內燃機的結構及其工作原理,內燃發動機的構造及工作原理是什麼?

2022-05-08 02:36:25 字數 5365 閱讀 1835

1樓:匿名使用者

氣缸蓋中有進氣道和排氣道,內裝進、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門充入氣缸。膨脹後的燃氣經排氣門、排氣道和排氣管,最後經排氣消聲器排入大氣。

進、排氣門的開啟和關閉是由凸輪軸上的進、排氣凸輪,通過挺柱、推桿、搖臂和氣門彈簧等傳動件分別加以控制的,這一套機件稱為內燃機配氣機構。通常由空氣濾清器、進氣管、排氣管和排氣消聲器組成進排氣系統。

為了向氣缸內供入燃料,內燃機均設有供油系統。汽油機通過安裝在進氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合,然後經進氣管供入氣缸,由汽油機點火系統控制的電火花定時點燃。柴油機的燃油則通過柴油機噴油系統噴入燃燒室,在高溫高壓下自行著火燃燒。

內燃機氣缸內的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱,溫度公升高。為了保證內燃機正常運轉,上述零件必須在許可的溫度下工作,不致因過熱而損壞,所以必須備有冷卻系統。

內燃機不能從停車狀態自行轉入運轉狀態,必須由外力轉動曲軸,使之起動。這種產生外力的裝置稱為起動裝置。常用的有電起動、壓縮空氣起動、汽油機起動和人力起動等方式。

內燃機的工作迴圈由進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中只有膨脹過程是對外作功的過程,其他過程都是為更好地實現作功過程而需要的過程。按實現乙個工作迴圈的行程數,工作迴圈可分為四衝程和二沖程兩類。

四衝程是指在進氣、壓縮、膨脹和排氣四個行程內完成乙個工作迴圈,此間曲軸旋轉兩圈。進氣行程時,此時進氣門開啟,排氣門關閉。流過空氣濾清器的空氣,或經化油器與汽油混合形成的可燃混合氣,經進氣管道、進氣門進入氣缸;壓縮行程時,氣缸內氣體受到壓縮,壓力增高,溫度上公升;膨脹行程是在壓縮上止點前噴油或點火,使混合氣燃燒,產生高溫、高壓,推動活塞下行並作功;排氣行程時,活塞推擠氣缸內廢氣經排氣門排出。

此後再由進氣行程開始,進行下乙個工作迴圈。

二沖程是指在兩個行程內完成乙個工作迴圈,此期間曲軸旋轉一圈。首先,當活塞在下止點時,進、排氣口都開啟,新鮮充量由進氣口充入氣缸,並掃除氣缸內的廢氣,使之從排氣口排出;隨後活塞上行,將進、排氣口均關閉,氣缸內充量開始受到壓縮,直至活塞接近上止點時點火或噴油,使氣缸內可燃混合氣燃燒;然後氣缸內燃氣膨脹,推動活塞下行作功;當活塞下行使排氣口開啟時,廢氣即由此排出活塞繼續下行至下止點,即完成乙個工作迴圈。

內燃機的排氣過程和進氣過程統稱為換氣過程。換氣的主要作用是盡可能把上一迴圈的廢氣排除乾淨,使本迴圈供入盡可能多的新鮮充量,以使盡可能多的燃料在氣缸內完全燃燒,從而發出更大的功率。換氣過程的好壞直接影響內燃機的效能。

為此除了降低進、排氣系統的流動阻力外,主要是使進、排氣門在最適當的時刻開啟和關閉。

實際上,進氣門是在上止點前即開啟,以保證活塞下行時進氣門有較大的開度,這樣可在進氣過程開始時減小流動阻力,減少吸氣所消耗的功,同時也可充入較多的新鮮充量。當活塞在進氣行程中執行到下止點時,由於氣流慣性,新鮮充量仍可繼續充入氣缸,故使進氣門在下止點後延遲關閉。

排氣門也在下止點前提前開啟,即在膨脹行程後部分即開始排氣,這是為了利用氣缸內較高的燃氣壓力,使廢氣自動流出氣缸,從而使活塞從下止點向上止點運動時氣缸內氣體壓力低些,以減少活塞將廢氣排擠出氣缸所消耗的功。排氣門在上止點後關閉的目的是利用排氣流動的慣性,使氣缸內的殘餘廢氣排除得更為乾淨。

內燃機效能主要包括動力效能和經濟效能。動力效能是指內燃機發出的功率(扭矩),表示內燃機在能量轉換中量的大小,標誌動力效能的引數有扭矩和功率等。經濟效能是指發出一定功率時燃料消耗的多少,表示能量轉換中質的優劣,標誌經濟效能的引數有熱效率和燃料消耗率。

內燃機未來的發展將著重於改進燃燒過程,提高機械效率,減少散熱損失,降低燃料消耗率;開發和利用非石油製品燃料、擴大燃料資源;減少排氣中有害成分,降低雜訊和振動,減輕對環境的汙染;採用高增壓技術,進一步強化內燃機,提高單機功率;研製複合式發動機、絕熱式渦輪複合式發動機等;採用微處理機控制內燃機,使之在最佳工況下運轉;加強結構強度的研究,以提高工作可靠性和壽命,不斷創制新型內燃機

變氣門,變公升程,變相位,甚至停掉幾個缸的技術,都沒能做到在行進中連續變缸徑,但有等效的。

這種發動機有乙個桶形缸體,桶底後,桶底中間有圓孔。還有乙個缸體,好像一根筷子穿過一張厚的圓餅並粘合,筷子就是軸,這個軸也穿過桶形缸體底部的孔,餅形體也納入桶中,封閉成乙個空心圓柱體的缸腔。這個缸腔的容積是可以變化的,比如只要固定桶,用機械裝置或者液壓裝置抽動軸就可以實現。

桶底從圓孔的邊到桶的內避割條縫,插入乙個矩形板;餅面從圓邊到軸割條縫,也插入一塊矩形板,兩塊矩形板可以把缸腔一分為二,成為兩個密封缸腔,第一密封缸腔和第二密封缸腔。其中乙個密封缸腔從桶壁的矩形板本側開口,充入高壓氣體,或充入油氣混合物並點燃;第二密封腔從桶壁上與前一開口相隔乙個矩形板的位置開口放氣。固定桶,矩形板就牽引餅和筷子轉動,反過來也行。

第乙個密封腔從最小、充氣到轉過一定相位**角)就停止供氣,可以用閥門或者控制油氣**量來實現。由於高壓氣體膨脹,裝置會繼續轉動,第一密封缸腔內的氣壓會降低,直到稍微低於環境氣壓,這樣會產生轉動阻力。於是第二個矩形板需要在頭部靠近邊緣開乙個孔,安裝單向閥,向內補氣。

如果當初的氣壓適當,在第二塊矩形板轉到第二開口的時候,第一密封缸腔的氣壓正好等於或接近於環境氣壓,這是最經濟的。第三種情況是還有少量餘壓。

當兩個矩形板快要相遇的時候,需要避讓。於是從桶的裙部內圓刻成曲線滑槽,裝上滑動塊,滑動塊與第二塊矩形板連線;從軸穿出桶底的一側套裝乙個空心圓柱體,外圓面刻曲線滑槽,裝上滑動塊,與第一塊矩形板連線。滑槽由圓和擺線構成,控制矩形板前衝、頂住和抽回。

桶底和餅都夠厚,所以不會抽脫。第二塊矩形板在轉動方向上,和餅一塊轉動;在軸向上,則由桶上的滑槽控制,所以變換容積的時候仍能抵住桶的底部。同樣道理,第一塊矩形板總是能抵住餅的內表面。

這種裝置在乙個著力面上沿弧形軌跡,把高壓氣體的內能轉化為動能,是一種動力機械裝置。反過來,也可以在機械的帶動下反向轉動,製取壓縮空氣,或者作為乙個剎車器。做乙個容量小的壓氣裝置,製取高壓油氣,配上點火裝置,再做乙個容量動力機械裝置,將燃燒後大量高溫高壓氣體的內能轉化為動能,就是一台發動機。

它做功的軌跡是一段弧,而且可以無級的改變容量,也就意味著可以改變發動機排量。配合油門,可以改變燃燒後氣壓,靈活改變轉速;改變排量,配合變速器,在一定範圍內可以適應各種負荷,而且採取上述「最經濟的」方式。如果多套矩形板對置使用,可以減輕軸的彎曲;它是連續排氣的,因而噪音低;可以多套缸錯相聯軸,動力平穩。

它可以最大限度的減少餘壓排放,而且在不同負載下都能採取最經濟的工況,所以是好用節能技術。

作為一類發動機,不同於蒸汽機、活塞發動機和三角轉子發動機。叫作「可變容弧缸發動機。」

2樓:春風電動汽車維修

柴油機(內燃機)的工作原理

內燃發動機的構造及工作原理是什麼?

3樓:石家莊萬通汽車學校

發動機是一種由許多機構和系統組成的複雜機器。無論是汽油機,還是柴油機;無論是四行程發動機,還是二行程發動機;無論是單缸發動機,還是多缸發動機。要完成能量轉換,實現工作迴圈,保證長時間連續正常工作,都必須具備以下一些機構和系統。

(1) 曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是發動機實現工作迴圈,完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中,活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動,通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動,並從曲軸對外輸出動力。

而在進氣、壓縮和排氣行程中,飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。

(2) 配氣機構

配氣機構的功用是根據發動機的工作順序和工作過程,定時開啟和關閉進氣門和排氣門,使可燃混合氣或空氣進入氣缸,並使廢氣從氣缸內排出,實現換氣過程。配氣機構大多採用頂置氣門式配氣機構,一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。

(3) 燃料供給系統

汽油機燃料供給系的功用是根據發動機的要求,配製出一定數量和濃度的混合氣,供入氣缸,並將燃燒後的廢氣從氣缸內排出到大氣中去;柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸,在燃燒室內形成混合氣並燃燒,最後將燃燒後的廢氣排出。

(4) 潤滑系統

潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油,以實現液體摩擦,減小摩擦阻力,減輕機件的磨損。並對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油幫浦、機油濾清器和一些閥門等組成。

(5) 冷卻系統

冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去,保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。水冷發動機的冷卻系通常由冷卻水套、水幫浦、風扇、水箱、節溫器等組成。

(6) 點火系統

在汽油機中,氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的,為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞,火花塞頭部伸入燃燒室內。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部裝置稱為點火系,點火系通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。

(7) 起動系統

要使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態,必須先用外力轉動發動機的曲軸,使活塞作往復運動,氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹作功,推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發動機才能自行運轉,工作迴圈才能自動進行。因此,曲軸在外力作用下開始轉動到發動機開始自動地怠速運轉的全過程,稱為發動機的起動。

完成起動過程所需的裝置,稱為發動機的起動系。

4樓:科學小智囊

一、內燃發動機的構造:

復活塞式內燃機的工作腔稱作氣缸,氣缸內表面為圓柱形。

曲柄連桿機構,在氣缸內作往復運動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接,連桿的另一端則與曲軸相連。

氣缸的頂端用氣缸蓋封閉。在氣缸蓋上裝有進氣門和排氣門,進、排氣門是頭朝下尾朝上倒掛在氣缸頂端的。

進、排氣門的開閉由凸輪軸控制。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪或鏈條驅動。進、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機構

構成氣缸的零件稱作氣缸體,支承曲軸的零件稱作曲軸箱,氣缸體與曲軸箱的連鑄體稱作機體。

發動機的組成:機體、曲柄連桿機構、配氣機構、燃油供給系統、冷卻系統、潤滑系統、點火系統、起動系統等部分組成。

二、內燃發動機的工作原理:

四衝程往復活塞式內燃機在四個活塞行程內完成進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程,即在乙個活塞行程內只進行乙個過程。

進氣行程:

活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時排氣門關閉,進氣門開啟。在活塞移動過程中,氣缸容積逐漸增大,氣缸內形成一定的真空度。

空氣和汽油的混合物通過進氣門被吸入氣缸,並在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。

2..壓縮行程:

進氣行程結束後,曲軸繼續帶動活塞由下止點移至上止點。這時,進、排氣門均關閉。隨著活塞移動,氣缸容積不斷減小,氣缸內的混合氣被壓縮,其壓力和溫度同時公升高。

3.作功行程:

壓縮行程結束時,安裝在氣缸蓋上的火花塞產生電火花,將氣缸內的可燃混合氣點燃,火焰迅速傳遍整個燃燒室,同時放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹,壓力和溫度迅速公升高。在氣體壓力的作用下,活塞由上止點移至下止點,並通過連桿推動曲軸旋轉作功。

4.排氣行程:

排氣行程開始,排氣門開啟,進氣門仍然關閉,曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點,此時膨脹過後的燃燒氣體(或稱廢氣)在其自身剩餘壓力和在活塞的推動下,經排氣門排出氣缸之外。當活塞到達上止點時,排氣行程結束,排氣門關閉。

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