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内燃机的工作原理

课程目标理解内燃机的基本概念了解内燃机的组成部分掌握内燃机的工作循环

内燃机的定义与分类1定义：内燃机是一种将燃料燃烧产生的化学能转化为机械能的装置。2分类：根据不同的标准，内燃机可以分为多种类型，例如：3按燃料类型：汽油机、柴油机、天然气发动机等4按点火方式：火花点火发动机、压燃式发动机

内燃机的主要组成部分气缸气缸是内燃机的核心部件，容纳活塞，进行燃烧和做功。活塞活塞在气缸内往复运动，将燃烧产生的能量转化为机械能。连杆连杆连接活塞和曲轴，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴曲轴将活塞的往复运动转化为旋转运动，输出动力。配气机构配气机构控制气门的开闭，控制气体进出气缸。点火系统点火系统负责点燃混合气，引发燃烧。燃油系统燃油系统负责输送和喷射燃油，为燃烧提供燃料。冷却系统冷却系统将内燃机产生的热量带走，防止发动机过热。润滑系统润滑系统将润滑油送到各运动部件，减少摩擦，延长使用寿命。

四冲程汽油机的工作原理1进气冲程活塞下行，进气门打开，新鲜空气进入气缸。2压缩冲程活塞上行，进气门关闭，混合气被压缩。3做功冲程火花塞点火，混合气燃烧，推动活塞下行。4排气冲程活塞上行，排气门打开，燃烧后的废气排出气缸。

四冲程柴油机的工作原理进气冲程活塞下行，进气门打开，新鲜空气进入气缸。压缩冲程活塞上行，进气门关闭，空气被压缩，温度升高。做功冲程喷油器喷入燃油，与高温高压空气混合，发生燃烧，推动活塞下行。排气冲程活塞上行，排气门打开，燃烧后的废气排出气缸。

二冲程汽油机的工作原理压缩与进气活塞上行，压缩混合气，同时进气口打开，新鲜混合气进入气缸。1做功与排气活塞下行，混合气燃烧，推动活塞，同时排气口打开，燃烧后的废气排出。2

二冲程柴油机的工作原理1压缩与进气活塞上行，压缩空气，同时进气口打开，新鲜空气进入气缸。2做功与排气活塞下行，喷油器喷入燃油，燃烧，推动活塞，同时排气口打开，燃烧后的废气排出。

不同类型内燃机的特点比较汽油机转速高，噪音小，启动容易，结构相对简单。柴油机扭矩大，燃油经济性好，启动较难，结构相对复杂。

燃烧过程分析1理想循环假设燃烧过程是理想的，即燃烧过程是瞬时完成的，且燃烧产物始终处于平衡状态。2实际循环实际燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，存在着燃烧延迟期、火焰传播过程、燃烧结束过程等。3影响燃烧效率的因素实际燃烧过程受到很多因素的影响，如点火提前角、喷油正时、空燃比等。

点火提前角的影响1提前角过小燃烧过程延迟，功率下降，燃油消耗增加。2提前角过大爆震现象，发动机功率下降，甚至损坏发动机。

喷油正时的影响

空燃比的影响富燃混合气燃烧不完全，排放污染物增加。贫燃混合气燃烧温度过高，容易产生爆震。

爆震的产生与抑制爆震是指在发动机燃烧过程中，混合气在火焰前沿的快速燃烧，导致压力急剧上升，产生异常的敲击声。爆震会降低发动机功率，增加燃油消耗，甚至损坏发动机。抑制爆震的方法主要有：调整点火提前角、提高燃油辛烷值、改进发动机燃烧室结构等。

内燃机的性能指标功率内燃机输出的机械功率，单位为马力或千瓦。扭矩内燃机输出的力矩，单位为牛顿米。燃油消耗率单位时间内内燃机消耗的燃油量，单位为升/小时或千克/小时。热效率内燃机将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的效率。机械效率内燃机将曲轴输出的功率与活塞所做的功之比。

内燃机的常见故障与排除启动困难原因：点火系统故障、燃油系统故障、压缩不良等。排除方法：检查点火系统、燃油系统、气缸压缩。功率下降原因：点火时间不正确、气门间隙过大、燃油质量差等。排除方法：调整点火时间、检查气门间隙、更换燃油。燃油消耗过高原因：混合气过浓、点火时间过迟、气门间隙过小等。排除方法：调整混合气浓度、调整点火时间、检查气门间隙。排气冒烟原因：燃烧不完全、燃油质量差、气门间隙过大等。排除方法：检查燃烧系统、更换燃油、检查气门间隙。冷却系统故障原因：冷却液不足、水泵故障、散热器堵塞等。排除方法：添加冷却液、修理水泵、清洗散热器。润滑系统故障原因：润滑油不足、油压过低、油路堵塞等。排除方法：添加润滑油、检查油压、清洗油路。

内燃机的发展趋势提高燃油经济性：采用更加高效的燃烧系统、优化发动机结构等。降低排放：采用尾气后处理技术、开发清洁燃料等。替代燃料的应用：研究和开发生物燃料、氢燃料等。混合动力技术：将内燃机与电动机结合，提高燃油经济性。智能化技术：开发更智能的控制系统，提高发动机的效率和性能。

内燃机的维护与保养1定期更换机油和机滤机油是内燃机的血液，定期更换机油可以保证发动机的良好润滑，延长使用寿命。2清洗空气滤清器空气滤清器可以过滤空气中的灰尘和杂质，防止进入气缸，影响燃烧。3检查火花塞和喷油器火花塞和喷油器是内燃机的重要部件，需要定期检查和更换。4调整气门间隙气门间隙过大或过小都会影响发动机的性