第一章 发动机的工作原理和总体构造
第一节 发动机的分类
汽车的动力源是发动机。发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。
将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置称为热力发动机，简称热机。内燃机是热力发动机的一种，其特点是液力或气体燃料与空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机，如蒸汽机，其特点是燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅炉内的水加热而产生高温、高压的水蒸气，输送至机器内部，使所含的热能转变为机械能。
内燃机具有热效率高、体积小、质量小、便于移动以及起动性能好等优点，因而广泛应用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是，内燃机一般要求使用石油燃料，同时排出的废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染的问题，目前国内、外正致力于排气净化以及其它新能源发动机的研究工作。
内燃机根据其将热能转化为机械能的主要构件的形式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛，是本书的主要讨论对象。汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类。
（1）按所用的燃料分类 可分为液体燃料发动机（汽油机、柴油机等）和气体燃料发动机（如天然气发动机、液化石油气发动机等）。
（2）按发火方式分类 可分为压燃式发动机与点燃式发动机。
柴油的特性是在同样的条件下其自燃点比汽油的自燃点低，因此采用压燃式（自燃式）发火。一般可通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机的气缸内，在气缸内与压缩空气均匀混合后，在高温下得以自燃，这种发动机称为压燃式发动机。
汽油的特性是其自燃的温度比柴油的要高，因此常采用点燃式发火。利用火花塞发出的电火花强制点燃汽油，使其发火燃烧，这种发动机称为点燃式发动机。
（3）按工作循环的冲程数分类 在发动机内，每一次将热能转变为机械能都必须经过吸入空气、压缩和输入燃料，使之发火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排除这样一系列连续过程，称为一个工作循环。对于往复活塞式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机。
内燃机原理 第一章 动力、经济性能指标与影响因素
第一章 发动机的性能指标与循环分析
§1.1 工质对活塞所作之功及示功图
四． 工质对活塞作功
1． 正功，负功
在发动机工作循环的每一个冲程中，由于活塞总在运动，活塞顶面缸内工质和活塞背面缸外介质都要对活塞作功。工质压力与活塞运动方向相同时，作正功，反之作负功。
2． 冲程功，循环功
每一冲程所作之功叫冲程功；每一循环所作之功叫循环功，图1各冲程压力形成的封闭曲线所包围的环积分面积表示。
五． 四冲程发动机的示功图
1． 自然吸气四冲程发动机的示功图
1) 活塞背面压力p0在四个冲程中对活塞作功为零，因而循环功可由单缸内工质对活塞作功来计算；
2) 循环动力过程功：压缩与燃烧膨胀冲程所作之正功称为循环动力过程功，即：
W1+W3
进、排气冲程泵气功：进、排气过程中，工质对活塞所作之功，是排气负功与进气正功之和，即：
W2+W3
循环过程净功（指示功）：Wi=(W1+W3)-(W2+W3)= W1-W2
2． 增压四冲程发动机示功图
由于增压时缸内平均进气压力大于大气压力p0，一般也大于缸内平均排气压力，所以示功图上的泵气功为正功，净指示功为
Wi=W1+W2
六． 泵气过程功
1． 实际泵气功： W2面积
2． 理论泵气功：（pb-pk）Vs，自然吸气机型为零。
3． 泵气损失功：自然吸气机型为W2。 内燃机原理 第一章 动力、经济性能指标与影响因素
§1.2 动力、经济性能指标
一. 两类指标
1) 指示性能指标
以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示性能指标，简称指示指标。直接反映工作循环进行的好坏。包括指示功、平均指示压力、指示热效率和指示燃油消耗率。
第一部分 发动机构造部分
一、发动机的基本组成
1、 发动机的总体结构
一般发动机的组成：两大机构（配气机构、曲柄连杆机构）、四大系统（起动系统、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统），此外，汽油机还有点火系统；
2、 发动机的基本术语
（1）工作循环：由进气、压缩、做功、排气四个工作循环组成的封闭过程称为活塞内燃机的工作循环；
（2）气缸工作容积：上下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积；
（3）发动机排量：发动机全部气缸工作容积之和；
（4）燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶面以上汽缸盖以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积；
（5）气缸总容积：燃烧室容积与气缸总容积之和；
（6）压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比；
（7）工况：内燃机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示；
（8）负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值；
3. 汽油机与柴油机的简单比较
1）混合气的形成方面不同；
2）点火方式上不同；
3）汽油机的压缩比受爆震的影响，不可太大，但柴油机压缩的是空气，压缩比可以很大，导致柴油机的热效率比汽油机大；
4）在排放上，柴油机的边混合气较稀，理论上废气中的一氧化碳、碳氢化合物含量小，但氮氧化物与颗粒含量多；
二、机体组及曲柄连杆机构
1、气缸体的结构形式
根据发动机的曲轴轴线与气缸体下表面的位置分为一般式、龙门式、隧道式；其刚度、强度依次增大，工艺性依次降低；
2、活塞连杆组
1）活塞环：上面的1-2道用来安装气环（用于密封传热），下面一道用来安装油环（用于刮油、布油）；
气环断面的泵油作用（如矩形环），会使机油窜入燃烧室，并在燃烧室内形成积碳，增加机油消耗，或者在温度较高的一道气环槽中形成积碳，使环在槽内卡死，失去密封作用，划伤气缸，甚至折断；
第一章汽车发动机工作原理及总体构造
汽车发动机是汽车的动力装置，负责将燃料燃烧后的化学能转化为机械能，驱动汽车前进。本文将对汽车发动机的工作原理及总体构造进行详细介绍。
一、工作原理
汽车发动机的工作原理可以简单概括为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1.进气：汽车发动机通过进气门将空气吸入气缸内。
2.压缩：进气门关闭后，活塞向上运动，将空气压缩至高压状态，使燃料更易于燃烧。
3.燃烧：进气阀关闭后，电火花塞产生火花点燃燃料，产生爆发力将活塞推向下方。
4.排气：在活塞向上运动时，排气门打开，将燃烧后产生的废气排出。
这个过程是一个连续循环，每个活塞都会经历这四个步骤。不同的汽车发动机具有不同的工作原理，根据不同的工作循环可分为四冲程发动机和两冲程发动机。
二、总体构造
汽车发动机由许多组件组成，包括气缸、活塞、气门、曲轴、连杆、燃烧室等。
1.气缸：是发动机的主要构件之一，用于容纳活塞、气门和燃烧室。气缸通常由铸铁或铝合金制成。 2.活塞：是发动机中心运动的部分，与曲轴相连，通过往复运动来压缩和推动气缸内的空气燃料混合物。
3.气门：用于控制气缸内的进气和排气。进气门控制空气进入气缸，排气门控制废气的排出。
4.曲轴：是将活塞的往复运动转换为旋转运动的关键部件。曲轴通过连杆与活塞相连接，将活塞运动转化为动力。
5.燃烧室：是燃烧燃料的空间。燃烧室的形状和设计可以影响燃烧效率和发动机性能。
除了上述主要组件之外，汽车发动机还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备，以保证发动机的正常工作。
总结：汽车发动机是汽车的心脏，驱动着汽车的运行。它的工作原理是通过不断循环的进气、压缩、燃烧和排气过程将燃料化学能转化为机械能。总体构造包括气缸、活塞、气门、曲轴、燃烧室等组件，还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备。了解汽车发动机的工作原理及总体构造，有助于我们更好地了解汽车机械原理和性能，对汽车的使用和维护有一定的参考意义。
