种利用燃料在氧气的氧化反应中释放能量，驱动活塞做功的热机。
内燃机的做功过程可以分为四个阶段：吸气、压缩、燃烧和排气。
其中，压缩和燃烧阶段是内燃机做功的关键。
内燃机的做功是通过活塞在气缸内做往复运动来实现的。
活塞在气缸内的运动是由曲轴带动的。
曲轴是内燃机中的一个重要部件，它将活塞的往复运动转换为旋转运动，从而驱动机械设备工作。
内燃机的做功过程中，压缩和燃烧阶段是最重要的。
在压缩阶段，活塞向气缸内移动，将气缸内的混合气体压缩。
混合气体中的燃料和空气被压缩到极限，使其温度和压力都急剧升高。
在燃烧阶段，点火系统会点燃混合气体，使其发生爆炸反应。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，从而产生做功。
内燃机做功的冲程是指活塞在气缸内做往复运动的距离。
内燃机的冲程分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
在吸气冲程中，活塞向下运动，气缸内的混合气体被吸入。
在压缩冲程中，活塞向上运动，将混合气体压缩。
在燃烧冲程中，点火系统点燃混合气体，使其发生爆炸反应，推动活塞向下运动。
在排气冲程中，活塞向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸。
内燃机做功的冲程原理是通过活塞在气缸内做往复运动，将燃料和空气压缩到一
定程度后点火燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，从而产生做功。
内燃机的做功过程必须精确控制，才能保证内燃机的正常运行和高效率工作。
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。
内燃机基本工作原理
内燃机基本工作原理内燃机是一种将燃料变为机械能的装置，其基本工作原理是通过燃烧燃料在气缸内产生高温高压气体，驱动活塞做功，将热能转化为机械能。
下面将详细介绍内燃机的基本工作原理。
内燃机的基本构造包括气缸、活塞、曲柄连杆机构和气门控制系统等。
内燃机工作的基本循环是四冲程循环，包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
在进气冲程中，汽缸进气门打开，活塞从上死点向下运动，将空气抽入汽缸。
进气门关闭后，活塞开始向上运动，将进气气体压缩。
在压缩冲程中，当活塞靠近上死点时，活塞上面的火花塞产生一个火花，点燃压缩的混合气。
这个点火称为点火提前角，可以通过调整点火系统来控制。
在燃烧冲程中，混合气受到点火后迅速燃烧，产生高温高压气体。
这些气体向下推动活塞，活塞通过曲柄连杆机构将线性运动转化为旋转运动，驱动曲轴。
在排气冲程中，当活塞接近下死点时，排气门打开，将燃烧后的废气从汽缸排出。
排气门关闭后，活塞开始向上运动，进入下一个循环的进气冲程。
总体来说，内燃机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，利用活塞和曲柄连杆机构将线性运动转化为旋转运动，从而驱动机械设备工作。
下面分别介绍内燃机的各个关键步骤。
1.进气冲程：当活塞从上死点向下运动时，进气门打开，此时气缸内的压力低于大气压，空气通过进气阀门进入气缸。
进气门关闭后，活塞向上运动，将进气气体压缩。
2.压缩冲程：当活塞靠近上死点时，进气气体被压缩成高压状态，此时混合气达到最高点火压力。
在这个阶段，燃料喷射器将燃料注入气缸，与压缩气体混合。
3.燃烧冲程：通过点火系统点燃混合气，混合气迅速燃烧，产生高温高压气体。
这些气体向下推动活塞，推动曲柄连杆机构，将线性运动转化为旋转运动。
4.排气冲程：当活塞接近下死点时，排气门打开，废气通过排气阀门排出气缸。
排气门关闭后，活塞向上运动，进入下一个循环的进气冲程。
内燃机中的曲轴是一个重要的部件，它通过连杆将活塞的线性运动转化为旋转运动。
内燃机原理和构造.完整版PPT资料
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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。
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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。
内燃机原理与构造
内燃机原理与构造内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置，是现代工业中最为常见和普遍使用的动力机械之一、它主要通过燃烧燃料与氧气产生高温高压气体从而驱动活塞运动，然后通过机械传动将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而驱动机械设备的工作。
内燃机的原理基于热力学和燃烧化学的基本原理。
首先，燃烧化学反应是指将燃料与氧气在适当的条件下进行反应，产生高温高压气体，这一过程称为燃烧。
内燃机中主要使用的燃料包括汽油、柴油、天然气等。
其次，热力学第一定律指出能量守恒的原理，即能量不会凭空消失或产生，只会发生转化。
内燃机利用燃料的化学能转化为热能，然后通过工作物体（活塞）的往复运动将热能转化为机械能。
内燃机的基本构造包括气缸、活塞、曲轴、连杆、点火系统和供油系统等。
气缸是内燃机的主要工作部件，通常由铸铁或铸铝合金制成。
活塞是在气缸内往复运动的工作物体，其主要作用是通过密封活塞与气缸之间的空间，将高温高压气体的热能转化为机械能。
曲轴是内燃机的输出轴，它可以将活塞的往复运动转化为旋转运动，驱动机械设备的工作。
连杆则起到连接活塞和曲轴的作用，使两者能够协调运动。
点火系统是内燃机中起到点燃燃料的关键部件，其主要作用是在燃烧室中产生高温高压火花，点燃混合气体，从而引发燃烧。
常见的点火系统有火花塞点火系统和压燃点火系统两种。
火花塞点火系统通过火花塞产生电火花点燃混合气体，常用于汽油发动机。
压燃点火系统则通过高温高压气体本身的压力和温度引发燃烧，常用于柴油发动机。
供油系统是内燃机中起到供应燃料的关键部件，其主要作用是将燃料输送到燃烧室中，与氧气混合后进行燃烧。
供油系统一般包括燃油泵、喷油器和油箱等组成部分。
燃油泵主要负责将燃料从油箱中抽取并提供所需的压力。
喷油器则将高压燃料雾化喷入燃烧室，以便更好地与氧气混合。
总结来说，内燃机的原理是利用燃料的化学能转化为热能，通过活塞的往复运动将热能转化为机械能，从而驱动机械设备的工作。
在内燃机的构造中，气缸、活塞、曲轴、连杆、点火系统和供油系统等是最常见的部件。
九年级物理内燃机知识点
九年级物理内燃机知识点内燃机是一种能够将化学能转换为机械能的装置，被广泛应用于交通运输、工业生产和家庭用途等领域。
它通过燃烧燃料使气体膨胀，从而产生推动力来驱动发动机工作。
在九年级物理学习中，了解内燃机的工作原理和相关知识点，对于理解能源转换和能量守恒定律有着重要意义。
一、内燃机工作原理内燃机主要由燃烧室、气缸、活塞和曲轴等部件组成。
它工作的基本原理可以简化为以下几个步骤：1. 进气阶段：活塞向下运动，气缸内形成负压，进气阀门打开，新鲜空气通过进气阀进入气缸。
2. 压缩阶段：活塞向上运动，压缩气缸内的空气燃料混合物，使其体积减小，压力增大。
3. 燃烧阶段：当活塞达到上止点时，点火器点火将混合物点燃，形成爆炸。
爆炸产生的气体膨胀驱动活塞向下运动。
4. 排气阶段：活塞再次向上运动，将燃烧后的废气通过排气阀排出。
这样，内燃机便能源源不断地进行循环工作，将化学能转化为机械能。
二、内燃机的分类内燃机可以根据不同的工作循环和燃料类型进行分类。
常见的内燃机有以下几种：1. 火花点燃式内燃机：也称为汽油机，以汽油为燃料，通过火花塞点火引燃混合气体。
2. 压燃式内燃机：也称为柴油机，以柴油为燃料，通过高温高压使燃料自燃。
3. 混合式内燃机：结合了火花点燃式和压燃式内燃机的特点，以混合燃料为燃料，具有高效率和低排放的特点。
三、内燃机的优缺点内燃机作为一种常见的动力装置，具有以下优点和缺点：1. 优点：- 结构简单，体积小，重量轻，便于携带和安装。
- 启动快速，响应灵敏，能够满足瞬时高功率需求。
- 燃料种类广泛，适用性强，包括汽油、柴油、天然气等多种燃料。
2. 缺点：- 燃料消耗较大，对环境产生一定程度的污染，需要采取相应的净化措施。
- 噪音较大，振动较明显，需要进行降噪和减振处理。
- 能量利用率较低，部分燃料被浪费为废热和废气。
四、内燃机的应用领域内燃机广泛应用于交通运输、工业生产和家庭用途等领域，包括以下方面：1. 汽车：内燃机是汽车的主要动力装置，提供驱动力和动力支持。
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内燃机
热效率高（是当今热效率最高的热力发动机）
结构简单 比质量（单位输出功率的质量）轻
移动方便
内燃机的历史
1860年，莱诺依尔（J.
大气压力式内燃机
J. E. Lenoir），1867年，奥托 （Nicolaus A. Otto）和浪琴（Eugen Langen）
1876年，奥托
四冲程循环的内燃机
增压器
机械增压 废气涡轮增压
•压气机
压缩空气，提高进气压力 •废气涡轮 柴油机废气在废气涡轮中膨胀作功，驱动压气机
二冲程内燃机工作原理
由气口或气口-气阀换气 扫气泵（或利用曲轴箱）实现扫气
第2节 内燃机分类
内燃机种类很多，它们可以按如
按冲程数分
四冲程
下不同方式分类
按所用燃料分
汽油机 柴油机
15min功率/转速：3kW/5000r·min-1 采用曲轴箱换气。
多缸机
多缸机常用于汽车，它们的转矩输出 V－6发动机
气缸分成二列，每列三缸
较均匀，平衡也比单缸机好 2.5L以下排量的汽车通常使用四缸机 为多 六缸机通常用于排量为2.5~4.5L的发 动机
其转矩比四缸机更均匀 但气缸直线排列会增加发动机长度，使曲
二列气缸轴线夹角为60°，使发动机更为
紧凑
一级惯性力可以得到平衡，但二级惯性力
平衡情况要比直列式差
V－8和V－12缸机
工作柔和、紧凑、排量大、振动小
轴扭转振动增加
由于进气管长，使燃料在各缸之间分配不
增压汽油机可以在给定排量下获得更
大的功率输出
易均匀
368汽油机
直立、四冲程、水冷、3缸机 缸径×行程：68．5mm×72mm 标定功率/标定转速：
排气过程
从排气门开启到排气门关闭 排气门提前开启(30~80)CA 排气过程中气缸内压力大于外界压力 排气门延迟关闭(10~70)CA
到排气上止点时气缸内压力pz
= 0.105~0.12MPa，温度Tz = 700~900K
气门叠开阶段
内燃机的基本工作原理
增压柴油机工作原理
第3节 各种内燃机的典型结构
点燃式发动机
小型点燃式发动机
广泛应用于家庭割草机、链锯、移动式小
发电机组、植保、舷外机和摩托车
它们通常是单缸机，其特点是尺寸小，质
量轻，便宜
由于是单缸机，因而转矩不均匀性和振动
较大。
二冲程点燃式发动机
单缸、直立风冷 缸径×行程：50mm×50mm
12h功率/转速：2.2kW/4000r·min-1
最大转矩：145
N· m（3500r/min时） 采用化油器供油、顶置凸轮轴 高速性能好。
奥迪A4型汽油机
直立四冲程、水冷、4缸 缸径×行程：86.4mm×81mm 标定功率/转速：110kW/6800r·min-1
球型燃烧室、顶置凸轮轴、五气门及增压中冷 电控汽油喷射、闭环、电子管理自诊断系统及三
供给系
燃料供给系——化油器、燃料喷射系统 进排气系统——空气滤清器、进、排气管、
起动装置——手摇起动、电起动、压缩
空气起动 附件及其它特殊装置——传感器等
消声器
配气机构——定时开启和关闭进、排气
门
驱动组、传动组、气门组
点火系——蓄电池点火系、磁电机点火
系
火花塞、点火线圈、断电器、分电器
内燃机型号反映内燃机的主要结构特
征和性能
气缸数（1，2，3，……） 机型系列
•冲程（E表示二冲程）
•气缸直径
压缩比εc=(Vs+Vc)
用途及结构特点
•Q——汽车用
•T——拖拉机用
•C——船用 •J——铁路牵引用 •Z——增压
•K——复合
•F——风冷
变形符号（-1，-2，……）
内燃机总体构造
第二次世界大战后，增压技术开始在压燃式发动机上得到广泛的应用，并
逐步扩展到汽油机中
内燃机的历史
近30年来，影响发动机设计和运行的主要因素，是控制发动机对环
境的污染
40年代在洛杉矾出现汽车所造成的空气污染事件 光化学烟雾来自日照下的NOx和HC所产生的化学反应；而汽车则是NOx和HC
以及CO的主要贡献者 柴油机则是烟气微粒以及HC和NOx的主要来源 美国加州首先建立了汽车排放标准 60年代在美国，接着在欧洲、日本，相应确立了汽车排放标准，从而发展 了汽油喷射、三效催化剂、无铅汽油的应用，以控制汽油机的排放。
油料汽化并与空气混合的化油器 高挥发性的油料使发动机起动容易，在寒冷地区使用有较好的性能 1907—1915年，汽油需求量增加了5倍，威廉·伯尔顿（William Burton，1865—1954年）发明了将重油在压力下加热裂解成易挥发轻馏分 油的技术，从而大大提高了汽油的产量。但这种汽油沸点较高，使冷起动困 难。由于在1912年发明了起动电机，从而较好地解决了这一问题。 第一次世界大战以后，通用汽车公司发现了四乙铅的抗爆作用，1923年美 国开始将它用来作为汽油的添加剂 尤金·荷德莱（Eugene Houdry）发明了催化裂化法，既提高了汽油的产 量，同时使汽油获得越来越好的抗爆性
压缩过程
由进气门关闭到活塞到上止点
活塞向上运动，气缸内气体被压缩，气体的压力和温度上升
压缩过程中气缸内气体与气缸壁之间存在热交换 柴油机压缩终点压力pc
= 3~5MPa，温度Tc = 750~950K 汽油机压缩终点压力pc = 0.8~1.4MPa，温度Tc = 600~700K
燃烧过程
26.2kW/5500r·min-1
采用化油器供油、二气门、多球形燃烧室
和单顶置凸轮轴
同步带带动安装于气缸盖上的凸轮轴，再
通过摇臂驱动气门
用于奥拓轿车以及其他小型动力装置
桑塔纳轿车JV型发动机
直列4缸4冲程水冷发动机 缸径×冲程：81mm×86.4mm 最大功率：66kW（5200r/min时）
定在前端盖上的定时外齿轮作行星运动实现的
内齿轮固定在三角形转子上，三角形转子轴承套在偏心轴颈上，偏心轴一端支承
于外齿轮的主轴承中，另一端支承于后端盖的主轴承中 内外齿轮的齿数比为3：2
用下进入气缸 活塞到达下止点时，空气仍以惯性向气缸内流动，进气门延迟关闭(20~60)CA 柴油机进气终点气缸内压力pa = (0.8~0.95)p0，温度Ta = 300~340K 汽油机进气终点气缸内压力pa = (0.7~0.9)MPa，温度Ta = 370~400K
内燃机的基本工作原理
内燃机的历史
内燃机的增压
1902年法国的路易斯·雷诺（Louis
Renault）提出了增加缸内压力的 发明专利，也就是后来被广泛接受的机械增压 1907年美国试制成功了世界上第一台增压发动机 1915年，瑞士工程师阿尔弗雷德·波希（Alfred Buchi）将这种增压器 的机械驱动改造成为发动机的排气涡轮驱动
1890年克拉克（Dlerk）和罗伯逊（James
Robson）、德国的卡
尔·奔驰（Karl Benz，）
二冲程内燃机
1892年德国鲁道夫·狄塞尔（Rudolf
压燃式发动机—柴油机
Diesel）
1957年汪克尔（F.
转子发动机
Wankel）
内燃机的历史
内燃机的燃料
最早用来产生机械功的是煤气 1900年之后，汽油和原油中的轻馏分油成为商品，出现了各种各样将这种
按气缸排列分
立式、卧式、直列式、V形、W形 对置气缸或对置活塞式 H形、王字形、X形、星形
按用途分
农用、船用、汽车用、工程机械用 拖拉机用、发电用、内燃机车用
内燃机名称和型号编制规则
内燃机名称按所采用的主要燃料命名
柴油机、汽油机、煤气机
内燃机的基本名词术语
上止点、下止点 活塞行程s 曲柄半径r=s/2 气缸工作容积Vs=πd2s/4 燃烧室容积（余隙容积）Vc 排量iVs
增压
•低增压 •中增压 •高增压
•超高增压
（πb＜1.8） （πb：1.8~2.5） （πb：2.5~3.6） （πb＞3.6）
形、半圆形，碗，ω形等）
分隔式燃烧室（具有辅助燃烧室，许多种设
计，如涡流室，预燃室等）
按进排气门、凸轮轴设计和布置分
二气门、四气门（或多气门） 顶置（上置）或侧置（下置）气门 顶置或侧置凸轮轴
机体——各种机构和系统都装在机体上
气缸体、曲轴箱、油底壳等
冷却系——
水冷——水泵、散热器、风扇、冷却水套
气缸盖——与活塞顶共同组成燃烧室，
风冷——风扇、导风罩、散热片
配气机构和气道布置在上面 曲柄连杆机构——主要运动件
活塞、连杆、曲轴、飞轮等
润滑系——压力润滑、飞溅润滑、油雾
润滑
润滑油泵、润滑油滤清器、润滑油冷却器
内
燃
机
学
内燃机结构、原理、设计及测试
第1章
内燃机的性能指标极其提高途径
内燃机简史
内燃机是将燃料的化学能转变为机械功的一种热力发动机
区别于外燃机，内燃机是燃料在机器（工质）内部燃烧而将能量
释放做功的 本课程讨论的主要是
点燃式发动机（汽油机，尽管它也能燃用其他燃料）和
压燃式发动机（柴油机，也能燃用其他燃料）
柴油机在压缩上止点前(10~35)CA时，柴油以高压由喷油器喷入燃烧室，与空
气混合形成可燃混合气，在高温下自燃 汽油机在压缩上止点前(10~15)CA时，火花塞跳火点燃可燃混合气，可燃混合 气迅速燃烧 气缸内压力和温度急剧升高 柴油机燃烧最高压力（爆发压力）pz = 6~9MPa，最高温度Tz = 1800~2200K 汽油机燃烧最高压力（爆发压力）pz = 3~5MPa，最高温度Tz = 2200~2700K 燃烧过程在膨胀过程中某一时刻结束