第一章 发动机的基本构造与原理

凡是能使某种形式的能量转变成机械能的机器都可称为发动机。如热力发动机、水力发动机和风力发动机等。热力发动机是指将燃料燃烧所产生的热能转变成机械能的机器。热力发动机又分为外燃机和内燃两大类。燃料在发动机外部燃烧的热力发动机称为外燃机；燃料直接在发动机内部燃烧的热力发动机称为内燃机。

一、内燃机的分类1.按所用燃料分类；2.按着火方式分类；3.按工作循环的行程数分类；4.按汽缸数及其排列方式分类；5.按冷却方式分类；6.按进气方式分类。第一节内燃机的总体构造

1.柴油机的总体构造

（1）曲柄连杆机构；

（2）配气机构；（3）燃料供给系统；（4）润滑系统；（5）冷却系统；（6）启动系统。二、内燃机的总体构造第一节内燃机的总体构造

2.汽油机的总体构造

汽油机的燃料供给系统与柴油机差别较大，且汽油机还设有点火系统。1.上止点2.下止点3.活塞行程S4.燃烧室容积Vc5.汽缸工作容积Vh

6.汽缸的总容积Va

7.压缩比εε８.活塞总排量Vｚ

Ｖｚ＝Ｖｈ·ｉ一、内燃机的基本术语第二节内燃机的基本工作原理二、四行程内燃机工作原理四行程内燃机每缸每一工作循环由进气、压缩、膨胀（作功）和排气四个活塞行程组成。亦即曲轴旋转两周完成一个工作循环。第二节内燃机的基本工作原理第二节内燃机的基本工作原理

1.四行程汽油机工作原理进气行程第二节内燃机的基本工作原理

1.四行程汽油机工作原理压缩行程第二节内燃机的基本工作原理作功行程第二节内燃机的基本工作原理排气行程第二节内燃机的基本工作原理

2.四行程柴油机工作原理

其示功图形与汽油机类似。第二节内燃机的基本工作原理三、二行程内燃机工作原理

1.二行程汽油机工作原理

与四行程内燃机不同，二行程内燃机曲轴旋转一圈，汽缸内活塞往返一个行程，完成一个工作循环。

第一行程第二行程第二节内燃机的基本工作原理

2.二行程柴油机工作原理

如图所示，带有换气泵的单缸二行程柴油机的工作过程与上述汽油机类似，其区别是进入汽缸的不是可燃混和气，而是纯空气。

第一行程

换气压缩第二节内燃机的基本工作原理

第二行程

作功排气第二节内燃机的基本工作原理第二节内燃机的基本工作原理

3.二行程内燃机与四行程内燃机比较

(1)

二行程内燃机的曲轴每转一圈，完成一个工作循环。因此，在缸径、行程、压缩比和转速相同时其理论上的功率为四行程内燃机功率的两倍。

(2)

当转速相同时，二行程内燃机的作功次数是四行程内燃机的两倍。因此其运转较平稳，单缸机的比较更显著。

(3)

二行程内燃机没有气门或只有排气门，从而使其配气机构大大简化。

(4)

二行程内燃机换气过程中，单纯排气、进气的时间极短，以致废气排不尽和部分新鲜气体随废气排出，不可避免地存在新鲜气体与废气的混合，因此二行程内燃机实际功率只是四行程内燃机的1.5-1.6倍，其经济性、环保性较四行程内燃机差。第二节内燃机的基本工作原理

四、多缸四行程内燃机工作原理四行程内燃机每一个工作循环中，只有一个行程是作功行程，其余三个行程都是辅助行程，显然，作功行程内燃机的转速要高于其他三个行程，因此，发动机的转速不均匀，造成运动零件易磨损和损坏。为了提高发动机运转平稳性，采用安装飞轮和多缸结构。表1-2为四缸四行程内燃机的工作过程。第二节内燃机的基本工作原理五、内燃机产品名称和型号编制规则内燃机型号包含下列四部分，如下框图所示第二节内燃机的基本工作原理内燃机型号编制示例：

汽油机

1E65F——单缸、二行程、缸径65mm、风冷、通用型汽油机；

4100Q——四缸、四行程、缸径100mm、水冷、车用汽油机。

柴油机

495T——四缸、直列、四行程，缸径95mm、水冷、拖拉机用柴油机；

4120F——四缸、四行程，缸径120mm、风冷、通用柴油机；

YZ6102Q——扬州柴油机厂制造、六缸直列、四行程、缸径

102mm、水冷、车用柴油机。第二节内燃机的基本工作原理为了表征内燃机的性能特点和比较其性能优劣，一般以性能参数作为评价指标。内燃机的性能参数分为四类：指示性能指标、有效性能指标、环境性能指标和其他性能指标。一、指示性性能指标定义：用以评定内燃机汽缸内实际工作循环进行的好坏的指标。

1.平均指示压力指内燃机单位工作容积一个实际循环所做的指示功。

第三节内燃机的主要性能指标2.指示功率指内燃机单位时间内所做的指示功。3.指示效率指实际循环指示功相当的热量与所消耗的燃料热量之比值。4.指示耗油率指每千瓦小时指示功的耗油量。第三节内燃机的主要性能指标

二、有效性能指标以曲轴输出功率为基础，用以评价内燃机设计制造水平和整机性能的指标称为有效性能指标。

有效功率和平均有效压力

有效功率是指由实验测得的内燃机曲轴所输出的实际功率。2.有效转矩指从内燃机曲轴上测得的输出转矩，代表内燃机克服负荷的能力。

第三节内燃机的主要性能指标3.有效效率指实际循环有效功（）相当的热量与所消耗的燃料热量之比值。4.有效耗油率指每千瓦小时有效功的耗油量。5.升功率是指内燃机每升工作容积所发出的有效功率。第三节内燃机的主要性能指标

6．比质量Ge

指内燃机的结构质量与它所发出的有效功率之比值。三、运转性能指标内燃机的运转性能指标主要指排出气体的品质、噪声和启动性能。

1．排气品质内燃机排出废气中有害成分主要有：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、铅化合物、臭味气体、碳烟等固体微粒等。

2．噪声噪声是对环境的有一次污染。

3．启动性能启动迅速、启动消耗功率小、启动磨损少是衡量启动性能的重要指标。我国标准规定，不采取特殊措施，汽油机在－10℃、柴油机在－5℃以下的环境条件下，15s以内能顺利启动并自行运转。

第三节内燃机的主要性能指标四、可靠性与耐久性

可靠性是指内燃机在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。用无故障指标评定，包括发生故障前的工作时间、故障间隔时间、无故障工作概率等。

耐久性是指内燃机在规定的使用和维护条件下，达到某种技术或经济指标极限时完成规定功能的能力。常指内燃机的使用寿命和大修寿命。使用部门按整机达到极限状态前的工作小时数或行驶里程来评定。五、内燃机的热平衡

进入内燃机的燃料所产生的热量只有一部分转化为有效机械能，其余部分通过各种途径而损失。一般情况下，内燃机热平衡方程式可以表述为：第三节内燃机的主要性能指标一、机械损失及机械效率的主要影响因素1.

机械损失的主要构成2