内燃机原理第三章4h

四冲程内燃机工作原理
四冲程内燃机是一种热力学循环方式，使用燃油和氧气的化学反应来产生能量，从而推动活塞做功。

它的工作原理可以描述为以下四个冲程：
第一冲程：进气冲程
活塞向下运动，进气门打开，汽缸内形成低压区域，使混合气（燃油和空气混合物）被吸入汽缸内。

第二冲程：压缩冲程
活塞向上运动，将混合气压缩至高压区域。

在此过程中，点火系统会点燃混合气，使其产生爆炸并释放能量。

第三冲程：爆发冲程
爆炸产生的高温高压气体推动活塞向下运动，释放出大量的能量。

在此冲程中，排气门关闭，缸盖阀关闭。

第四冲程：排气冲程
活塞向上运动，排气门打开，将排出的废气排出汽缸外。

在此过程中，汽缸内的气体压力降低，准备进行下一个进气冲程。

这样，四个冲程既可持续不断地执行，就可以保持发动机的正常工作。

四冲程内燃机原理图四冲程内燃机原理图四冲程内燃机原理图四冲程内燃机的工作原理：四冲程发动机(Four-stroke)：凡发动机曲轴每旋转两转，即活塞上下往复动动四个行程而完成一个工作循环的发动机。

工作循环是指发动机由进气、压缩、燃烧膨胀（做功）、排气行程所组成的工作进程。

发动机完成一次进气，压缩、做功、排气的进程称为一个工作循环，也称一个周期。

① .几个主要名词解释A、止点：活塞(piston)与曲柄连杆总成相连，活塞在气缸中有上下两个极限位置，上极限位置叫上止点它与曲轴中心线距离为最大。

下极限位置叫下止点，它与曲轴中心线距离为最小。

B、活塞行程：活塞由上止点运动到下止点的距离称为行程，也称为冲程。

C、气缸工作容积：活塞运动一个行程气缸中所扫过的空间。

D、燃烧室工作容积：活塞在上止点时，活塞顶部与气缸盖中央燃烧室顶部所组成的空间。

E、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室工作容积之和。

F、压缩比：发动机的一个重要结构参数，它直接影响发动机功率。

压缩比（ε） = 气缸总容积/燃烧室工作容积= 1+气缸工作容积/燃烧室工作容积一般情况：柴油机：ε=14～20汽油机：ε=6～10第一行程-------进气行程：活塞在上止点前某一规定曲柄转角时，进气门开启，可燃混合气被吸入气缸。

当活塞由上止点向下止点运动，排气阀则在上止点某一规定的曲轴转角时关闭，同时活塞上方的气缸容积增大，使气缸形成真空度可燃混合气继续通过进气门吸入。

当活塞行至下止点后某一规定曲柄转角时，进气门关闭，此时，进气工作过程结束。

第二行程-------压缩行程：活塞由下止点向上止点运动，当进气工作过程终了时，进气门和排气门都处于关闭状态，此时气缸内的可燃混合气开始被压缩。

第三行程-------燃烧膨胀作功行程：在压缩行程，当活塞向上行至上止点前某一规定曲柄转角时，火花塞电极间发出火花，将被压缩的可燃混合气点燃。

燃烧着的可燃混合气使气缸内的温度和压力急剧升高，活塞则在此高温高压气压作用下，再由上止点向下止点运动，且通过连杆驱使曲轴旋转而作有用功。

（完整版）内燃机原理课后习题与答案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K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？它主要有：指示功和平均答：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。

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。

内燃机工作特点是，燃料在气缸内燃烧，所产生的燃气直接推动活塞作功。

下面，以图示的汽油机为例加以说明。

开始，活塞向下移动，进气阀开启，排气阀关闭，汽油与空气的混合气进入气缸。

当活塞到达最低位置后，改变运动方向而向上移动，这时进排气阀关闭，缸内气体受到压缩。

压缩终了，电火花塞将燃料气点燃。

燃料燃烧所产生的燃气在缸内膨胀，向下推动活塞而作功。

当活塞再次上行时，进气阀关闭，排气阀打开，作功后的烟气排向大气。

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。

内燃机工作原理简述内燃机（Internal combustion engine）是一种热机，它将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能。

内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。

但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。

往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。

在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。

因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。

同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。

气缸的顶端用气缸盖封闭。

在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。

通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。

进、排气门的开闭由凸轮轴控制。

凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。

进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。

通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。

现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。

构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。

甲，基本术语1. 工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。

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。

第二章内燃机的基本工作原理及总体构造本章主要内容：1、有关汽车发动机的名词术语2、四冲程内燃机的工作原理3、二冲程内燃机的工作原理4、汽车发动机的总体构造第一节四冲程发动机的工作原理一、内燃机的基本名词术语1、上止点（下止点）定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近)处。

即活塞的最高（低）位置。

2、活塞冲程S定义：活塞上、下止点之间的距离。

若曲柄半径为R，则：S＝2R3、气缸工作容积（气缸排量）Vs定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。

定义式：Vs=（π/4 ）D2S常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。

4、发动机排量（发动机工作容积）V L定义：发动机各气缸工作容积的总和。

定义式：V L＝Vs*i i:发动机气缸数。

5、燃烧室容积Vc定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积。

6、气缸总容积Va定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。

定义式：Va＝Vs＋Vc7、压缩比εc定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。

定义式：εc＝Va/ Vc物理意义：表示气缸内气体被压缩的倍数或燃气燃烧后膨胀的倍数。

是发动机的重要性能参数。

柴油机εc：14～22汽油机εc：6～9（轿车有的达到9～11）二、单缸四冲程汽油机的工作原理1、进气冲程活塞：从上止点移动到下止点气门：进气门打开，排气门关闭曲轴：旋转从0℃A~180℃A进气终了压力：p de＝0.075～0.09 Mpa进气终了温度：T de＝370～400 K2、压缩冲程活塞：从下止点移动到上止点气门：进气门关闭，排气门关闭曲轴：旋转从180℃A～360℃A压缩终了压力：p co＝0.8～2.0 Mp a压缩终了温度：T co＝600～700 Ka、爆燃：由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。

后果：轻微爆燃，发动机功率有所升高；但过度，则会使发动机过热，功率下降，经济性变差，零件寿命下降等。