内燃机工作原理.doc

第一篇 内燃机工作原理一、 概述凡是把某种形式的能转变为机械能的机器都可以叫做发动机。各种发动机因能源不同又可分为：风力发动机、水力发动机和热力发动机等。热力发动机就是把燃料燃烧所产生的热能转变为机械能。因燃料燃烧所处部位不同，热力发动机又可分为外燃机和内燃机两大类。燃料在发动机外部燃烧的叫外燃机。如蒸汽机、汽轮机等。燃料直接在发动机内部燃烧的叫内燃机。如柴油机、汽油机、煤汽机等。内燃机与外燃机比较，具有以下优点：1、热效率高。目前增压柴油机最高热效率可达46%，而蒸汽机只有1116%。2、功率范围广，适应性广。最小的发动机不到1马力，最大的可达50000马力。同一型号的发动机，经过少量改装，又可适应各种不同用途的需要。3、结构紧凑、重量轻、尺寸小。4、使用操作方便，起动快。正常情况下，一般的柴油机或汽油机能在35秒时间内起动，并能在短时间内达到全负荷运转，而且操作比较轻便。5、运转安全。二、 内燃机的分类内燃机的结构形式很多，现代汽车发动机按下列方法分类。（一） 按采用的燃料不同可分为：柴油机、汽油机、煤油机和煤气机等。（二） 按完成一个工作循环的冲程数可分为：四冲程发动机 活塞重复四个冲程完成一个工程循环。二冲程发动机 活塞重复二个冲程完成一个工程循环。（三） 按气缸冷却方式可分为：水冷发动机和风冷发动机。（四） 按发动机气缸数可分为：单缸发动机和多缸发动机。（五） 按燃料在气缸内的着火方式可分为：压燃式发动机 利用气缸内被压缩的空气所产生的高温高压使燃料着火燃烧。柴油机就属于这种着火方式。点燃式发动机 利用外界热源（如电火花）点燃燃料，使其着火燃烧。如汽油机、煤油机、煤气机都属于这种着火方式。（六） 按用途可分为：固定式发动机 发动机用作固定作业的动力，如发电、排灌、农产品加工等作业。移动式发动机 发动机用作移动机械的动力，如汽车的发动机。（七） 按发动机转速或活塞平均速度可分为：高速发动机、中速发动机和低速发动机。（八） 按进气方式可分为：增压式发动机 发动机上装有增压器，空气经过增压后进入气缸。非增压式发动机 发动机上不装有增压器，利用活塞的抽吸作用将空气吸入气缸。（九）按气缸排列形式可分为：直列式、卧式和V型发动机等。第一节 发动机主要构造发动机型式很多，具体结构也不完全相同，但他们都有下列机构和系统。1、曲柄连杆机构与机体零件 主要由活塞、连杆、曲轴用飞轮等组成。它的功用是把活塞在气缸中的往复运动变为曲轴的旋转运动；又将曲轴的旋转变为活塞的往复运动，以实现工作循环并输出动力。机体零件主要包括机体、气缸套（有些机型气缸套同机体铸在一起）、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了发动机的骨架，所有运动零件和辅助系统都由它支承。2、换气系统 它包括空气滤清器，进、排气管道与消声灭火器以及配气节机构等组成。主要功用是定时地排除废气和吸进新鲜空气，同时还具有滤清空气和消声灭火等作用。3、燃油供给系统 柴油机燃油供给系主要包括喷油器、喷油泵调速器、输油泵、燃油滤清器及油箱，它的功用是定时、定量地向燃烧室喷射柴油，同时根据发动机的工况自动调节供油量。在汽油机中，则主要由化油器、输油泵和油箱组成。其功用是使汽油雾化并与空气均匀混合，并根据发动机的工况，供给一定数量的可燃混合气。在气体发动机中，则减少喷油泵或化油器，主要增加了蒸发调压器（LPG发动机）、减压器（CNG发动机）等供给LPG或CNG的相关零部件。4、润滑系统 主要由机油泵、机油滤清器、油压表及有关油道组成。功用是将机油送到各零件的摩擦表面，以减少运动件的磨损与摩擦阻力，并有冷却、密封、防锈等作用。5、冷却系统 包括水泵、风扇、水散热器、机油散热器、调温器等。其功用是将受热零件的热量散发到大气中去，以保持发动机在适宜的温度下工作。6、起动系统 它的功用是供助于外力（人力或其他动力）将静止的发动机转为正常运转。由于起动方式不同，所组成的部件也不同。利用电起动机起动时，包括电起动机、蓄电池、传动装置及起动按扭等；利用辅助发动机起动时，包括起动发动机、传动机构、操纵机构等。为了便于起动，多数柴油机上还设有减压机构与预热设备。在汽油机、气体发动机上除了上述系统外，还设有点火系统（磁电机点火系或蓄电池点火系），用以点燃混合气。第二节 发动机工作过程发动机构造一般如图11所示，它由气缸盖1、排气门2、进气门3、喷油器4（汽油机为火花塞）、气缸5、活塞6、连杆8、曲轴10、飞轮12等组成。气缸顶部由气缸盖密封，通过进、排气门实现气缸的换气过程。气缸内的活塞通过连杆与曲轴连接，曲轴上固定有飞轮。活塞在气缸内用直线往复运动，通过连杆的传递，变成曲轴的旋转运动。活塞往复一次，曲轴旋转一圈。下面介绍常用有名词术语及其定义： 上止点：活塞在气缸中运动，当活塞离曲轴中心最远的时，活塞顶所处位置。下止点：活塞在气缸中运动，当活塞离曲轴中心最近的时，活塞顶所处位置。活塞行程（冲程）：活塞从一个止点到另一个止点的位置，称为活塞行程。从目前使用的柴油机情况看，同一系列，如6108柴油机的活塞行程有125mm行程和132mm行程两种，两者之间的有的配件相同，有的则不同，选购配件时应注意。 配气相位：柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻，用曲轴转角表示时称为配气相位。燃烧室容积：活塞运行到上止点以上的空间称为燃烧室容积。工作容积：活塞由上止点到下止点位移的容积，称为工作容积。压缩比：汽缸总容积（燃烧室容积与工作容积之和）除以燃烧室容积称为压缩比。 进气行程：指活塞往下运动时进气门打开，保证汽缸内充满足够的新鲜空气时的活塞行程。压缩行程指在活塞由下止点往上止点运动的过程中，进气门经下止点后延续了一定角度后关闭（主要是多吸入新鲜空气），此时，排气门仍然关闭，汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动空气被压缩，压力达到每平方厘米30公斤，温度达到500700度，燃油喷入燃烧室燃烧时是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。 做功行程：是指柴油机由热能转化为机械能的过程。排气行程指活塞在做功行程下止点前就打开了排气门，越过下止点后活塞上行。此时，排气门