1、內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造原理一、內(nèi)燃機(jī)概述（一）內(nèi)燃機(jī)的定義及其分類1.內(nèi)燃機(jī)的定義內(nèi)燃機(jī)是通過在熱功轉(zhuǎn)換空間內(nèi)部的燃燒過程將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并通過一定的機(jī)構(gòu)使之再轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的一種熱力內(nèi)燃機(jī)（簡稱熱機(jī)）。2.內(nèi)燃機(jī)的分類（1）按燃料分：有汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)、乙醇（酒精）機(jī)、天然氣體、氫氣燃料及多種燃料內(nèi)燃機(jī)等。液體燃料內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)、柴油機(jī)氣體燃料內(nèi)燃機(jī)：壓縮天然氣內(nèi)燃機(jī)、液化石油氣內(nèi)燃機(jī)（2）按著火方式分：有壓縮著火（壓燃式）和強(qiáng)制點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)壓燃式內(nèi)燃機(jī)(3)按熱功轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)分：往復(fù)活塞式、旋轉(zhuǎn)活塞式、旋轉(zhuǎn)葉片式和噴氣式內(nèi)燃機(jī)。(4)按冷卻方式分：有水冷式、風(fēng)冷式和水冷風(fēng)冷復(fù)合

2、式內(nèi)燃機(jī)。汽車和工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)多數(shù)是水冷風(fēng)冷復(fù)合式。(5)按往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)所需行程數(shù)：按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數(shù)來分：四沖程內(nèi)燃機(jī)；二沖程內(nèi)燃機(jī)；(6)按照進(jìn)氣狀態(tài)分：有非增壓式和增壓式內(nèi)燃機(jī)。(7)按氣缸布置形式分：有臥式、直列式、V形、對置式及星形內(nèi)燃機(jī)等， 按氣缸排列方式分：單列內(nèi)燃機(jī)：直列式內(nèi)燃機(jī)、平臥式內(nèi)燃機(jī)。雙列內(nèi)燃機(jī)：V型內(nèi)燃機(jī)、水平對置式內(nèi)燃機(jī)。（8）按汽缸數(shù)分：單缸、雙缸和多缸內(nèi)燃機(jī)。（9）按用途分：可分為汽車用、特種車輛用、工程機(jī)械用、農(nóng)用、拖拉機(jī)用、發(fā)電用、鐵路機(jī)車用、內(nèi)河和海洋船舶用、飛機(jī)用、摩托用、軍用等內(nèi)燃機(jī)等。（10）按轉(zhuǎn)速分：有高速、中速和低速

3、內(nèi)燃機(jī)。低速：n500轉(zhuǎn)中速：500n1500轉(zhuǎn)高速：n1500轉(zhuǎn)。目前汽油機(jī)均為高速內(nèi)燃機(jī)，最高轉(zhuǎn)速一般在6000r/min以上，比柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速高；汽車用柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速4000r/min左右；而工程機(jī)械柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速一般在1500r/min -2000r/min。船舶用柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一般為中、低速，100r/min-500r/min左右。二、內(nèi)燃機(jī)的總體構(gòu)造（一）四沖程汽油機(jī)總體構(gòu)造1、機(jī)油泵 2、曲軸正時(shí)齒輪 3、凸輪軸正時(shí)齒輪 4、凸輪軸 5、氣門彈簧6、排氣管 7、進(jìn)氣管 8、進(jìn)氣門；9、排氣門 10、化油器 11、火花塞；12、氣缸蓋 13、出水口14、氣缸 15、活塞；16、水套 17

4、、水泵 18、活塞銷 19、進(jìn)水口20、連桿21、飛輪 22、曲軸 23、機(jī)油管24、油底殼圖1四沖程汽油機(jī)總體構(gòu)造1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要機(jī)件是：氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸和曲軸箱。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)的基本機(jī)構(gòu)。在燃油燃燒時(shí)，活塞承受氣體膨脹的壓力，并通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)，將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而輸出動力。2.配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是使燃油與空氣所組成的可燃混合氣可以在一定的時(shí)刻被吸進(jìn)氣缸，并使燃燒后的廢氣可以在一定的時(shí)刻被排出。配氣機(jī)構(gòu)包括進(jìn)氣門、排氣門、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸以及凸輪軸等。二行程內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)有所不同。氣門的開閉是由凸輪軸上的

5、凸輪控制的，凸輪軸通常由曲軸通過齒輪來驅(qū)動。根據(jù)氣門安裝位置的不同，配氣機(jī)構(gòu)的布置形式主要有側(cè)置式和項(xiàng)置式兩種。3.供給系供給系的功用是供給氣缸空氣和燃油，并排出燃燒后的廢氣。化油器式汽油機(jī)工作時(shí)，汽油泵將汽油箱中的汽油吸出，經(jīng)汽油濾清器濾清后壓送到化油器；同時(shí)空氣經(jīng)空氣濾清器濾清后也進(jìn)入化油器。在化油器中汽油被噴散，并在很大的程度上被蒸發(fā)，汽油與空氣混合后形成可燃混合氣經(jīng)進(jìn)氣管被吸入氣缸。燃燒形成的廢氣經(jīng)排氣管和排氣消聲器排人大氣。4.點(diǎn)火系混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮后要用電火花來點(diǎn)火。供給低壓電流的電源，將低壓電流變?yōu)楦邏弘娏鞯脑O(shè)備，以及將高壓電流分配給火花塞的設(shè)備組成汽油機(jī)的點(diǎn)火系。5.潤滑系

6、潤滑系的功用是向內(nèi)燃機(jī)的摩擦零件供給潤滑油，以減少零件磨損和零件間的摩擦阻力。潤滑系包括油底殼、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油管路和通道以及機(jī)油標(biāo)尺等。由于機(jī)油在潤滑系中的環(huán)流和飛濺，內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)動件就得到了潤滑。6.冷卻系冷卻系的功用是將內(nèi)燃機(jī)受熱零件的熱量傳出，以保持內(nèi)燃機(jī)正常的工作溫度。多數(shù)內(nèi)燃機(jī)采用水、風(fēng)復(fù)合冷卻系，它包括氣缸周圍和氣缸蓋中的水套、散熱器、水泵和風(fēng)扇。由于水泵的作用，冷卻水就在水套和散熱器間循環(huán)流動，而內(nèi)燃機(jī)需要散出的熱量則通過風(fēng)扇和散熱器散入大氣中。也有的內(nèi)燃機(jī)采用純水冷卻方式或純風(fēng)冷卻方式。7.起動裝置起動裝置的功用是借助外力（人力或其他動力）將靜止的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)為自行運(yùn)轉(zhuǎn)。不

7、同的起動方法，有不同的起動裝置。它主要包括起動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等。為便于起動，有的內(nèi)燃機(jī)上還設(shè)有起動輔助裝置。四沖程柴油機(jī)的構(gòu)造除點(diǎn)火系和供給系外，與汽油機(jī)的大體相同。柴油機(jī)是用氣缸內(nèi)空氣被壓縮后的高溫來發(fā)火的，所以沒有點(diǎn)火系。柴油機(jī)的燃油供給部分也和汽油機(jī)的不同。在柴油機(jī)中是用輸油泵將柴油箱中的柴油吸出，經(jīng)柴油濾清器濾清后送到噴油泵，噴油泵再將柴油以很高的壓力壓出經(jīng)高壓油管由噴油器噴入氣缸。三、內(nèi)燃機(jī)的基本工作原理（一）四沖程柴油機(jī)的工作原理圖2四沖程汽油機(jī)工作原理示意圖1.進(jìn)氣過程在進(jìn)氣過程中，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。在示功圖上以曲線ra表示?？扇蓟旌蠚獬錆M

8、氣缸的程度可用充量系數(shù)nv來表示。充量系數(shù)是每工作循環(huán)實(shí)際進(jìn)入氣缸的新氣質(zhì)量與理論上可充入氣缸的新氣質(zhì)量之比。汽油機(jī)的充量系數(shù)約為0.7-0.85。充量系數(shù)較大，表明進(jìn)入氣缸的可燃混合氣的量較多，因而內(nèi)燃機(jī)的功率也可以較大。2.壓縮過程在進(jìn)氣過程終了后，進(jìn)、排氣門都關(guān)閉，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞自下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動，將氣缸中的混合氣壓縮，進(jìn)行壓縮過程。壓縮過程在示功圖上以曲線ac表示。壓縮終了時(shí)氣體的壓力和溫度主要視壓縮比的大小而定，壓力約為0.85-2MPa,溫度可達(dá)600700K。壓縮比愈大，壓縮終了時(shí)混合氣的壓力和溫度也愈高，混合氣的燃燒速度以及燃燒過程的最高溫度和壓力就愈高；3.燃燒膨脹過程

9、 燃燒膨脹過程是混合氣燃燒、膨脹而作功的過程。當(dāng)壓縮過程活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，火花塞發(fā)出電火花，將混合氣點(diǎn)燃。示功圖上的曲線cb表示燃燒膨脹過程；混合氣燃燒時(shí)放出大量的熱，氣缸內(nèi)氣體的溫度和壓力驟增。在氣體壓力的作用下，活塞向下止點(diǎn)移動，并通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)而作功。4.排氣過程排氣過程中，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動，排氣門開啟，進(jìn)氣門保持關(guān)閉。示功圖上的曲線br表示排氣過程。殘余廢氣約占進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣的5%-15%。（二）四沖程柴油機(jī)的工作原理圖3單缸四沖程柴油機(jī)工作原理示意圖四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣4個(gè)過程。其工作過程與汽油機(jī)的不同，在于可燃混合氣的形成和著火的方法。在柴油機(jī)中吸進(jìn)和壓縮的是空氣，燃油以很高的壓力被噴入壓縮后的高溫空氣中形成混合氣而自行著火燃燒。柴油機(jī)充量系數(shù)較汽油機(jī)的為大，高速柴油機(jī)的nv=0.750.90。柴油機(jī)是壓縮著火的，為使噴入氣缸的柴油可以迅速著火燃燒，空氣被壓縮后的溫度必須大大高于柴油的自燃溫度。因此柴油機(jī)需采用較大的壓縮比。四沖程內(nèi)燃機(jī)在四個(gè)行程中只有一個(gè)行程是作功的，其他3個(gè)則是準(zhǔn)備的行程。作功行程中內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速將大于其他3個(gè)行程中內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以單缸內(nèi)燃機(jī)的工作是不平穩(wěn)的。（三）柴油機(jī)與汽油機(jī)工作原理的不同 1.著火方式不同；汽油機(jī)是點(diǎn)燃式，柴油機(jī)是壓燃式。2.可燃混合氣形成方式不同汽油機(jī)