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第 六 章 内 燃 机 第一节 内燃机的工作过程 一、内燃机的工作原理 （一）四冲程内燃机的工作过程 * 四冲程内燃机： 在内燃机中，燃料在缸内依靠活塞上行压缩的气体着火燃烧，放出大量热能，使可燃混合气体（工质）的压力、温度急剧升高，并在缸内膨胀推动活塞作功。作功后的废气必须排出并重新吸入新鲜空气。也就是说，内燃机作功，必须具备进汽、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成的工作循环。该循环是通过活塞往复四个行程来完成的，故称为四冲程内燃机。 第七节 内燃机的代用燃料 ★ 石油储量短缺和排放污染问题：…… ★ 内燃机代用燃料应具备的条件和特点： 资源丰富，能满足市场需要； 价格适宜，不应高于汽油、柴油的价格； 热值能满足要求； 有良好的排放特性，符合排放法规的要求； 内燃机结果改动小，技术上可行； 能力密度高，便于运输、储存； 对内燃机的可靠性无不良影响。 ★ 目前主要代用燃料： 天然气，液化石油气，含氧燃料和生物燃料等。 2 有效耗油率 及有效效率 有效耗油率 是内燃机曲轴输出有效1kWh所消耗的燃油量，即 有效效率 表示燃料的热量转变为有效功的有效程度，在数量上等于1kWh的有效功率所消耗的热量之比，即 （6-19） （6-18） 二、内燃机特性 为了满足从动机具（发电机、船舶、汽车、坦克、拖拉机等）的工作需要，内燃机的转速和输出扭矩，必须按照从动机具的阻力特性，通过发动机自身能力或自动调节装置或人工进行调节，不同的转速和扭矩对应不同的运行工况。一般有3种工况： 内燃机驱动发电机或其他恒转速运行机具时的工况，此时，内燃机的输出扭矩（或平均有效压力、或内燃机的功率）可以从0到最大许用值，如图6-41的曲线1所示。 图6-41 三、调速器 柴油机的转速是随所带负荷而变化的。外界负荷小，转速上升，外界负荷增加，转速下降。对于负荷不断变化的工作机械（汽车、拖拉机、船舶和工程机械等），必须随负荷变化来调节供油量，使柴油机的扭矩与外界负荷相适应。即在柴油机上安装自动调节供油量的调速器。 调速器分机械式、气动式和液压式。其中，机械式调速器用途最广。它又分极限式、两极式、单程式和全程式。 机械式调速器是用钢球或飞锤作为感应元件，利用离心力推动某些部件转动而工作。 单程式调速器（图6-26） 组成 （如图6-26） 工作过程：调速器由曲轴通过齿轮带动，轴4上装有放置钢球的主动盘6。当钢球随固定盘旋转时，在离心力作用下钢球向外飞开。钢球左侧为挡板，右侧为滑套8，滑套的锥形盘在弹簧力作用下保持与钢球接触，杠杠9的两端分别与滑套和调节供油量的杠杆连接。调速弹簧一端固定，另一端压在杠杆上，使杠杆下端压紧滑套。杠杆可绕轴10转动，并带动拉杆2左右移动。①当杠杆作反时针转动而左移时，供油量减少，反之则大。当曲轴转速升高时，钢球离心力 增大，轴向分力 企图推动滑套右移，并作用在杠杆9上。 图6-26 当曲轴转速升高时，钢球离心力 增大，轴向分力 企图推动滑套右移，并作用在杠杆9上。如果弹簧预紧力 产生的力矩大于 产生的力矩，滑套和杠杆9不动，调速器不起作用。 当曲轴转速升高到某一值 时， 和 产生的力矩相等。如果外界负荷减少，曲轴转速超过 ，则 产生的力矩大于 产生的力矩，滑套右移，并推动杠杆9反时针转动，供油量减少，直到 和 对支点的力矩相等为止，曲轴的转速稳定在比 略高转速上。 当外界负荷降到0时，离心力 和 轴向力 进一步增大，杠杆继续转动，供油量减少，使柴油机稳定在最高空转转速上为止。 这种调速器的调速弹簧的预紧力是不变的，调速器只在转速超过标定转速时才起作用，只有一个固定的调速范围，故称单程式调速器。 2. 两极式调速器（图6-27） 结构和工作： 两极式调速器结构如图6-27，调速弹簧由内外两根弹簧组成。两弹簧均有一定预紧力，在未工作前二者长度差为Δ。这种调速器只是在低速和标定转速之间调节。 ① 当发动机未工作时外弹簧将拉杆2推向最大供油位置。 ②发动机启动后，由于外弹簧较弱，钢球离心力克服弹簧力使杠杆9转动，供油量减少。 ③当转速升至某一转速 时，杠杆将弹簧座推到与内弹簧相接触，转速继续升高，但 仍不能推动杠杆转动。因此在低转速下，调速器只能在满负荷最低转速和 之间起作用，保证低速时工作稳定。 为最低空转转速。 ④当转速增至标准转速时， 的力矩与内弹簧弹力力矩相平衡。如果转速稍有上升，杠杆