内燃机(柴油机)的优缺点

第一篇内燃机工作原理一、概述凡是把某种形式的能转变为机械能的机器都可以叫做发动机。

各种发动机因能源不同又可分为:风力发动机、水力发动机和热力发动机等。

热力发动机就是把燃料燃烧所产生的热能转变为机械能。

因燃料燃烧所处部位不同,热力发动机又可分为外燃机和内燃机两大类。

燃料在发动机外部燃烧的叫外燃机。

如蒸汽机、汽轮机等。

燃料直接在发动机内部燃烧的叫内燃机。

如柴油机、汽油机、煤汽机等。

内燃机与外燃机比较,具有以下优点:1、热效率高。

目前增压柴油机最高热效率可达46%,而蒸汽机只有11—16%。

2、功率范围广,适应性广。

最小的发动机不到1马力,最大的可达50000马力。

同一型号的发动机,经过少量改装,又可适应各种不同用途的需要。

3、结构紧凑、重量轻、尺寸小。

4、使用操作方便,起动快。

正常情况下,一般的柴油机或汽油机能在3—5秒时间内起动,并能在短时间内达到全负荷运转,而且操作比较轻便。

5、运转安全。

二、内燃机的分类内燃机的结构形式很多,现代汽车发动机按下列方法分类。

(一)按采用的燃料不同可分为:柴油机、汽油机、煤油机和煤气机等。

(二)按完成一个工作循环的冲程数可分为:四冲程发动机活塞重复四个冲程完成一个工程循环。

二冲程发动机活塞重复二个冲程完成一个工程循环。

(三)按气缸冷却方式可分为:水冷发动机和风冷发动机。

(四)按发动机气缸数可分为:单缸发动机和多缸发动机。

(五)按燃料在气缸内的着火方式可分为:压燃式发动机利用气缸内被压缩的空气所产生的高温高压使燃料着火燃烧。

柴油机就属于这种着火方式。

点燃式发动机利用外界热源(如电火花)点燃燃料,使其着火燃烧。

如汽油机、煤油机、煤气机都属于这种着火方式。

(六)按用途可分为:固定式发动机发动机用作固定作业的动力,如发电、排灌、农产品加工等作业。

移动式发动机发动机用作移动机械的动力,如汽车的发动机。

(七)按发动机转速或活塞平均速度可分为:高速发动机、中速发动机和低速发动机。

内燃机技术的创新与发展一、内燃机技术的历史与现状1.1 内燃机的起源与发展内燃机的起源可以追溯到19世纪初的工业革命时期。

当时，随着蒸汽机的广泛应用，人们开始探索更加高效、便携的动力源。

1832年，法国工程师尼古拉斯·奥托（Nicolas Otto）成功研制出第一台四冲程内燃机，这标志着内燃机技术的诞生。

这一创新不仅改变了动力机械的面貌，也为后来的汽车、飞机等交通工具的发展奠定了基础。

内燃机的发展初期，主要依赖于燃油作为能源。

随着石油资源的日益丰富和提炼技术的进步，燃油逐渐成为了内燃机的主要动力来源。

内燃机的效率不断提高，功率也不断增加，使得它在工业、交通等领域得到了广泛应用。

然而，内燃机的发展也面临着诸多挑战。

燃油燃烧产生的废气对环境的污染问题日益严重，这使得内燃机的环保性能成为了关注的焦点。

为了应对这一挑战，内燃机技术不断创新，出现了许多新型的内燃机，如柴油机、汽油机等，它们具有更高的热效率和更低的排放水平。

此外，内燃机的发展还推动了相关产业的繁荣。

内燃机的广泛应用促进了石油开采、提炼、运输等产业的发展，同时也带动了机械制造、材料科学等领域的进步。

这些产业的发展不仅为内燃机提供了更加完善的产业链支持，也为社会经济的增长做出了重要贡献。

正如著名科学家托马斯·爱迪生所说：“创新是区分领导者和追随者的唯一标准。

”内燃机的起源与发展正是这一理念的生动体现。

从最初的四冲程内燃机到如今的高效、环保的新型内燃机，内燃机技术的不断创新和发展为人类社会的进步做出了巨大贡献。

未来，随着科技的不断进步和环保要求的日益严格，内燃机技术将继续迎来新的挑战和机遇，为人类创造更加美好的未来。

1.2 当前内燃机技术的现状当前内燃机技术的现状呈现出多元化和复杂化的特点。

随着全球对环境保护和能源效率的日益关注，内燃机技术正面临着前所未有的挑战和机遇。

一方面，传统内燃机在燃油效率和排放控制方面已经达到了较高的水平，如柴油机的燃油消耗率和排放水平已经得到了显著改善。

内燃机燃烧技术的研究现状及发展关键词：内燃机；燃烧技术；工作原理前言：内燃机的发明至今已有100多年的历史，经过大量的应用实践，其供热效率、功率范围、应用技术都得到了长足的发展。

现如今，内燃机燃烧技术已经在工业、农业、交通运输业等领域普及，不过，随着科学发展观与生态保护意识的不断发展，各生产领域对内燃机燃烧技术提出了更高、更严格的要求，如何有效的降低内燃机有害气体的排放量，成为了全世界共同关心的课题。

一、关于内燃机燃烧技术（一）压燃式发动机压燃式发动机俗称柴油机，其工作原理是通过缸内压缩混合气体到一定温度和压力，使混合气体产生自燃，其预热混燃烧量与初始放热率峰值成正比，然后继续扩散燃烧工作，使燃油与空气边混合边燃烧。

所以，传统柴油机对喷射压力的要求较高，保证适当的空气涡流强度，方便扩散燃烧工作顺利完成。

压燃式燃烧技术的主要优缺点包括：（1）由于柴油机燃烧技术可以采用较高的压缩比，其热效率比较高，性价比与经济产能比较高。

（2）由于在上止点前的第一阶段非均质预混合燃烧会引起较高的压力升高率，所以压燃式燃烧技术在应用的过程中会产生的噪音。

（3）预混合燃烧会使燃烧温度不断提高，而且缸内空气比较充足，所以，柴油机在工作的过程中会排放大量的PM。

（二）点燃式发动机点燃式发动机俗称汽油机，与柴油机相比，汽油机属于典型的预混燃烧技术的应用，其燃烧技术的主要优缺点包括：（1）为了防止在工作过程中出现爆震现象，汽油机的压缩比较低、热效率比较低、经济产能比较低。

与柴油机相比HC、CO排放量比较高。

（2）在进气行程燃油就喷入进气管，燃油与空气有足够的时间在燃放发生之前进行充分的混合，形成均匀的可燃混合气体。

因此汽油机在工作的过程当中比柴油机更为柔和，震动幅度和噪音比较小。

（3）由于柴油机的工作动力源于基本均匀的预混合气体燃烧，PM的排放量比较少。

除此之外，由于燃烧温度比较低，所以汽油机在工作过程中产生的NO某要比柴油机产生的少。

一、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。

内燃机在实际工作时，每次能量转变，都必须经历进气、压缩、作功和排气四个过程。

每进行一次进气、压缩、作功和排气叫做一个工作循环。

若曲轴每转两圈，活塞经过四人冲程完成一个工作循环的叫做四冲程内燃机；若曲轴每转一圈，活塞只经过两个冲程就完成一个工作循环的叫做二冲程内燃机。

重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。

二、内燃机的传动机构组成（画出传动路线图）往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。

四冲程汽油机四冲程柴油机四冲程柴油机三、内燃机的传动机构的传动原理（针对内燃机中存在的每种机构，例如：连杆机构，齿轮机构····）气缸是一个圆筒形金属机件。

密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。

各个装有气缸套的气缸安装在机体里，它的顶端用气缸盖封闭着。

活塞可在气缸套内往复运动，并从气缸下部封闭气缸，从而形成容积作规律变化的密封空间。

燃料在此空间内燃烧，产生的燃气动力推动活塞运动。

活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动，曲轴再从飞轮端将动力输出。

由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。

活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。

活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动时密闭气缸。

上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。

活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。

连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。

连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。

第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。

第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。

热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。

柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。

柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。

柴油机如图1-1所示。

图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。

2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。

三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。

对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。

2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。

图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。

主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。

图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。

图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。

内燃机系统介绍及中速内燃机电站设计问题摘要：内燃机作为一种动力机械，在运输、发电等方面发挥着重要的作用。

其中内燃机电站在分布式能源应用场景，小电网区域及调峰应用场景有较广泛的应用。

在国际能源发电市场，内燃机电站项目越来越多，如何依据内燃机电站的系统特点及项目的需求选择出合适的机型，配置合理的辅助系统是影响项目成功的关键，本文依据我公司的投标经验介绍内燃机电站系统及方案选择要点，为电站设计提供参考。

关键词：中速内燃机；电站；选型，设计优化1.内燃机的种类、用途及优缺点1.1内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

1.2内燃机的种类。

（1）根据燃料分为汽油机、柴油机、天然气、LPG发动机、乙醇发动机，双燃料发动机。

（2）按照内燃机的额定功率转速划分，一般转速＜300RPM的为低速，转速300~1000RPM为中速机，转速＞1000RPM为高速机。

（3）根据缸内着火方式分点燃式和压燃式。

（4）根据冲程数分二冲程、四冲程内燃机。

（5）根据进气充量压力分自然吸气式、增压式。

（6）根据气缸排列方式，内燃机可以分为直列、斜置、对置、V形和W形内燃机。

1.3内燃机的用途。

主要包含：（1）地面上各类运输车辆（汽车、内燃机车等），矿山、建筑及工程等机械，该类主要为高速内燃机。

（2）自备电源发电。

连续发电项目推荐使用中速机和低速机，高速机连续发电时，连续发电的功率为额定功率的70%~80%。

因此高速机适合黑启动，矿区分散式电源等短时供电用途。

（3）水上运输，可作内河及海上船舶的主机和辅机。

（4）军事方面，如坦克、装甲车、步兵战车、重兵器牵引车和各类水面舰艇的发动机。

1.4内燃机的优点（1）热能利用率高。

涡轮增压柴油机的最高热效率可达46%，而蒸汽机仅有11~16%，新型燃机单循环效率在43%~44%左右。

（2）功率范围广，适应性能好，内燃机功率范围可以涵盖0.73KW~34000KW。