《内燃机理论及构造》结构、工作原理

第一章、内燃机的工作原理和总体构造

一般构造（见图和模型。）Engine(发动机)§１－１内燃机的基本名词定义及分类一、基本名词术语；（见图）1、活塞止点与冲程2、气缸容积3、气缸工作容积：Vh=π/4d2Sx10–64、燃烧室容积：Vc5、气缸总容积：Va=Vh+Vc6、内燃机排量；VH=π/4id2Sx10–6（i---气缸数）7、压缩比：ε=Va/Vc=1+VH/Vc汽油机为：7—9，柴油机为18—22二、分类（往复活塞式内燃机）1.按所用燃料分：柴油机、汽油机、煤气机2.按工作循环的冲程数分：（四、二冲程）3.按气缸数及排列方式分：单缸、多缸；直列立式；直列卧式；V型；对置式。4.按冷却方式分：水冷、风冷5.按进气方式分：自然吸入式、增压式6.按点火方式分：压燃、火花点燃Engine(发动机)§１－２四冲程内燃机工作原理一、四冲程内燃机工作原理：（吸、压、爆、排。）第一冲程——进气冲程：活塞由上止点——下止点，进气门开、排气门关。第二冲程——压缩冲程：活塞由下止点——上止点，进气门关、排气门关。第三冲程——作功冲程（燃烧膨胀冲程）：活塞由上止点——下止点，进气门关、排气门关。第四冲程——排气冲程：活塞由下止点——上止点，进气门关、排气门开。二、四冲程柴油机工作原理（结合示功图、工作过程示意图）

第一冲程——进气冲程：在起点r压力Pr=1.05~1.15巴略大于大气压Po，终点a压力Pa=0.8~0.9巴略小于大气压Po，温度Ta=300——340K第二冲程——压缩冲程：在终点c压力Pc=30~50巴，温度Tc=750——950K（自燃温度约600K）。在C‘点为燃油喷入开始。第三冲程——作功冲程（燃烧膨胀冲程）：在起点z气缸内压力Pz=60~90巴，温度Tz=1800——2200K，在终点b气缸内压力下降Pb=3巴，温度Tb=1000——1200K。第四冲程——排气冲程：由b—r压力几乎不变，Tr=700~900Kpr=1.05~1.2巴。三、四冲程汽油机工作原理（结合示功图、工作过程示意图）第一冲程——进气冲程：在起点r压力Pr=1.05~1.2巴略大于大气压Po，终点a压力Pa=0.75~0.9巴略小于大气压Po，温度Ta=370——400K第二冲程——压缩冲程：在终点c压力Pc=8~14巴，温度Tc=600——700K在C`点为火花塞开始点火。第三冲程——作功冲程（燃烧膨胀冲程）：在起点z气缸内压力Pz=30~50巴，温度Tz=2200——2700K，在终点b气缸内压力下降Pb=4巴，温度Tb=1200——1500K。第四冲程——排气冲程：由b—r压力几乎不变，Tr=800~1100KPr=1.05~1.2巴。四、柴油机与汽油机比较：

1、压缩比大，膨胀充分，热利用程度较好节省燃料。柴油价低，经济性好。2、柴油机坚固，耐用。3、无点火系统，故障少。4、柴油机气缸内压力高，机件刚度和强度要求高，结构尺寸大。5、柴油机的喷油泵和喷油器精度高，制造成本高。6、柴油机运转时噪声较大。7、柴油机为压燃，较难启动。因此柴油机多用于农业林业工程、机车、船舶等，汽油机结构轻巧、制造方便、容易启动常用于轿车、轻型载重汽车及小型动力等。五、增压式内燃机工作原理：带增压器

1、目的：增加每循环空气量2、效果：功率增大30%以上3、工作原理六、示功图比较

四冲程内燃机工作循环特征参数比较

特征点

参数形式

进气终了a压力/温度（巴）/K压缩终了c压力/温度（巴）/K燃烧终了z压力/温度（巴）/K膨胀终了b压力/温度（巴）/K排气终了r压力/温度（巴）/K汽油机0.75~0.9/370~4008~14/600~70030~50/2200~27004/1200~15001.05~1.2/800~1000柴油机0.8~0.95/300~34030~50/750~95060~90/1800~22003/1000~12001.05~1.2/700~900增压柴油机1.3~2.5/320~45050~90/1200—140090~160/2300~26005~~8/1300~15001.2~1.3/1000~1100§１－３二冲程内燃机工作原理

一、二冲程柴油机工作原理二、二冲程汽油机工作原理二冲程内燃机示功图§１－４多缸内燃机的工作顺序

由平稳性和结构决定，对三缸以上直列四冲程内燃机用下式计算：ф=720/ii为气缸数四缸排列：1342或1243六缸排列：153624及142635

§１－５ 内燃机总体构造见模型及课件内燃机车总体内燃机车构成TheInlineEngine

Weallknowtheengineisthe

heartoftheautomobile.Whatisthecoreoftheengine?Yes,it’sthecylinder.Mostcarshavemorethanonecylinder(four,sixandeightcylindersarecommon).Inamulti-cylinderengine,thecylindersusuallyarearrangedinoneofthreeways:inline,Vorflat.Inaninlineengine,thecylindersarearrangedinalineinasinglebank.Theinlinearrangementisthesimplestandmostcommononeandhasmanyadvantages.First,theenginehasagoodstabilityandmorepower.Second,thestructuresofthecylinderblockandthecrankshaftareverysimpleandtheyshareonlyonecylinderhead.Thecosttomanufactureandinstallisless.Becauseoftheseadvantages,BMWandalsomanyAmericancarmanufacturesliketousetheinlinecylinderengine.Thiskindofengineiswidelyusedinthecarsmadeinhome.1-2BasicTermsofEngine

发动机基本术语

TDC=topdeadcenter,topcenter,outerdeadcenter上止点

BDC=bottomdeadcenter,bottomcenter,innerdeadcenter下止点

S=pistonstroke,pistontravel活塞行程

Sk=pistonclearancefromTDC活塞离上止点距离

r=crankradius曲柄半径

φ=crankangle,crankshaftangle曲柄角Vh=sweptvolumeofacylinder或pistondisplacement或cylindersweptvolume气缸工作体积，每缸排量

VC=combustionvolume或combustionchamber(space)volume或cylindercompressionvolume 燃烧室容积

VC+Vh=cylindertotalvolume气缸总容积（VC+Vh）/VC=compressionratio压缩比MainTermsTherearemanytermsindescribingtheoperationsofanautomobileengine.Let’sseesomebasicterms.Strokereferstopistonmovement.Astrokeoccurswhenthepistonmovesfromoneextremepositiontotheotherextremepositioninsidetheenginecylinder.ThehighestpositionthatthepistonreachesinsidethecylinderiscalledTDC(topdeadcenter).Similarly,thelowestpositionthatthepistonreachesinsidethecylinderiscalledBDC(bottomdeadcenter).SowecanalsosayastrokeispistonmovementfromTDCtoBDCorviceversa.Duringtheinductionstroke,thevolumeofair/fuelmixturetofillasinglecylinderissweptbythepiston;thisvolumeiscalledthesweptvolume.Duringthecompressionstoke,thesweptvolumeiscompressedintoasmallspaceabovethepiston.Andatthistime,thepistonreachesthetopofthecylinder.Thespaceiscalledastheclearancevolume.Theclearancevolumeandthesweptvolumedeterminethecompressionratio.Generally，ahighcompressionratioisgoodforperformanceandefficiency.1-3Four-StrokeEngine

四冲程发动机A----intakestroke或suctionstroke进气行程Theintakevalveisopenwhiletheexhaustvalveisclose.进气门开启而排气门关闭。IV=intakevalve进气门EV=exhaustvalve排气门B----compressionstroke,compressiontravel压缩行程

Boththeinta