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培训知识—内燃机

热机：应用最广泛的动力机械称热力机械。
热机是将燃料中的化学能转化为机械功的原动机械。
热机又分为内燃机、外燃机两种。

外燃机：将燃料置于动力机械以外的专门设备（如锅炉）当中燃烧，
并借助于工质（如蒸汽）等状态变化实现做功。
外燃烧式，如蒸汽机，蒸汽轮机……

内燃机：将燃料直接在机械内部燃烧，并借助工质（如燃气）的变化实现做功。
内燃烧式，如汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气式发动机……

内燃机的发展史：

1876年，德国人奥托发明煤气机；
1883年，德国人司派尔发明汽油机；
1897年，德国人鲁道夫发明柴油机；
1926年，瑞士人阿尔弗雷德设计了增压柴油机；

内燃机的发展方向：

1、增压，增大功率；
2、排放标准，追求环保；
3、经济性，提高利用效率；
4、寻求代用燃料。

工程机械领域的内燃机发展趋势：

1、专用、系列化；
2、提高转速；
3、废气涡轮增压；
4、降低燃油消耗率和采用代用燃料。

内燃机的分类：

1、按燃料分类：汽油机、柴油机、重油机、燃气机……

2、按点火方式分类：

①、点燃式：电火花塞点燃，如汽油机；
②、压燃式：空气压缩后温度高于自燃点，如柴油机；

3、按冷却方式分类：①、风冷式；②、水冷式；

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4、按冲程数分类：

①、二冲程机：气缸内活塞移动两个行程，曲轴旋转一周，完成一个工作循环；
②、四冲程机：气缸内活塞移动四个行程，曲轴旋转二周，完成一个工作循环；

5、按转速分类：

①、高速机：额定转速n高于1000r/min或活塞平均速度高于9m/s的内燃机；
②、中速机：额定转速n为600~1000r/min或活塞平均速度在6~9m/s的内燃机；
③、低速机：额定转速n低于600r/min或活塞平均速度低于6m/s的内燃机；

6、按气缸数及排列方式分类：

①、单缸机：一个气缸，排列方式分为立式、卧式；
②、多缸机：两个以上气缸，排列方式分为直列式、V型、X型、W型、星型……

7、按用途分类：工程机械用、汽车用、发电用、船用、农用、铁路牵引用……

内燃机的基本名词和术语：

①、排气门；②、进气门；③、喷油器；④、气缸；
⑤活塞；⑥、活塞销；⑦、连杆；⑧曲轴；⑨、气缸盖。

i：气缸数
τ：冲程数（四冲程τ=4，二冲程τ=2）
n：曲轴转速，r/min
D：气缸直径，mm
S：冲程/活塞行程，上、下止点间的距离，mm
R：曲轴半径，连杆轴颈中心至曲轴轴颈中心的距离，mm
Vs：气缸工作容积，活塞从上、下止点间所扫过的气缸容积，L
VL：内燃机排量，所有气缸工作容积的总和，L
VC：燃烧室容积，活塞位于上止点时的气缸容积，L
Va：气缸总容积，气缸工作容积与燃烧室容积的总和，L
ε：压缩比，气缸总容积与燃烧室容积之比。

S=2R
Vs=πD2S/4*106

VL=i*Vs

Va=Vs+VC

ε=Va/VC

Pe：有效功率，kwPel：电功率输出，kwηel：有效电效率，%
ηm：机械效率，%Pth：热功率输出，kwηth：有效热效率，%
Pme：平均有效压力，KPabe：有效燃料消耗率ηtot：总效率，%

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内燃机的工作原理：

㈠、二种程内燃机的工作原理：换气—压缩行程；膨胀—换气行程；
㈡、四冲程内燃机的工作原理：进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程；

单缸四冲程柴油机的工作原理：

1、进气行程：
真空抽吸形成，气缸内的气压将低于大气压，气缸内空气温度略高于外界大气温度；

2、压缩行程：
气体压缩其压力、温度随之提高，气缸内气压3~5MPa，温度800~1000K

3、做功行程：
柴油以雾状态被喷油器喷入气缸，在高温、高压和高速气流的作用下迅速蒸发，与空气
混合形成可燃混合气，并在高温下自行着火燃烧，大量放热，使气缸中气温和气压急剧上升。
由于做功行程中进、排气门均处于关闭状态，混合气燃烧产生的势能会使高压气体膨胀
进而推动活塞由上止点向下止点移动，通过连杆带动曲轴旋转，从而使热能转化为机械能，
并对外做功，随着活塞下移，气缸内温度和气压逐渐下降。

4、排气行程：
燃烧后的废气压力高于外界大气压力，废气便在活塞向上移动的挤压和压力差的共同作
用下，迅速由排气门排出。

单缸四冲程汽油机的工作原理与柴油机的不同：

1、汽油机在进气行程中吸入气缸的不是纯空气，而是汽油与空气混合形成的可燃混合气，
通过化油器形成，也可通过电控汽油喷射装置将汽油喷入进气道。

2、在工作循环中，汽油机气缸内的压力、温度及气体状态均与柴油机不同，汽油机的压缩
程度比柴油机小，压缩比一般在6~11，柴油机在12左右。

3、汽油机中混合气的着火燃烧是通过火花塞强制点