发动机原理第三章 燃烧与膨胀做功过程

活塞式内燃机工作原理
活塞式内燃机的工作过程可分为压缩、燃烧、做功三个阶段。

压缩和燃烧是将燃料的化学能转变为机械能的过程，做功则是将机械能转化为内能的过程。

活塞式内燃机是以气体作燃料，通过火花塞点燃的。

气体在燃烧室内压缩，推动活塞下行并作功，同时将热能带到曲轴箱。

然后曲轴箱的热量传给连杆，使连杆带动曲轴旋转。

由于温度升高使曲轴旋转速度加快，因而推动活塞上行并作功。

由于燃料燃烧后会产生大量热量，若不能及时散发出去，将会使曲轴温度升高而变形。

为防止变形和磨损，必须定期更换润滑油或更换机油滤清器。

另外还需检查润滑油是否变质、是否需要添加新油等。

活塞式内燃机在运转时的主要特点是：转速高、负荷大、功率大。

随着转速的升高和负荷的增大，其动力特性曲线变化较大，而效率并不随之增高。

由于内燃机产生的热量大部分消耗在热损失上了，因此热效率一般低于30%。

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天燃气发动机工作原理
天燃气发动机是一种利用天然气作为燃料的内燃机。

它的工作原理可以分为四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。

首先，进气阶段。

天然气从燃气管道进入发动机的气缸。

此时，气缸活塞处于下行的位置，活塞环创建了一个密封的空间。

接着，压缩阶段。

活塞开始向上移动，将进入气缸的天然气压缩到高压状态。

在这个过程中，活塞环保持气缸的密封性，确保气体不会泄漏。

然后，燃烧阶段。

当活塞接近上死点时，高压天然气通过喷油嘴喷射入气缸。

同时，点火系统点燃天然气，引起爆炸，推动活塞向下。

这个爆炸产生的能量被传递到连杆和曲轴，将动力传输到发动机的输出轴。

最后，排气阶段。

排气门打开，废气通过排气管排出，同时活塞向上移动，准备进行下一轮的进气循环。

总结起来，天燃气发动机的工作原理就是通过进气、压缩、燃烧和排气四个步骤实现能量转换，将天然气的化学能转化为机械能，为车辆或机械设备提供动力。

摘要目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。

还有一种知名度很高，但应用很少的发动机，这就是三角活塞旋转式发动机。

转子发动机又称为米勒循环发动机。

它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。

这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明，在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。

本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。

目录第一章转子发动机的发展历程第一节转子发动机的发明第二节转子发动机的应用第二章转子发动机的主要结构第一节转子发动机总成第二节转子发动机的主要零件第三章转子发动机的工作原理第一节转子发动机的工作过程第二节转子发动机与传统发动机的比较第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分，是决定车子性能的最重要的因素，犹如人的心脏。

大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机，又分为两冲程发动机和四冲程发动机，但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机，那就是转子发动机，又叫汪克尔发动机。

这种发动机的结构紧凑轻巧，运转宁静畅顺，也许会取替传统的活塞式发动机。

第一节转子发动机的发明1959年，世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来，第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。

汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。

在1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，在1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。

60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。

实际上在过去的400年中，许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。

人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代，它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一：轮子。

内燃机的燃烧原理内燃机是将燃料通过燃烧的方式转化为能量的机械装置。

它的燃烧原理是通过内燃机的燃烧室中的燃料与空气混合，并在燃烧室内进行燃烧，产生高温和高压气体，并将其转化为机械能。

下面将详细介绍内燃机的燃烧原理。

内燃机的燃烧过程可以分为四个阶段：吸气、压缩、燃烧和排气。

首先是吸气阶段。

当活塞向下运动，活塞内下方的汽缸容积增大，通过活塞的下行运动，汽缸内的压力降低，外界空气会通过进气阀进入汽缸，充满整个气缸。

然后是压缩阶段。

当活塞向上运动时，汽缸内的容积变小，这使得空气被压缩，由于活塞上方的活塞顶部设有火花塞，当活塞向上移动到一定位置时，火花塞会产生火花，引燃燃料和空气混合物。

接下来是燃烧阶段。

当点火芯充满燃烧室时，火花点燃了混合物，燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，转化为机械能。

在燃烧过程中，燃料和空气混合物被完全燃烧，产生的废气通过排气阀排出。

最后是排气阶段。

当活塞再次向上运动时，废气从汽缸排出，同时进气阀打开，使得新的混合物进入汽缸，完成了一个循环。

内燃机的燃烧原理基于热力学和化学原理。

热力学原理是指在燃烧过程中，燃料的化学能转化为热能，然后再转化为机械能。

化学原理是指燃料和空气混合后，通过火花点火，使燃料燃烧，产生高温高压气体。

内燃机的燃烧原理在很大程度上依赖于燃料的选择和处理。

燃料的选择应考虑其燃点、燃烧速度和能量释放率等因素。

常用的燃料有汽油、柴油和天然气等。

燃烧室的设计也很重要，它需要有合适的形状和尺寸，以保证混合物充分燃烧，并提供合适的压力和温度。

总结起来，内燃机的燃烧原理是通过混合燃料和空气，点燃混合物，在燃烧产生的高温高压气体的作用下，将热能转化为机械能。

这个过程需要合适的燃料和燃烧室设计，以确保燃料的充分燃烧和高效能转换。

内燃机的燃烧原理是现代机械工业中非常重要的一部分，它广泛应用于汽车、工业机械和发电等领域。

发动机科学小实验的原理
发动机科学小实验的原理是利用燃烧产生能量，将能量转化为机械能，驱动发动机运转。

具体原理如下：
1. 燃烧：在发动机内部，燃料与空气混合后，在火花的作用下发生燃烧。

燃料中的化学能被释放，转化为热能。

2. 膨胀：燃烧产生的高温高压气体在缸内迅速膨胀，推动活塞向下运动。

这个过程将热能转化为机械能。

3. 排气：当活塞下行到底部时，废气通过排气门排出缸内，为下一次循环做准备。

总的来说，发动机科学小实验的原理是通过燃烧和膨胀的过程将燃料的化学能转化为机械能，实现发动机的运转。

航发原理1、燃气涡轮发动机工作原理1.1、航空发动机概述活塞、涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、桨扇，短距离垂直起降动力装置。

1.2、燃气涡轮发动机的工作原理空气连续不断地被吸入压气机，并在其中压缩增压后，进入燃烧室中喷油燃烧成为高温高压燃气，再进入涡轮中膨胀做功。

燃烧的膨胀功必然大于空气在压气机中被压缩所需要的压缩功，使得有部分富余功可以被利用。

燃气涡轮发动机的膨胀功可以分为两部分：一部分膨胀功通过传动轴传给压气机，用以压缩吸入燃气涡轮发动机的空气；另一部分膨胀功则对外输出，作为飞机、舰船、车辆或发电机等的动力装置。

1.3、喷气发动机热力循环（P123）涡喷发动机的理想循环：（p-v 、压力-比体积）等熵压缩：进气道、压气机（0、2、3，特征截面）等压加热：燃烧室（3、4）等熵膨胀：涡轮、喷管（4、5、9）等压放热：大气环境（9、0）（P125）理想循环功L id =q 1−q 2=C p (T t4−T t3)−C p (T 9−T 0)=C p T 0（e −1）（∆e −1）T t4T 0=∆ 加热比 （P t3P 0）k−1k =e P t3P 0=π 总增压比 加热比增加，理想循环功增加。

总增压比为1，理想循环功为0；总增压比为最大，理想循环功为0；存在使理想循环功最大的最佳增压比πopt 。

从物理意义分析，影响理想循环功L id 的是加热量q 1和热效率两个因素。

当π从1.0开始增加时，热效率急剧增加，使L id 增加，一直达到其最大值；此后π继续增加则q 1的减小起了主导作用，使L id 下降。

e opt =√∆πopt =∆k2（k−1）L id =C p T 0（√∆−1）2ηti =1−1πk−1k 只与总增压比有关对应于有效功最大值的最佳增压比πopt 远小于对应于最大热效率的增压比πopt ′。

1.4、喷气发动机的推力（P13）F eff =F −X d −X p −X fX d :进气道附加阻力X p :短舱压差阻力X f:摩擦阻力F=W9c9+(p9−p0)A9−W a c0 1.5、涡喷发动机的总效率、热效率及推进效率η0=ηtηpηp=21+c9c0=推进功循环有效功遗留在空中的动能损失，称为离速损失，排气速度和飞行速度差别越大，动能损失越多。

内燃机的总体构造与工作原理第一章内燃机的总体构造内燃机是热机的一种,它区别于其它型式的特点,是燃料在机器内部燃烧,燃料燃烧时释放出大量的热量,使燃烧后的气体(燃气)膨胀推动机械做功。

燃气是实现热能向机械能转化的媒介物质，这种媒介物质称工作介质（简称工质）。

往复活塞式发动机是应用最早、最广泛的一种，旋转活塞式是近代在国内处发展起来的一种新型内燃机。

往复活塞式内燃机有许多不同型式：按所用的燃料不同分为汽油机和柴油机；按点火方式不同分为点燃式和压燃式；按实现工作过程的行程数不同分为四冲程和二冲程内燃机。

不同型式的内燃机虽然都有它的特点，但它们都要完成将热能向机械能转化这一根本任务。

在内燃机中热能与机械能转化与反转化这一对矛盾是其本矛盾。

它的存在和发展，规定动着其它矛盾的存在和发展。

为了实现这一转化，内燃机必须由一系列的机构和系统所组成。

二个机构：（一）柄连杆机构：主要零件有：气缸体、曲轴箱、所缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。

活塞通过连杆与曲轴相连。

活塞在气缸中往复运动时，连杆摆动并使曲轴作旋转运动。

反之，曲轴转动时，可使活塞在气缸中作往复直线运动。

燃料在气缸中燃烧时，燃气膨胀作用在活塞上的压力，借助于连杆转变为曲轴的旋转力矩，使曲轴带动工作机械做功。

固定在曲轴后端的飞轮，它能储存能量，使曲轴均匀旋转。

（二）配气机构包括：进气门、排气门、凸轮轴及其它驱动件等。

汽油机或柴油机为了连续不断地工作，必须把膨胀做功后的废气从气缸中排出，吸入由汽油或者柴油和空气组成的可燃混合气，即要进行换气。

配气机构是根据工作过程的需要，适时的开启和关闭进气门和排气门，完成换气过程。

由此可见，上述两个机构是内燃机中实现将热能转化为机械能所必须的主要机构。

但是，必须向气缸供给可燃混合气，使之燃烧，不然，内燃机中不可能有热能向机械能转化。

因此，为了使内燃机运转，还要有以下几大系统。

1、燃料供给系：它担负着向气缸内供给可燃混合气的任务。

第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。

1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。

此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。

2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。

压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。

3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。

作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。

4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。

（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。

3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。

提高工质的绝热指数κ。

可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。

⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。

⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。

⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。

⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。

⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。

4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。

它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。

5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。

汽车发动机工作原理：揭示内燃机的运作与能量转化过程汽车发动机是汽车的“心脏”，负责为汽车提供动力。

它的工作原理基于内燃原理，通过燃烧燃料将化学能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。

下面将详细揭示汽车发动机工作原理及其中的能量转化过程。

汽车发动机的工作原理可以分为四个基本步骤：吸气、压缩、燃烧和排气。

首先是吸气阶段。

进气阀打开，汽缸内部产生负压，使得气缸内气体从进气歧管进入汽缸内。

同时，燃料喷射系统将适量的燃油雾化喷入进气道，与进入汽缸的空气混合。

接下来是压缩阶段。

进气阀关闭，活塞向上运动，将气缸内的混合气体压缩。

在压缩过程中，混合气体受到高压和高温的作用，使其能量逐渐增加。

这导致了燃料的更充分燃烧。

然后是燃烧阶段。

当活塞达到上死点附近时，火花塞发出火花，引燃混合气体。

燃烧产生的高温和高压气体推动活塞向下运动，从而驱动连杆和曲轴旋转。

同时，喷油系统会根据发动机负荷调整燃油的供应量和喷油时间，以保证燃烧的效果良好。

最后是排气阶段。

排气阀打开，废气通过排气门排出气缸。

在排气过程中，废气中含有一部分仍有能量的废气。

现代车辆根据排气气体的压力和温度，采用涡轮增压器和废气再利用系统将废气能量转化为更多的机械能。

在这个过程中，发动机利用化学能转化为机械能，实现了汽车的运动。

这种能量转化过程涉及多个部件的协同工作。

首先是燃油系统。

燃油系统的主要作用是将燃料供应给发动机。

它包括燃油箱、燃油泵、喷油器等部件。

燃油泵通过将燃料输送到喷油器，喷油器将燃料雾化喷入进气道，与空气混合，形成可燃气体。

第二是点火系统。

点火系统通过供给火花塞高压电流，产生火花，引燃混合气体。

点火系统包括点火线圈、分配器、点火开关等部件。

第三是气缸系统。

气缸系统由活塞、连杆、曲轴等部件组成，实现对混合气体的压缩和燃烧过程。

最后是废气系统。

废气系统包括排气歧管、催化转化器、消声器等部件。

它的主要作用是将燃烧后的废气排出汽缸，同时减少废气对环境的污染。

另外，现代发动机还引入了一些先进的技术来提高效率和降低排放。

发动机基本原理
发动机基本原理是利用燃烧燃料产生热能，使气缸内的活塞作往复运动，从而驱动曲轴转动，最终输出功率。

它的工作过程可以概括为四个冲程：进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。

首先，进气冲程中，活塞由曲轴带动向下运动，进气门打开，将空气和燃料混合物进入气缸。

然后，在压缩冲程中，进气门关闭，活塞向上运动，将混合物压缩至较小体积，增加其压力和温度。

接着，在燃烧冲程中，活塞达到最高点时，点火系统引燃混合物，燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞下行。

燃烧产生的能量转化为活塞的机械能，并通过连杆传递给曲轴，引起曲轴转动。

最后，在排气冲程中，活塞再次向上运动，排气门打开，将燃烧产物排出气缸。

此时，活塞完成了一个完整的往复运动过程，发动机开始进入下一个循环。

发动机的原理是基于热力学和机械学的原理，通过燃烧燃料产生的高压气体推动活塞，从而转换热能为机械能，实现动力输出。

不同类型的发动机（如汽油发动机和柴油发动机）在燃烧过程和燃料供应方面有所不同，但基本工作原理相似。