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1、第四章其他常见机电设备第一节内燃机一、概述热机是将燃料中的化学能转变为机械功的热力发动机。 内燃机燃料直接在发动机内部燃烧活塞式内燃机（往复活塞式和旋转活塞式）燃气轮机外燃机燃料在发动机外部燃烧的热机【提示】内燃机与外燃机相比，具有 热效率高、体积小、起动迅速等优点，因而广泛地应用于飞机、舰船、汽车、内燃机车、摩托车、拖拉机等各种车辆上。（一）内燃机分类 使用燃料工作循环冲程数气缸数和排列方式进气方式冷却方式着火方式柴油、汽油、煤气、天然气等四、二冲程单缸、多缸；多缸分为直立式、卧式、V型、X型等 非增压（自然吸气）、增压水冷、风冷点燃式（汽油机）压燃式（柴油机）（二）内燃机基本名词术语1.工
2、作循环：进气、压缩、燃烧膨胀、排气。这一系列连续的过程称为内燃机的工作循环。2.上、下止点：活塞在气缸内作往复运动时的两个极端位置。活塞离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点，离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点。3.活塞行程：上下止点之间的距离。S2rr曲轴半径4.气缸工作容积（气缸排量）：活塞从上止点运动到下止点所走过的气缸容积。燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积。用V c表示。气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积。用V a表示。显然，气缸总容积气缸工作容积燃烧室容积。5.压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气体在气缸内被压缩的程度。6.工况：一般用
3、功率和曲轴转速表示，也可用负荷与转速表示。【例题单选题】下列关于内燃机排气量的说法中，正确的是（）。A.内燃机的排气量等于活塞从上止点到下止点所走过的容积B.内燃机的排气量等于各气缸的总容积之和C.内燃机的排气量等于各气缸燃烧室容积之和D.内燃机的排气量等于各气缸的工作容积之和正确答案D（三）内燃机的型号1.表示方法 符号含义无符号多缸直列及单缸VV形P卧式HH形XX形 符号结构特征无符号冷却液冷却F风冷N凝气冷却S士字头式Z增压ZL增压中冷DZ可倒转符号用途无符号通用型及固定动力（或制造商自定）T拖拉机M摩托车G工程机械Q汽车J铁路机车D发电机组C船用主机、右机基本型CZ船用主机、左机基本型
4、Y农用三轮车（或其他农用车）L林业机械无符号柴油P汽油T天然气（煤层气）管道天然气CNG压缩天然气LNG液化天然气LPG液化石油气Z沼气W煤矿瓦斯M煤气无符号柴油M甲醇E乙醇DME二甲醇FME生物柴油2.内燃机的型号示例（1） 柴油机。例4-1 G12V190ZLD12缸、V型、四冲程、缸径190mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用（G为系列代号）；例4-2 R175A单缸、四冲程、缸径75mm、冷却液冷却（R为系列代号、A为区分符号）；例4-3 YZ6102Q六缸直列、四冲程、缸径102mm、冷却液冷却、车用（YZ为扬州柴油机厂代号）；例4-4 8E150C-18缸、直列、二冲程、缸径150m
5、m、冷却液冷却、船用主机、右机基本型（1为区分符号）；例4- 5 JC12V26/32ZLC12缸、V 型、四冲程、缸径260mm、行程320mm、冷却液冷却、增压中冷、船用主机、右机基本型（JC为济南柴油机股份有限公司代号）；例4- 6 12VE230/300zcz12缸、V 型、二冲程、缸径230mm、行程300mm、冷却液冷却、增压、船用主机、左机基本型；例4-7 G8300/380ZDZC8缸、直列、四冲程、缸径300mm、行程380mm、冷却液冷却、增压可倒转、船用主机、右机基本型（G为系列代号）。（2）汽油机。例4-8 1E65F/P单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型；例4-
6、 9 492Q/P-A四缸、直列、四冲程、缸径92mm、冷却液冷却、汽车用（A为区分符号）。（3）燃气机。例4-10 12V190ZL/T12缸、V 型、四冲程、缸径190mm、冷却液冷却、增压中冷、燃气为天然气；例4-11 16V190ZLD/MJ16缸、V 型、四冲程、缸径190mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用、燃气为焦炉煤气。（4） 双燃料发动机。例 412 G12V190ZLS12缸、V 形、缸径 190mm、冷却液冷却、增压中冷、燃料为柴油/天然气双燃料（G为系列代号）；例 4- 13 12V26/32ZL/SCZ12缸、V 形、缸径260mm、行程320mm、冷却液冷却、增压中冷
7、、燃料为柴油/沼气双燃料。【例题单选题】某内燃机型号为12V190ZL/T，以下关于该内燃机说法错误的是（）。A.该内燃机为12缸 B.气缸布局形式为V型C.缸径为190mm D.燃料为混合燃料正确答案D【2011考题单选题】某492QA内燃机的曲柄半径为90mm，燃烧室容积为0.4升，该发动机的排气量为（）升。A.1.2B.1.6C.4.8D.6.4正确答案C答案解析该内燃机为4缸，缸径为92mm，活塞行程为902=180mm，4（0.092/2）23.140.181000=4.8升参见教材P179。二、内燃机工作原理（一）四冲程内燃机工作原理1.进气冲程。工作时进气门打开，排气门关闭，活塞
8、由上止点运动到下止点，曲轴旋转180，新鲜气体吸入气缸。2.压缩冲程。在进气终了，内燃机的进、排气门均关闭，气缸形成封闭系统，活塞开始向上运动，活塞由下止点运动到上止点，曲轴旋转180，将气缸内的气体压缩，压力和温度均有很大提高。3.做功冲程。由于内燃机燃料燃烧，使缸内气体压力和温度急剧提高。气缸内高温高压气体膨胀做功，推动活塞由上止点运动到下止点，曲轴旋转180。膨胀功经连杆由曲轴输出，从而把燃料的热能变为机械功。4.排气冲程。为了使能量转换过程连续地进行下去，缸内气体在膨胀做功以后，排气门打开活塞由下向上运动，将废气从排，气门排出。内燃机经过进气、压缩、膨胀和排气过程，完成一个工作循环。当
9、活塞再次由上向下运动时，又开始了下一个工作循环。【总结】由此可见，四冲程内燃机在一个工作循环的四个行程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是做功的准备行程。因此单缸内燃机曲轴每转两周只有半周是由膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则靠惯性维持转动，所以曲轴转速是不均匀的。在多缸四冲程内燃机中，每个气缸的工作过程是相同的，但是所有气缸的做功行程并不同时发生，如四缸内燃机，曲轴每转半周便有一个气缸在做功。这样内燃机气缸数增多，不仅功率增加，工作转速也更加平稳。（二）柴油机增压增压器按照增压的程度不同，可分为低增压器、中增压器、高增压器和超高增压器；按驱动增压器的动力不同，可以分为废气涡轮增压器、
10、机械增压器和复合增压器。其中，应用最多的是废气涡轮增压。废气涡轮增压内燃机可以增大功率、降低了耗油量率，提高了经济性、有利于改善内燃机的排放。但是内燃机增压后增加了内燃机机械负荷和热负荷；在性能上要求内燃机与增压器有良好的配合；同时由于增压器转速很高，对其材料和制造工艺也要求较高。【资料】单就效率而言，涡轮增压系统能以“倍数”来提升引擎动力输出，在1988年F1赛车禁止使用增压发动机之前，排量1.5升的涡轮增压发动机可以产生1200匹的马力。远远超过了如今F1赛车3升自然吸气式发动机的900匹马力。三、内燃机总体结构（一）曲柄连杆机构主要运动部件，作用是将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，将作
11、用在活塞上的燃气压力变为扭矩，通过曲轴输出。活塞组活塞、活塞环（气环和油环）、活塞销活塞顶部与气缸盖、气缸共同组成燃烧室。活塞的主要作用是承受气缸中气体的作用力，并将此力通过活塞销传递给连杆，以推动曲轴旋转。连杆组连杆、连杆盖、连杆轴瓦、连杆螺栓将活塞承受的力传给曲轴；并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴飞轮组曲轴、飞轮、附件承受连杆传来的力，并转换成绕曲轴轴线的转矩，以输出所需要的动力。（二）固定件：由机体、气缸盖、气缸垫、气缸套和油底壳等组成。作为内燃机的骨架，用来安装和支承运动部件和辅助系统。（三）配气机构：由凸轮轴、推杆、挺柱、摇臂、气门等组成。（四）燃料供给系统：柴油机燃料供
12、给系统主要由油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等组成，其功用是定时、定量、定压地向燃烧室喷入柴油，并创造良好的燃烧条件，满足燃烧过程的需要。汽油机燃料供给系统主要有两种： 化油器式燃油供给系统和电控燃油供给系统。（五）冷却系统：由气缸、气缸盖、水泵、散热器等组成。（六）润滑系统：由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀等组成。（七）点火系统：是汽油机 、煤气机等所特有的系统。传统汽油机采用火花塞点火，点火系统主要由火花塞、点火线圈、分电器和蓄电池组成，其功用是在预定的时刻及时点燃气缸内的可燃混合气。现代汽油机采用 电控点火定时和爆燃控制，可使汽油机在不产生爆燃的条件下，在各种工况下实现最
13、佳控制，最大限度地提高汽油机的扭矩和功率。（八）起动系统：由起动电动机、蓄电池、起动按钮和导线等组成。四、汽油机和柴油机的主要区别柴油机：燃料在压缩终点前喷入气缸，在气缸内部混合，称为内部形成混合气。空气在气缸内被压缩，产生高温、高压，使燃料自行燃烧，称为 压燃式。汽油机：燃料和空气在气缸外部先混合好再进入气缸，称为外部形成混合气。利用火花塞产生的电火花将燃料点燃，称为 点燃式。此外，在压缩比、扭矩、热效率、转速和功率范围等方面，也有差别。表45汽油机与柴油机主要不同点的比较 项目柴油机汽油机进气纯空气汽油与空气的混合气点火方法利用压缩空气的高温自燃点火（压燃）现代汽油机广泛采用电控点火定时技术（点燃）燃料的雾化与混合气的形成方法柴油在燃烧室内由喷油器雾化，与被压缩的高温空气混合；采用电控喷射，可优化喷油规律及喷油量采用电控喷射技术，定时、定量地把汽油喷入进气道或气缸中，可获得最佳浓度的混合气压缩比较高较低扭矩低速时扭矩较大高速时扭矩较大机体结构因燃烧压力高，机件强度大，构造坚固，较笨重因燃烧压力低，机件强度低，构造轻巧热效率较高较低适于功率范围适用于大、中和小功率适用于中、小及微型功率转速较低较高【例题多选题】汽油机与柴油机的不同点有（）。A.所
