内燃机原理1212p
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。
内燃机原理与构造课件
.
18
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
.
19
柴油机与汽油机比较，各有优缺点（表 1-3）
制造维修成本 起动性
使用寿命 排放
二冲程汽油机 简单 小 高 大 低 好 短 大
四冲程汽油机 复杂 大 低 小 高 差 长 小
.
22
2、二冲程柴油机的结构特点与工作原理
? 图1-9 二冲程柴油机 结构
? 1－活塞 2－进气孔 3 －排气门 4－泵-喷嘴 5－传动轮（由柴油机 驱动） 6－单向离合 器 7－废气排出口 8 －排气涡轮叶轮 9－ 离心式风机 10－排水 口 11－增压空气冷却 器 12－进水口 13－ 集流箱
内燃机原理
第1章
内燃机的总体构造与基本工作 原理
.
1
1.1.1 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
性能 着火方式 燃油消耗
热效率 工作平稳性 发动机转速
升功率 起动性 制造维修成本 质量功率比 * 使用寿命
排放
汽油机 点燃 高
30%左右 柔和
内燃机工作原理
内燃机工作原理内燃机是一种将化学能转化为机械能的热机，是现代社会最常用的动力装置之一。
它的工作原理是通过燃烧燃料使气体产生膨胀，从而推动活塞进行往复运动，将化学能转化为机械能。
内燃机主要分为两种类型：汽油发动机和柴油发动机。
两者的工作原理有所不同，下面将分别介绍。
汽油发动机的工作原理是利用汽油的爆炸能力来推动活塞运动。
在发动机的气缸内，燃油和空气混合物被喷入，并在活塞上升时被压缩。
当活塞达到顶点时，火花塞产生火花，将混合物点燃，发生爆炸。
爆炸产生的高温高压气体使活塞向下运动，产生动力。
同时，废气被排出，准备进行下一次循环。
柴油发动机的工作原理与汽油发动机类似，不同之处在于燃烧过程。
在柴油发动机中，燃油与空气分别在高压下进入气缸，活塞上升时被压缩。
当活塞接近顶点时，柴油喷油嘴喷出的燃油进入气缸中，并因为高压而被立即气化。
混合物达到点火温度后，自燃爆发。
爆炸产生的高温高压气体推动活塞向下运动，提供动力。
内燃机工作原理的核心是“四个过程”：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气过程中，活塞向下运动，气缸内充满了混合气。
在压缩过程中，活塞向上运动，将混合气压缩为高压状态。
在燃烧过程中，混合气被点燃，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
在排气过程中，排气门打开，废气被排出，准备进行下一个循环。
内燃机的工作效率受到很多因素的影响，如燃料的质量、燃烧过程的完全性和机械摩擦的损耗等。
为了提高内燃机的效率，人们不断对其进行改进。
例如，采用高压直喷技术、进气增压技术和电喷技术等。
除了汽车，内燃机还广泛应用于船舶、飞机和发电机等领域。
然而，随着环境保护意识的增强，人们对内燃机的排放和能源消耗等问题越来越关注。
因此，发展绿色环保的替代能源和新型动力装置成为了当前的研究热点。
总结而言，内燃机的工作原理是通过燃烧燃料使气体膨胀，从而推动活塞进行往复运动，将化学能转化为机械能。
无论是汽油发动机还是柴油发动机，其工作原理基本相似，都包括了进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
内燃机工作原理及应用
内燃机工作原理及应用内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，它是现代交通运输工具中主要的动力装置，广泛应用于汽车、火车、船舶等各个领域。
下面将详细介绍内燃机的工作原理和应用。
内燃机工作原理：内燃机的工作原理基于燃烧反应。
它利用可燃物质与氧气之间的化学反应来释放热能，然后将这种热能转化为机械能。
内燃机的工作过程可以分为吸入、压缩、燃烧和排出四个阶段。
在吸入阶段，内燃机通过活塞的下行运动，打开进气门，使气缸内的气体被压缩。
在压缩阶段，活塞向上运动，同时关闭进气门，使气缸内的气体被压缩，温度和压力都得到升高。
在燃烧阶段，当活塞接近顶点时，点火器点火，引发燃料汽油与氧气的反应。
燃烧会发生在气缸的顶部，释放的热能会迅速增加气体的压力，驱使活塞向下运动。
在排出阶段，活塞再次向上运动，排出燃烧产生的废气。
这样，内燃机就完成了一个工作循环，之后会不断地重复这个过程，将化学能转化为机械能。
内燃机的应用：内燃机具有体积小、重量轻、功率密度高、启动迅速、运行平稳等优点，因此被广泛应用于各个领域。
1. 汽车汽车是内燃机最主要的应用领域。
汽车内燃机通常采用汽油或柴油作为燃料。
根据燃烧方式的不同，内燃机又分为四冲程和两冲程。
汽车内燃机通过燃烧产生的动力，驱动汽车的轮胎旋转，实现车辆的运动。
2. 火车火车通常使用柴油内燃机作为动力装置。
柴油内燃机具有功率大、经济性好等优点，适合长时间的持续运行。
柴油内燃机通过燃烧产生的动力，驱动火车的轮轴旋转，带动火车行驶。
3. 船舶船舶动力系统中主要采用柴油或重油内燃机。
由于内燃机具有功率密度高、启动迅速等优点，适合用于船舶，尤其是小型船舶。
内燃机通过燃烧产生的动力，驱动船舶的螺旋桨旋转，推动船舶前进。
4. 飞机飞机通常采用喷气式发动机或涡轮螺旋桨发动机作为动力装置。
喷气式发动机利用内燃机产生的高温高压气体喷出，产生向后的反作用力，推动飞机向前飞行。
涡轮螺旋桨发动机则通过内燃机产生的动力，驱动螺旋桨旋转，带动飞机前进。
内燃机的工作原理和总体构造.ppt
• 汽油机的负荷特性
汽油机转速保持不变，改变节气门的开度，测出各负荷下的汽油机转 矩、燃油消耗率、排气温度等随负荷变化的规律。
2020/3/25
《汽车构造》—第1章 汽
2020/3/25
《汽车构造》—第1章 汽
12
车发动机
2020/3/25
《汽车构造》—第1章 汽
13
车发动机
二 冲 程 内 燃 机 示 功 图
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《汽车构造》—第1章 汽
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车发动机
§1-4 内燃机性能指标
• 动力性能指标：功率、转矩、转速等 • 经济性能指标：油耗（燃油耗、机油耗等） • 使用性能指标：起动性、可靠性等
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《汽车构造》—第1章 汽
4
车发动机
三、内燃机的分类
1）燃料：柴油机、汽油机、燃气机 2）冲程数：二冲程、四冲程 3）气缸数：单缸机、多缸机 4）气缸排列方式：直列立式、直列卧式、V型等 5）冷却方式：水冷、风冷 6）进气方式：增压式、非增压式（自然吸气式） 7）着火方式：压燃式、点燃式 8）用途：固定式、移动式
发火顺序： 1-3-2-1
曲拐布置方式：
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《汽车构造》—第1章 汽
22
车发动机
i=4
发火间隔角 ： =180°
发火顺序： 1-3-4-2 或 1-2-4-3
曲拐布置方式：
2020/3/25
《汽车构造》—第1章 汽
23
车发动机
i=6
发火间隔角 ： =120° 曲拐布置方式：
内燃机原理(全)
2．压缩过程 在进气过程终了后，进、排气门都关闭，
曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动， 将气缸中的混合气压缩，进行压缩过程。压 缩过程在示功图上以曲线ac表示。压缩终了 时气体的压力和温度主要视压缩比的大小而 定，压力约为0.85-2MPa，温度可达600-700K。
压缩比愈大，压缩终了时混合气的压力
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10％-15％，是提高柴油 机经济性的有效措施。
6．提高柴油机燃油喷射压力：喷油压力目 前已达120—150MPa 7．排气后处理技术：可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8．采用代用燃料：以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
2、内燃机工作循环示功图：
研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示气缸 内气体压力和相当于活塞不同位置时的气缸容积V之间的 变化关系图(P-V图)。此图能表示一个工作循环中气体在 气缸内所作的功，所以称为示功图。
二、四冲程汽油机的工作原理
四冲程化油器式汽油机的结构简图和P-V示功图。
进
压
排
气Hale Waihona Puke 缩气1．进气过程 在进气过程中，活塞从上止点向下止
三、内燃机的发展趋势
(一)内燃机性能指标的发展动向
1．强化程度不断提高： 提高内燃机的强化程度，使之在有限的气缸
工作容积条件下提高内燃机的功率。
2．降低燃油消耗率、提高经济性
3．提高内燃机的可靠性和耐久性 无故障期为5000h，表征耐久性的指标是大修
期。常以压缩压力下降到一定值(2.2~2.7MPa)或各 缸压力差增大到一定值(0.3MPa)即认为应当大修。
3、行程s(stroke)：
《内燃机原理》课件
活塞到达上止点后，排气门关 闭，开始下一个冲程
排气过程中，废气通过排气管 排出，同时进气门打开，新鲜 空气进入气缸
排气冲程结束后，进气冲程开 始，为新一轮燃烧做准备
内燃机性能指标
功率：内燃机在单位时间内所做的功 扭矩：内燃机在单位时间内输出的力矩 转速：内燃机在单位时间内的转速 油耗：内燃机在单位时间内消耗的燃料量
节能减排：提高燃油效率，降低排放
技术进步：采用新技术，如混合动力、 电动化等
智能化：内燃机与智能技术的结合，如 自动驾驶、车联网等
替代能源：探索使用替代能源，如氢燃 料、生物燃料等
国际合作：加强国际合作，共同推动内 燃机技术的发展
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汇报人：
气缸是内燃机 的核心部件之 一，负责燃烧 燃料并产生动
力。
气缸主要由缸 体、缸盖、活 塞、活塞环、 气门等部件组
成。
气缸的工作原理 是：燃料在气缸 内燃烧，产生高 温高压气体，推 动活塞向下运动， 从而产生动力。
气缸的种类包括 单缸、双缸、三 缸、四缸、六缸 等，不同种类的 气缸具有不同的
性能和特点。
车型
船舶：内燃机 在船舶领域也 有广泛应用， 如渔船、货船
等
航空：内燃机 在航空领域也 有应用，如小 型飞机、无人
机等
农业：内燃机 在农业领域也 有应用，如拖 拉机、收割机
等
工业：内燃机 在工业领域也 有应用，如发
电机、泵等
军事：内燃机 在军事领域也 有应用，如坦 克、装甲车等
环保要求：内燃机需要满足越来越严格 的环保法规
内燃机应用与发展 趋势
内燃机是汽车的 主要动力来源
内燃机在汽车领 域的应用广泛， 包括乘用车、商 用车、工程机械 等
内燃机原理
内燃机原理
内燃机是指在内部完成燃烧的机械，通过燃料和氧气在内部燃烧产生
的热量将高压燃气推动机械有条不紊的转动起来。
内燃机通常是由发动机芯、气缸、活塞、活塞杆、连杆、主轴、轮毂、风扇和机械传动系统等部
件组装而成，它们可以把机械能转化成动能或其他形式的能量。
内燃机工作原理如下：机械能量和动能在内燃机中是由燃料和氧气的
燃烧产生的热量来完成的。
燃料和氧气进入气缸，由气缸内的活塞把燃料
和氧气混合在有秩序的状态下，然后在燃烧室内得到快速燃烧，在短时间
内产生大量热量和气体流动。
这些气体流动对活塞产生压力，活塞上升，
把燃烧室里的燃烧气体分散到缸外，产生的能量可以用来推动活塞、连杆
或马达上的机构转动。
内燃机分为冷却和无冷却两种。
冷却式内燃机通常有水冷和油冷两种，由于冷却液的存在，它可以将机芯的外部温度降至一定的范围，在内部进
行燃烧，使机芯更加稳定可靠，燃烧效率更高。
而无冷内燃机直接把燃烧
产生的热量甩在缸壁上，只要安装正确，就可以发挥更好的性能，性能更
稳定，有利于加油消耗等。
此外，内燃机还与涡轮机械机构密切相关。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
内燃机是以化学能为基础，将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的一种动力装置。
其工作原理主要分为四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气阶段：活塞下行时，汽缸内形成一个负压区域，进气门打开，外界空气通过进气道进入汽缸。
进气门关闭后，进气阀门不再进气，直到下一个进气阶段开始。
2. 压缩阶段：进气阶段结束后，活塞上行，使气缸内空气被压缩。
这个过程中，气缸内的空气体积减小，同时压力和温度上升。
3. 燃烧阶段：当活塞上行至上止点时，高压点火系统将点火阻塞插入到气缸内，并喷射燃料进入气缸。
燃料与空气混合后，被点火阻塞点燃，发生爆炸燃烧。
爆炸燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动。
4. 排气阶段：活塞下行时，排气门打开，将燃烧产生的废气排出汽缸。
排气门关闭后，进入下一个循环的进气阶段。
通过不断重复这四个步骤，内燃机不断地将燃料的化学能转化为机械能，并驱动车辆、船舶、发电机等各种机械设备工作。
内燃机以其高效率和方便易用的特点，在各个领域得到广泛应用。
内燃机原理内燃机的工作循环
2.1内燃机理想循环 2.2内燃机理想循环热效率 2.3内燃机实际循环
2.1内燃机理想循环
内燃机的实际热力循环——
一系列非常复杂的物理、化学过程组成。
工质存在质和量的变化， 物理、化学过程，
存在不可逆损失，
（2）压燃式内燃机 为使柴油机可正常工作，其压缩比下限的取值必 须使压缩终了的空气温度不低于燃料着火燃烧的自燃 温度。 实际上压缩比的取值应该远高于最低压缩比。
原因：
①提高压缩终点的温度可使燃油着火滞燃期缩短，燃 烧时不会导致压力急剧升高，可以保证内燃机能柔和 地工作；
所以，继续膨胀循环是对各种废气涡轮增压内燃 机进行热力学分析的基础。
1、脉冲涡轮增压内燃机的理想循环
脉冲涡轮增压—— 充分利用废气的脉冲能量在涡轮中作功。
（1）无中冷脉冲涡轮增压内燃机的理想循环
a-c绝热压缩过程； c-y定容加热过程； y-z定压加热过程； z-b绝热膨胀过程（气缸）； b-g绝热膨胀过程（涡轮）；
（2）不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工 质数量保持不变，循环是在定量工质下进行的。
（3）把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的 绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换，工质比热 容为常数。
（4）用假想的定容放热和定容或定压加热来代替实 际的换气和燃烧过程。
二、自然吸气内燃机的理想循环
3、混合加热理想循环
将πk＝1，πT＝1，ηc＝1代入式（2-7），得到 一般混合加热理想循环热效率公式：
t 1
在极端情况下，
1
k 1
k 1 1 k 1
当λ＝1时，内燃机即以定压循环方式工作。 当ρ＝1时，内燃机即以定容循环方式工作。