《内燃机的工作原理》课件

《内燃机的工作原理》本课程将深入浅出地讲解内燃机的基本工作原理，并对汽油机和柴油机进行详细介绍，旨在帮助同学们了解内燃机的工作过程，掌握其关键技术，并为今后学习和研究内燃机打下坚实基础课程目标理解内燃机的基本概念

11.从内燃机的定义、发展历史和应用领域等方面入手，帮助同学们建立对内燃机整体的认识掌握四冲程和二冲程内燃机的工作原理

22.通过动画演示和图文解析，详细讲解四冲程和二冲程内燃机的工作循环，帮助同学们理解其工作过程了解汽油机和柴油机的区别

33.从燃料类型、工作原理、点火方式和排放等方面分析汽油机和柴油机的差异，加深同学们对内燃机的认识认识内燃机的主要组成部件

44.介绍内燃机的主要组成部件，如机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统等，并讲解各部件的功能和工作原理内燃机概述定义历史发展应用领域内燃机是指将燃料在密闭的燃烧室内内燃机的历史可以追溯到世纪，经内燃机广泛应用于汽车、船舶、飞机18燃烧，产生高温高压燃气，推动活塞历了从早期的蒸汽机到现代内燃机的、发电等领域，是现代社会不可或缺做功，将燃气的化学能转化为机械能不断发展，并成为现代工业的重要动的动力装置的热力发动机力源泉内燃机的分类按燃料类型按工作循环可分为汽油机、柴油机、天可分为四冲程内燃机和二冲然气发动机、醇类燃料发动程内燃机，四冲程内燃机完机等，不同燃料类型的内燃成一个工作循环需要四个冲机在工作原理和性能方面有程，而二冲程内燃机则在两所差异个冲程内完成一个工作循环按气缸排列方式可分为直列式、型、水平对置式、旋转式等，不同气缸排列方式V会影响内燃机的性能和结构特点内燃机的基本组成机体曲柄连杆机构配气机构燃料供给系统机体是内燃机的骨架，固定曲柄连杆机构将燃气压力转配气机构控制气门的开闭，燃料供给系统负责将燃料输其他主要部件，并为燃烧室化为旋转运动，输出机械功调节气体的进出，保证内燃送到燃烧室，并控制燃料的提供密闭空间机正常工作喷射量和喷射时间四冲程内燃机工作原理进气冲程1活塞向下运动，吸入新鲜空气或混合气压缩冲程2活塞向上运动，压缩空气或混合气做功冲程3燃料燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，输出机械功排气冲程4活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸进气冲程进气门打开进气门打开，新鲜空气或混合气进入气缸活塞向下运动活塞向下运动，气缸容积增大，形成负压，吸入新鲜空气或混合气进气门关闭活塞运动到下止点附近，进气门关闭，将新鲜空气或混合气封闭在气缸内压缩冲程进气门关闭进气门关闭，封闭气缸内空气或混合气活塞向上运动活塞向上运动，压缩空气或混合气，气缸容积减小，气体压力和温度升高压缩比压缩比是指气缸容积与压缩室容积的比值，压缩比越高，压缩后的气体压力和温度就越高做功冲程点火膨胀1燃料被点燃，产生高温高压燃气燃气膨胀推动活塞向下运动2排气门打开做功43排气门打开，为排出废气做准备活塞向下运动，输出机械功排气冲程排气门打开排气门打开，废气开始排出气缸1活塞向上运动2活塞向上运动，将废气排出气缸排气门关闭活塞运动到上止点附近，排气门关闭，完成一个工作循3环二冲程内燃机工作原理概述1二冲程内燃机在一个工作循环中，活塞只做两次往复运动，即完成两个冲程工作循环特点二冲程内燃机在两个冲程内完成进气、压缩、做功、排2气四个过程，工作效率较高，但排放也比较高二冲程内燃机上行程压缩进气活塞向上运动，压缩混合气新鲜混合气通过进气道进入气缸，与被压缩的混合气混合二冲程内燃机下行程1做功混合气燃烧，推动活塞向下运动2排气燃烧后的废气通过排气道排出气缸四冲程与二冲程比较汽油机工作原理概述特点汽油机是一种使用汽油作为燃料的内燃机，其工作原理是利汽油机具有功率密度高、启动容易、运转平稳等优点，但燃用火花塞点燃压缩后的汽油和空气的混合气，产生高温高压油经济性相对较差，排放也比较高燃气，推动活塞做功汽油机燃料供给系统化油器电子喷射系统化油器是早期的汽油机燃料供给系统，它利用气流吸入汽电子喷射系统是现代汽油机的燃料供给系统，它由电子控油，并与空气混合，形成可燃混合气制单元（）控制，精确控制燃油的喷射量和喷射时间ECU，提高燃油经济性和排放性能汽油机点火系统火花塞1火花塞是汽油机的点火装置，它利用高压电火花点燃汽油和空气的混合气点火时刻控制2点火时刻是指火花塞点火的时间，它会影响燃烧效率和排放性能，需要根据发动机的工作状态进行控制柴油机工作原理压缩空气柴油机利用压缩空气将柴油雾化，并通过压缩热使柴油自燃压缩比高柴油机的压缩比远高于汽油机，可以达到左右，18-25以保证柴油在高温高压下自燃燃烧效率高柴油机的燃烧效率比汽油机高，燃油经济性好，但排放也比较高柴油机燃料供给系统高压共轨系统高压共轨系统是现代柴油机的燃料供给系统，它将燃油加压到高压，并储存在共轨中，由电子控制单元（）控制喷油器喷射ECU燃油喷油器喷油器负责将燃油喷射到燃烧室，并控制喷射量和喷射时间柴油机与汽油机的比较内燃机的主要性能指标功率扭矩燃料消耗率功率是指内燃机单位时间内输出的机扭矩是指内燃机输出的旋转力，通常燃料消耗率是指内燃机单位时间内消械功，通常用马力或千瓦表示用牛米表示耗的燃料量，通常用升每百公里或毫升每小时表示内燃机的燃烧过程火焰传播1点火后，火焰从火花塞或燃油喷射点开始传播，将混合气或柴油燃烧，释放能量燃烧室设计2燃烧室的设计会影响火焰传播速度和燃烧效率，不同的燃烧室形状和尺寸会带来不同的性能特点内燃机的冷却系统水冷风冷水冷系统利用水作为冷却介质，将发动机产生的热量带走风冷系统利用风扇将空气吹向发动机，带走发动机产生的，保持发动机正常工作温度热量，适用于小型发动机和特殊环境下的应用内燃机的润滑系统润滑油的作用润滑方式润滑油的作用是减少摩擦、降低磨损、散热、防腐蚀等内燃机的润滑方式主要有飞溅润滑、压力润滑、混合润，保证发动机正常工作滑等，不同润滑方式适用于不同的发动机类型和工作环境内燃机的排放控制废气成分排放标准净化技术内燃机排放的废气主各国政府制定了严格内燃机采用各种净化要包括碳氢化合物（的排放标准，以控制技术，如三元催化器）、一氧化碳（内燃机排放污染，保、柴油机颗粒捕捉器HC）、氮氧化合物护环境等，降低有害气体排CO（）和颗粒物（放NOx）等PM涡轮增压技术原理1涡轮增压器利用发动机排气能量驱动涡轮，压缩新鲜空气，提高气缸进气压力，增强燃烧效率，提升功率优势2涡轮增压技术可以提高发动机功率和扭矩，改善燃油经济性，但在低速时会产生迟滞现象应用3涡轮增压技术广泛应用于汽车、船舶、飞机等领域，提高发动机性能可变气门正时技术原理可变气门正时技术是指通过改变气门开闭时间和气门升程，优化气门的进排气过程，提高发动机性能效果可变气门正时技术可以提高发动机功率、扭矩和燃油经济性，降低排放典型系统可变气门正时系统有不同的类型，如、等VVT-i VTEC，不同的系统有不同的工作原理和控制方式直喷技术汽油直喷汽油直喷技术是指将汽油直接喷射到燃烧室，提高燃油雾化效果，改善燃烧效率，降低排放柴油机共轨直喷柴油机共轨直喷技术是指将燃油加压到高压，并储存在共轨中，由电子控制单元（）控制喷油器喷射燃油，提高燃烧效率和ECU燃油经济性混合动力系统类型混合动力系统有不同的类型，如

2、、等，不同的类HEV PHEVREEV原理型在动力系统架构和工作模式上有混合动力系统将内燃机与电动机组所不同1合，利用内燃机的燃油效率和电动机的快速响应能力，提高车辆的燃优势油经济性和动力性能混合动力系统可以提高燃油经济性、降低排放、改善动力性能，成为3汽车节能减排的重要方向内燃机电控系统功能ECU是内燃机电控系统的核心，它负责控制发动机的工作状态，如点火时刻、喷油量1ECU、气门正时等，以优化发动机性能和排放传感器和执行器传感器负责监测发动机的工作状态，并将信号传递给2，根据传感器信号控制执行器，调整发动机工ECU ECU作状态内燃机故障诊断系统常见故障OBD系统是内燃机故障诊断系统，它可以监测发动机的工内燃机常见的故障包括点火系统故障、燃油供给系统故障OBD作状态，并识别故障代码，帮助维修人员快速诊断和解决、配气机构故障、冷却系统故障等故障内燃机维护保养1定期保养项目内燃机的定期保养项目包括更换机油和机油滤清器、更换空气滤清器、检查冷却液液位、检查火花塞或喷油器等2保养周期内燃机的保养周期取决于发动机类型、使用环境和行驶里程，一般建议每公里进行一次保养5000-10000内燃机效率提升技术废热回收降低摩擦损失废热回收技术利用发动机排出的废热，进行能量转换，提降低摩擦损失技术通过改进发动机零件的设计和制造工艺高燃油经济性，降低摩擦系数，提高燃油经济性替代燃料内燃机天然气发动机1天然气发动机是一种使用天然气作为燃料的内燃机，具有燃油经济性好、排放低等优点醇类燃料发动机2醇类燃料发动机是指使用乙醇、甲醇等醇类作为燃料的内燃机，具有清洁环保、可再生等优点内燃机与环境保护排放法规各国政府制定了严格的排放法规，以控制内燃机排放污染，保护环境清洁技术内燃机采用各种清洁技术，如三元催化器、柴油机颗粒捕捉器等，降低有害气体排放，改善环境质量内燃机未来发展趋势电气化智能化内燃机将与电动机结合，形内燃机将与电子控制技术结成混合动力系统，进一步提合，实现智能控制，提高燃高燃油经济性和降低排放油经济性和动力性能轻量化内燃机将采用轻量化材料和设计，降低重量，提高燃油经济性内燃机仿真与模拟分析动力学仿真CFD分析是一种数值计算方法，可以模拟内燃机燃烧室内动力学仿真可以模拟内燃机的运动过程，分析发动机的性CFD的流场和温度场，优化燃烧效率和排放性能能参数，如功率、扭矩、燃油消耗率等内燃机测试技术1台架试验台架试验是将发动机固定在试验台上，进行各种性能测试，如功率、扭矩、燃油消耗率、排放等2道路测试道路测试是将发动机安装在车辆上，在实际道路上进行测试，评估发动机的性能和可靠性内燃机噪声与振动控制噪声源分析减振技术通过分析内燃机噪声源，例如燃烧噪声、机械噪声、进排采用减振技术，例如隔振、吸振、阻尼等，降低内燃机的气噪声等，找到噪声产生的主要原因振动和噪声内燃机材料技术高温材料1高温材料是指耐高温、耐腐蚀、强度高的材料，用于制造内燃机的关键部件，例如活塞、气门等轻量化材料2轻量化材料是指密度低、强度高的材料，用于制造内燃机的机体、曲柄连杆机构等，降低发动机重量，提高燃油经济性航空发动机特点工作原理航空发动机是一种特殊的内燃机，其工作原理与汽车发动机类似，都是将燃料燃烧产生的能量转化为机械能与汽车发动机的区别航空发动机需要在高空、低气压、低温的环境下工作，因此其结构和性能特点与汽车发动机有很大区别船用内燃机特点应用船用内燃机需要在恶劣的海上环境下工作，因此其结构船用内燃机广泛应用于各种船舶，例如货轮、客轮、军和性能特点要适应海水的腐蚀、振动和冲击等舰等，为船舶提供动力微型内燃机应用领域技术特点微型内燃机广泛应用于模型飞机微型内燃机具有体积小、重量轻、模型汽车、遥控设备等，为小、功率密度高、运转平稳等特点型设备提供动力内燃机与新能源技术氢能源内燃机1氢能源内燃机是一种使用氢气作为燃料的内燃机，具有零排放、效率高等优点，是未来内燃机发展的重要方向太阳能辅助系统2太阳能辅助系统利用太阳能电池板发电，为内燃机提供辅助动力，提高燃油经济性和降低排放内燃机制造工艺精密加工装配技术内燃机的制造工艺要求高，需要进行精密加工，以保证内燃机的装配技术要求高，需要严格按照工艺流程进行零件的精度和尺寸，提高发动机性能和可靠性装配，确保发动机各部件的配合精度和密封性能内燃机可靠性设计失效模式分析寿命预测失效模式分析是指对内燃机可能出现的失效模式进行分析寿命预测是指根据发动机的材料、结构、工况等因素，预，并采取措施，提高发动机可靠性测发动机的使用寿命，为发动机维护保养提供参考内燃机热管理热平衡热平衡是指内燃机在工作过程中，各个部件的温度保持在合理范围内，避免过热或过冷，保证发动机正常工作温控策略温控策略是指通过控制冷却系统，调节发动机工作温度，以提高燃油经济性和降低排放内燃机与传动系统匹配变速器匹配驱动方式选择变速器匹配是指根据内燃机的性驱动方式选择是指根据车辆类型能参数，选择合适的变速器，以和用途，选择合适的驱动方式，提高车辆的动力性能和燃油经济例如前轮驱动、后轮驱动、四轮性驱动等内燃机与车辆动力学动力性能1动力性能是指车辆的加速性能、爬坡性能、最高车速等，内燃机是影响车辆动力性能的关键因素经济性能2经济性能是指车辆的燃油经济性，内燃机的燃油消耗率是影响车辆经济性能的关键因素赛车发动机技术高性能设计赛车发动机采用高性能设计，例如高压缩比、高转速、轻量化等，以获得更高的功率和扭矩极限调教赛车发动机需要进行极限调教，以最大限度地发挥发动机的性能，提高赛车的速度和操控性内燃机再制造概念工艺内燃机再制造是指将报废的内燃机再制造工艺包括拆卸内燃机进行修复和再利用，、清洗、检测、修复、装配延长发动机使用寿命，减少等环节，需要专业的技术和资源浪费设备效益内燃机再制造可以减少资源浪费、降低成本、提高经济效益，是可持续发展的重要方向内燃机知识产权保护专利分析技术壁垒专利分析是指对内燃机领域的专利进行分析，了解技术发技术壁垒是指一些企业通过掌握核心技术，构建技术壁垒展趋势，规避专利风险，保护自身知识产权，保护自身利益，但也可能阻碍技术进步内燃机标准化1国际标准国际标准是指由国际组织制定的标准，例如标准、标准等，为ISO IEC内燃机的设计、制造、测试等提供规范2行业规范行业规范是指由行业协会制定的标准，例如汽车行业标准、船舶行业标准等，为内燃机的应用和管理提供规范内燃机与能源政策燃料经济性法规碳排放交易燃料经济性法规是指各国政府制定的关于汽车燃料经济性碳排放交易是指通过市场机制，将碳排放权进行交易，以的法规，以提高汽车燃油经济性，降低能源消耗降低碳排放，应对气候变化内燃机产业链分析上游供应商1内燃机的上游供应商包括钢铁企业、有色金属企业、零部件企业等，为内燃机制造提供原材料和零部件下游应用2内燃机的下游应用包括汽车、船舶、飞机、发电等领域，为各个领域提供动力内燃机与智能网联车联网技术车联网技术是指将车辆与互联网连接，实现车辆信息的互联互通，为车辆提供智能化的服务智能控制智能控制是指通过传感器、控制器和执行器，实现对内燃机的智能控制，提高燃油经济性和动力性能内燃机与自动驾驶动力需求特点自动驾驶车辆对动力系统的需求与传统车辆有所不同，需要更高的可靠性和安全性控制策略自动驾驶车辆需要采用特殊的控制策略，以适应自动驾驶的需求，提高车辆的安全性和舒适性内燃机教育与人才培养实验教学高校需要加强实验教学，提高学生2的实践能力，培养学生的创新精神学科建设高校需要加强内燃机相关学科的建1设，培养更多优秀的内燃机人才校企合作加强校企合作，共同培养内燃机人3才，促进内燃机技术的发展内燃机行业发展现状市场规模1内燃机市场规模巨大，但随着新能源技术的快速发展，内燃机市场面临着新的挑战技术水平2内燃机技术水平不断提高，但在节能减排方面仍有提升空间企业竞争内燃机企业竞争激烈，需要不断创新，提高产品质量，3才能在市场中立于不败之地总结与展望课程回顾技术发展方向学习建议本课程系统地介绍了内燃机的工作原内燃机未来发展方向是电气化、智能希望同学们认真学习本课程，掌握内理、分类、组成、性能指标、排放控化、轻量化，节能减排是永恒的主题燃机相关知识，为今后从事内燃机相制、未来发展趋势等方面的内容关工作打下坚实基础。