第二章內燃機的基本工作原理及總體構造
本章主要內容：
1、有關汽車發動機的名詞術語2、四衝程內燃機的工作原理
3、二沖程內燃機的工作原理4、汽車發動機的總體構造
第一節四衝程發動機的工作原理
一、內燃機的基本名詞術語
1、上止點（下止點）定義：活塞頂離曲軸旋轉中心最遠（近)處。即活塞的最高（低）位置。
2、活塞衝程s定義：活塞上、下止點之間的距離。若曲柄半徑為r，則：s＝2r
3、氣缸工作容積（氣缸排量）vs定義：活塞從上止點到下止點所掃過的容積。
定義式： vs=（ π/4 ）d2s常作為表徵內燃機尺寸大小及動力效能的主要結構引數之一。
4、發動機排量（發動機工作容積）vl定義：發動機各氣缸工作容積的總和。
定義式：vl＝ vs*ii:發動機氣缸數。
5、燃燒室容積vc定義：活塞在上止點時，活塞頂以上的空間容積。
6、氣缸總容積va定義：活塞在下止點時，活塞頂以上的空間容積。定義式：va＝vs＋vc
7、壓縮比εc定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮後的最小容積之比。定義式：εc＝va/ vc
物理意義：表示氣缸內氣體被壓縮的倍數或燃氣燃燒後膨脹的倍數。是發動機的重要效能引數。
柴油機εc：14～22 汽油機εc：6～9（轎車有的達到9～11）
二、單缸四衝程汽油機的工作原理
1、進氣衝程
活塞：從上止點移動到下止點氣門：進氣門開啟，排氣門關閉
曲軸：旋轉從 0℃a~180℃a進氣終了壓力：pde＝0.075～0.09 mpa
進氣終了溫度：tde＝370～400 k
2、壓縮衝程
活塞：從下止點移動到上止點氣門：進氣門關閉，排氣門關閉
曲軸：旋轉從180℃a～360℃a壓縮終了壓力：pco＝0.8～2.0 mpa
壓縮終了溫度：tco＝600～700 k
爆燃：由於氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。後果：
輕微爆燃，發動機功率有所公升高；但過度，則會使發動機過熱，功率下降，經濟性變差，零件壽命下降等。現象：發生爆燃時，有尖銳的金屬敲擊聲傳出。
表面點火：由燃燒室內熾熱表面（如排氣門頭、火花塞電極、積碳）點燃混合氣產生的另一種不正常燃燒。後果：
發動機的效能下降，零部件壽命降低。現象：發生表面點火時，有沉悶的敲擊聲傳出。
3、做功衝程
活塞：從上止點移動到下止點氣門：進氣門關閉，排氣門關閉
曲軸：旋轉從360℃a～540℃a最高壓力：pmax＝3.0～6.5 mpa
最高溫度：tmax＝2200～2800 k膨脹終了壓力：pex＝0.3～0.6 mpa
膨脹終了溫度：tex＝1200～1500 k
4、排氣衝程
活塞：從下止點移動到上止點氣門：進氣門關閉，排氣門開啟
曲軸：旋轉從540℃a～720℃a排氣終了氣體壓力（殘餘廢氣壓力）： p`r＝0.105～0.115 mpa
排氣終了氣體溫度（殘餘廢氣溫度）：t`r＝900～1100 k
二、單缸四衝程柴油機的工作原理
1、進氣衝程
與汽油機主要區別：進入氣缸的是純空氣進氣終了壓力：pde＝0.08～0.09mpa
進氣終了溫度：tde＝340～380k
2、壓縮衝程
與汽油機的主要區別：
壓縮比高於汽油機；在壓縮過程快要結束的時候，噴油器向氣缸內噴入柴油。當油與空氣混合後在高壓下達到其自燃點就開始著火燃燒。壓縮終了壓力：
pco＝3.0～5.0 mpa 壓縮終了溫度：
tco＝750～1000k
3、做功衝程
柴油機由於是邊噴油、邊混合、邊燃燒，所以，所以最開始雖然活塞有所下行，但氣缸內的壓力基本不變。最高壓力：pmax＝4.5～9mpa 最高溫度：tmax＝1800～2500k
膨脹終了壓力：pex＝0.2～0.5mpa 膨脹終了溫度：tex＝1000～1200k
4、排氣衝程
排氣終了氣體壓力：p`r＝0.105～0.12mpa 排氣終了氣體溫度：t`r＝700～900k
四衝程汽油機、柴油機缸內壓力、溫度比較（p：mpa ；t：k）
三、四衝程汽油機、柴油機特點比較
1、由於柴油機壓縮比較高，燃料燃燒非常完全，所以柴油機的有效熱效率好，經濟性好。
汽油機：be=270～325 g/(柴油機: be=214～285 g/(
2、柴油機無點火系，所以故障少些，易保養。但柴油機有高精度零件如噴油幫浦、噴油器等，其成本較高，並且加工較難。
3、柴油機最高爆發壓力高，所以對發動機的零部件強度要求高，這樣導致柴油機笨重。
4、柴油機轉速低於汽油機
原因：1）由於柴油機的壓縮比高，所以其受到的機械負荷較大，故其零部件的質量需較大，導致運動時慣性力較大。 2）汽油機可燃混合氣的混合時間和質量優於柴油機。
5、柴油機運轉噪音高，但有害氣體的排放優於汽油機，而微粒排放較高。
6、柴油機啟動困難，汽油機易啟動。
第二節二沖程內燃機的工作原理
二沖程內燃機：
一、結構介紹
1、 換氣機構（氣孔、氣閥2、曲軸箱掃氣、掃氣幫浦掃氣
3、活塞頂部為凸頂，以引導氣流掃氣4、活塞裙部較長，有缺口等
二、二沖程汽油機的工作原理
（一）結構介紹
（二）工作原理
1、第一衝程
活塞：從下止點到上止點活塞上方：換氣；三孔關閉後，壓縮可燃混合氣
活塞下方：新鮮混合氣由進氣口進入曲軸箱曲軸：旋轉從0℃a～180℃a
2、第二衝程
活塞：從上止點到下止點
活塞上方：可燃混合氣燃燒膨脹做功；排氣口露出後排氣；掃氣口露出後開始掃氣。
活塞下方：進氣口被下移地活塞關閉後新鮮混合氣被下移的活塞預壓縮，掃氣口露出後，被預壓縮的新鮮氣體經過掃氣口進入活塞上方的氣缸內。 曲軸：旋轉從180℃a～360℃a
三、二沖程柴油機的工作原理
（一）結構介紹
1、有排氣閥，無排氣口。 2、進氣口設定在氣缸上部，進氣口和掃氣口為同一氣口。
3、通過掃氣幫浦掃氣。
（二）工作原理
第一衝程：活塞從下止點到上止點。
最開始，通過掃氣幫浦換氣；當進氣口被關閉後，對進入到氣缸內的空氣進行壓縮；快到上止點時噴油器噴油入燃燒室，油氣混合自燃起來。
第二衝程：活塞從上止點到下止點。
氣缸內的燃氣燃燒膨脹做功；活塞下移排氣閥開啟排氣；露出掃氣孔後開始利用掃氣幫浦將新鮮空氣掃入氣缸進行掃氣。
四、二沖程汽油機的優缺點（同四衝程汽油機相比較）
（一）優點：
1、從工作原理上來講，在發動機排量和轉速相同的前提下，二沖程發動機的功率理論上是四衝程發動機的2倍。
2、由於二沖程發動機的做功頻率比較高，所以發動機運轉比較平穩。
3、無專門的換氣機構，所以結構簡單，質量小。
4、由於附屬機構少，所以使用、維護很方便所以電單車上多用。
（二）缺點：
1、廢氣不易排除乾淨2、換氣時減少了有效工作行程。
3、部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，使能源浪費，經濟性下降。 4、同時造成環境汙染。
第三節發動機主要效能指標與特性
一、主要效能指標
（一）動力性指標
1、有效轉矩ttq（定義：發動機通過飛輪對外輸出的轉矩。
由測功機測得。其值與發動機曲軸所受到的阻力矩相等。
2、發動機轉速n（r/min）由轉速表直接讀取。
3、有效功率pe （kw）定義：發動機通過飛輪對外輸出的功率。
計算式：pe＝ttq*2пn/60*10-3＝ttq*n/9550
（二）經濟性指標
1、有效燃油消耗率be定義：發動機每發出1kw有效功率，在1h內所消耗的燃油質量（以g為單位）。
定義式： be＝b/pe*103 （g/kw. h）
其中 b：發動機在單位時間內的耗油量（kg/h）,可在實驗中測得。
（三）發動機的運轉效能指標
1、排氣品質2、雜訊3、啟動性
二、發動機的速度特性
（一）定義
1、發動機特性：發動機的效能是隨著許多因素而變化的，其變化規律稱為發動機的特性。
2、發動機的速度特性：發動機油門開度不變，發動機的效能指標（如發動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規律。
3、發動機的外特性：發動機油門全開，發動機的效能指標（如發動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）隨著曲軸轉速變化的規律。又稱為發動機的總功率特性。
（二）速度特性製取步驟（汽油機為例）
1）發動機預熱，將點火提前角、水溫（80～95℃）、油溫（80℃左右）保持最佳。
2）將油門固定在某一位置後，先將發動機滿負荷穩定運轉在最低轉速處，此時即為試驗的起點。記錄耗一定量燃油所需要的時間、測功器讀數、轉速。
3）依次減少發動機負荷，使其轉速增加，根據發動機所選擇的轉速間隔，使發動機穩定工作在某一轉速處，再進行此時資料記錄。如此試驗幾個點，到發動機功率開始下降為止。
4）在座標上描點。（橫座標發動機曲軸轉速，縱座標為發動機的功率、轉矩、有效燃油消耗率等）
（三）發動機外特性曲線。
分析：此特性代表了發動機所具有的最高動力效能。
1、可以從此曲線上找出發動機所能發出的最高功率和最高轉矩及其相應轉速。
2、最高轉矩和最高功率所對應的轉速不同
3、發動機的最低燃油消耗率並不是出現在最高功率或最高轉矩對應的轉速下，此說明發動機的最高動力性與最好經濟性不能兼得。最低燃油消耗率所對應的轉速介於最高功率和轉矩對應的轉速之間。
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武漢理工大學電工實習報告
目錄1 555聲光報警器的製作 2 1.1報警器原理 2 1.2電路元器件布局與焊接 2 1.3作品展示 2 2 居家電路設計與安裝 4 2.1電路原理圖 4 2.2居家電路的設計與安裝 5 2.3作品展示 5 3流水彩燈 盒的製作 6 3.1電路原理 6 3.3流水彩燈模組的pcb製圖 6 3.4...