往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语一、基本结构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二、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周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功2.上、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点在上、下止点处，活塞的运动速度为零。
3.活塞行程上、下止点间的距离 S 称为活塞行程曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径其 S＝2R 活塞行程S—活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程一般用Ｓ表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180°4.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一般用Vh表示： 式中：D－气缸直径，单位mm；S－活塞行程，单位mm；5..内燃机排量内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量多缸内燃机各气缸工作容积的总和一般用VL表示： VL＝Vh×i 式中：Vh－气缸工作容积；i － 气缸数目6.燃烧室容积活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积7.气缸总容积气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高一般用ε表示：ε＝Va／Vc＝（Vh＋Vc）／Vc＝1＋Vh／Vc；式中：Va － 气缸总容积9.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。
曲轴转速即为内燃机转速10.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称为负荷率，以百分数表示负荷率通常简称负荷发动机的总体构造发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成在做功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动曲柄连杆机构是柴油机实现能量转换的关键部件 2.配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
3..冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成4.燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出5.润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损并对零件表面进行清洗和冷却润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成6.点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成7.起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。
因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系发动机的性能指标发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据同时，发动机性能指标的建立还促进了发动机结构的不断改进和创新因此，发动机构造的变革和多样性是与发动机性能指标的不断完善和提高密切相关的一、动力性指标动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标1.有效转矩发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作 Te，单位为 N·m 有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功2.有效功率发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作 pe 单位为 KW它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后用公式计算出发动机的有效功率 pe：式中：Te—有效转矩，N·m； n—曲轴转速，r/min 3.发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用 n 表示，单位为 r/min 。
发动机转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度同一种型号的发动机，当其用途不同时，其标定功率值并不相同有效转矩也随发动机工况而变化因此，汽车发动机以其所能输出的最大转矩及其相应的转速作为评价发动机动力性的一个指标4.平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作 pme，单位为 MPa 显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强二、 经济性指标发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等1.有效热效率燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作 ηe显然，为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的经济性越好2.有效燃油消耗率发动机每输出 1kW 的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作 be，单位为 g/（kW·h）。
式中：B—发动机在单位时间内的耗油量，kg/h； Pe—发动机的有效功率，kW 显然，有效燃油消耗率越低，经济性越好三、强化指标强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等1.升功率发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率升功率大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高2.强化系数平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数活塞平均速度是指发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值四、紧凑性指标紧凑性指标是用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量1.比容积发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积2.比质量发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑五、环境指标环境指标用来评价发动机排气品质和噪声水平由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染六、可靠性指标可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。
可靠性有多种评价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等七、耐久性指标耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间通常用发动机的大修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶的里程数来衡量八、工艺性指标工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和维修费用九、内燃机速度特性汽车发动机的工况在很广泛的范围内变化当发动机的工况(即功率和转速)发生变化时，其性能(包括动力性、经济性、排放性和噪声等)也随之改变因此，在评价和选用发动机时就必须考察它在各种工况下的性能，才能全面判断其好坏及能否满足汽车的要求发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，利用特性曲线可以简单而又方便地评价发动机性能发动机的有效功率 Pe、有效转矩 Te 和有效燃油消耗率 be 随发动机转速 n 的变化关系称为发动机速度特性发动机运转工况对可燃混合气成分的要求(一)可燃混合气成分的表示法 可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示 1.过量空气系数燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作 φa。
即φa=1的可燃混合气称为理论混合气；φa＜1的称为浓混合气；φa＞1的则称为稀混合气2.空燃比 可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记作 σ 即按照化学反应方程式的当量关系，可求出1kg汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为14.8kg显然，σ=14.8的可燃混合气为理论混合气；σ＜14.8的为浓混合气；σ＞14.8的为稀混合气空燃比σ=14.8称为理论空燃比或化学计量空燃比 柴油机的基本概念一、概述 柴油机是用柴油作燃料的内燃机柴油机属于压缩点火式柴油机，它又常以主要发明者德国人鲁道夫．狄塞尔的名字而称为狄塞尔引擎柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功因此，柴油机实际上就是一部将燃料的化学能转换为机械能并对外输出动力的机器。