高等车用内燃机原理课件
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目录
内燃机概述
01
内燃机主要类型
03
内燃机性能指标
05
内燃机工作原理
02
内燃机关键部件
04
内燃机新技术
06
内燃机概述
01
内燃机定义
内燃机通过燃料在气缸内燃烧产生热能，进而推动活塞做功，转换为机械能。
内燃机的工作原理
内燃机广泛应用于汽车、船舶、飞机和发电等领域，是现代工业和交通的重要动力源。
内燃机的应用领域
根据燃料类型和工作循环的不同，内燃机主要分为汽油机、柴油机和燃气轮机等类型。
内燃机的分类
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03
历史发展简述
19世纪末，德国工程师尼古拉斯·奥托发明了四冲程内燃机，奠定了现代内燃机的基础。
内燃机的起源
20世纪初，亨利·福特采用流水线生产T型车，推动了内燃机在汽车工业中的广泛应用。
内燃机的商业化
二战后，多气门技术和涡轮增压技术的引入显著提高了内燃机的性能和效率。
内燃机技术的革新
随着环保法规的加强，内燃机开始采用电子控制技术，以减少排放和提高燃油经济性。
环保法规对内燃机的影响
应用领域
内燃机广泛应用于各类乘用车，如轿车、SUV等，为个人和家庭提供便捷的出行方式。
乘用车领域
卡车、公交车等商用车辆主要依赖内燃机提供动力，满足运输和公共交通的需求。
商用车领域
内燃机在小型飞机和直升机中扮演关键角色，提供必要的动力支持，确保飞行安全。
航空领域
船舶使用内燃机作为动力源，推动船只在水面航行，适用于商业运输和休闲娱乐。
船舶领域
内燃机工作原理
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燃烧循环过程
在内燃机的吸气冲程中，活塞下行吸入混合气，为燃烧提供必要的燃料和空气。
吸气冲程
压缩冲程中，活塞上行压缩混合气，提高温度和压力，为点火做准备。
压缩冲程
点火后，混合气燃烧产生的高压推动活塞下行，通过连杆驱动曲轴转动，输出动力。
功输出冲程
燃烧后的废气在排气冲程中被排出，活塞上行完成一个循环，准备下一轮吸入新鲜混合气。
排气冲程
基本工作原理
内燃机通过吸入空气和燃料混合，在气缸内点火燃烧，产生动力推动活塞。
燃料的燃烧过程
01
活塞在气缸内往复运动，通过连杆将直线运动转换为曲轴的旋转运动，输出动力。
活塞与连杆的运动转换
02
内燃机通过进气门吸入新鲜空气和燃料混合物，通过排气门排出燃烧后的废气。
进气和排气过程
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热效率分析
内燃机通过燃烧燃料将化学能转化为热能，进而推动活塞做功，实现能量转换。
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燃烧过程的热能转换
排气过程中带走的热量是热效率损失的主要因素之一，优化排气系统可提高效率。
02
排气损失对热效率的影响
冷却系统通过散热减少热能损失，保持内燃机在最佳温度下运行，对热效率至关重要。
03
冷却系统的作用
内燃机主要类型
03
按燃料分类
汽油发动机利用汽油与空气混合燃烧，广泛应用于乘用车和小型车辆。
汽油发动机
01
02
03
04
柴油发动机以其高效率和扭矩优势，常用于卡车、公交车和重型机械。
柴油发动机
天然气发动机燃烧更清洁，排放低，适用于城市公交车和部分乘用车。
天然气发动机
生物燃料发动机使用乙醇或生物柴油等可再生燃料，减少对化石燃料的依赖。
生物燃料发动机
按循环方式分类
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四冲程循环
四冲程内燃机通过进气、压缩、功和排气四个步骤完成一个工作循环，是常见的乘用车发动机类型。
02
二冲程循环
二冲程内燃机在一个活塞行程内完成进气、压缩、功和排气，因其结构简单、功率密度高而被广泛应用于小型机械。
按结构特点分类
往复式内燃机通过活塞在气缸内往复运动来转换能量，如常见的汽油和柴油发动机。
往复式内燃机
01
旋转式内燃机利用转子旋转来实现燃烧和动力输出，例如著名的马自达RX-8使用的转子发动机。
旋转式内燃机
02
燃气轮机通过燃烧气体推动涡轮旋转产生动力，广泛应用于航空和发电领域。
燃气轮机
03
斯特林发动机是一种外燃机，通过外部加热和冷却循环来驱动活塞，具有高效率和低污染的特点。
斯特林发动机
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内燃机关键部件
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发动机缸体
发动机缸体的设计决定了其强度、散热性能和整体性能，是发动机设计的关键部分。
缸体结构设计
缸体的制造工艺包括铸造、机械加工等，影响着发动机的精度和耐用性。
缸体制造工艺
缸体通常采用铝合金或铸铁材料，以满足不同发动机对重量、耐热性和成本的要求。
缸体材料选择
活塞连杆机构
活塞在气缸内往复运动，通过连杆将直线运动转换为曲轴的旋转运动。
活塞的运动转换
连杆连接活塞与曲轴，其结构设计需承受燃烧产生的高压和往复运动的惯性力。
连杆的结构设计
活塞环密封气缸，防止燃烧气体泄漏，同时帮助活塞散热和润滑。
活塞环的作用
配气机构
凸轮轴控制进气门和排气门的开闭，确保内燃机的进排气过程高效有序。
凸轮轴的作用
摇臂和推杆作为中间传递机构，将凸轮轴的运动传递给气门，实现精确控制。
摇臂