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内燃机的总体构造与工作原理

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：
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。
汽油机：汽油箱、汽油泵、化油器和进排气管等。
柴油机：柴油箱、喷油泵、喷油器和进排气管等。
2、点火系：主要起点燃可燃混合气的作用。
汽油机：火花塞、点火线圈、分电器及电源设备。
柴油机：当气缸内的空气被压缩到一定压力和一定温度时，由
燃油系统定时、定量的向气缸内喷入柴油，使可燃混合气被压燃。
3、润滑系：主要润滑零件的磨擦表面，减少摩擦和磨损。主要包括：机油泵、机油滤清器、润滑油道等。
4、冷却系：用来适当冷却高温零件，保持内燃机在适当的温度条件下工作。
主要包括：水泵、散热器、风扇和水套等。
5、起动系：用来起动内燃机。
主要包括起动爪、起动机等。

内燃机的工作原理
在内燃机中，为了将热能转化为机械能，其气缸内部要进行进气、压缩、做功、排气等过程。排气过程结束，又紧接着开始下一个进气过程，就这样周而复始进行循环。每进气、压缩、做功、排气一次，叫一个循环。四冲程内燃机是活塞每走四个行程，即曲轴每转两圈完成一个工作循环。这里主要介绍四冲程内燃机的工作原理。
1、进气过程：在示功图上，进气过程用曲线Ra线表示。进气过程是向气缸内吸入可燃混合气呼呼的过程。在这个过程中，活塞由上止点向下止点移动，活塞上面气缸容积逐渐增大，形成部分真空。这时进气门打开，排气门关闭。在大气压力作用下，可燃混合气或空气通过进气管进入气缸，活移到下止点附近时，进气门关闭，进气过程结束。
进气过程中由于进气管、气门等对气体的流动产生阻力，故进气终了气缸内压力Pa低于大气压力Po,一般汽油机：Pa＝0.7~0,9Kg/CM；柴油机：自然吸气：Pa＝0.75~0.95Kg/CM，增压、增压中冷：1.2Kg/CM左右。此外，可燃混合气由于受气缸壁等高温零件的加热，并与上一循环的残余废气混合，因而温度上升，进气温度一般在80~130℃(汽油机);柴油机：自然吸气50~70℃，增压、增压中冷：120~150℃。
在进气过程中,进入气缸内的新鲜空气量越多,密度越大,燃烧时所放出的热量越多,因而内燃机的输出功率就越大。进入气缸内的新鲜气体的重量，与活塞从上止点移到下止点所让出的容积大小有关，这个容积称为气缸工作容积，用符号Vh表示。
Vh＝π·D2·S/4·103(L)
D:气缸直径(Cm)
S:活塞冲程(Cm)
2、压缩过程：在示功图上用曲线Ac表示。
在这个过程中，进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动。进入气缸内的可燃混合气被压缩，此时气缸内的温度和压力迅速提高。
压缩终了气体压力，汽油机：Pc＝6~15Kg/Cm
柴油机：Pc＝35~45Kg/Cm
压缩终了气体温度，汽油机：Tc＝250~300℃
柴油机：Tc＝500~700℃
压缩终了气体压力和温度，它与被压缩的程度有关，这个压缩程度通常用压缩比（ε）表示。ε＝Va/Vc
Va：活塞在