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   一、內(nèi)燃機的構(gòu)造和有關(guān)名詞
為了說明內(nèi)燃機的工作原理，首先介紹一下內(nèi)燃機的構(gòu)造和有關(guān)名詞。柴油機的主體部分為圓柱的氣缸體4，在氣缸體內(nèi)有上下移動的圓柱形活塞，為了防止燃燒氣體泄漏，在活塞上裝有密封氣體的活塞環(huán)。氣缸體的上部為氣缸蓋，在氣缸蓋上進氣通道和排氣通道以及進氣門和排氣門，進、排氣門之間裝有噴油器。活塞中部裝有活塞銷，通過它與連桿上部相接，連桿下部連接曲軸，通過曲軸末端的飛輪輸出功率。
內(nèi)燃機在工作時活塞處于上下兩個極端位置示意圖。
（1）上止點（又叫上死點）——活塞頂面位移到距離曲軸中心線最遠時的位置。
（2）下止點（又叫下死點）——活塞頂面位移到距離曲軸中心線最近時的位置。
（3）活塞沖程（又叫活塞行程）——活塞的上止點與下止點間的距離，單位為毫米。活塞移動一個行程時，曲軸旋轉(zhuǎn)半圈（180度）。因此，活塞沖程等于曲柄半徑的兩倍。
（4）燃燒室容積（又叫壓縮室容積）——活塞在上止點時，活塞頂以上（包括活塞頂部的凹坑）和氣缸蓋底部（包括氣缸蓋內(nèi)部的輔助燃燒室）之是所構(gòu)成空間的容積，單位為升。
（5）氣缸工作容積——活塞在上下止點位置時其間的氣缸容積，單位為升。
（6）發(fā)動機排量——一臺內(nèi)燃機各個氣缸工作容積之和（對單缸內(nèi)燃機其排量就是氣缸工作容積），單位為升。
（7）氣缸總?cè)莘e——活塞在下止點位置時，活塞上部所有密封容積，單位為升。
氣缸總?cè)莘e=燃燒室容積+氣缸工作容積
（8）壓縮比——氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值
壓縮比=氣缸總?cè)莘e
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燃燒室莼?BR> 壓縮比表示活塞由下止點移到上止點時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮時氣體在氣缸內(nèi)被壓縮得就越高。柴油機壓縮比的范圍一般為16～20。汽油機壓縮比的范圍一般為6～8。
二、內(nèi)燃機的工作原理
內(nèi)燃機的工作原理是利用燃料在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能，通過氣體受熱膨脹推動活塞移動，再經(jīng)過連桿傳遞到曲軸使其旋轉(zhuǎn)做功。
內(nèi)燃機在實際工作時，由熱能到機械能的轉(zhuǎn)變是無數(shù)次的連續(xù)轉(zhuǎn)變。而每次能量轉(zhuǎn)變，都必須經(jīng)歷進氣、壓縮、作功和排氣四個過程。每進行一次進氣、壓縮、作功和排氣叫做一個工作循環(huán)。若曲軸每轉(zhuǎn)兩圈，活塞經(jīng)過四人沖程完成一個工作循環(huán)的叫做四沖程內(nèi)燃機；若曲軸每轉(zhuǎn)一圈，活塞只經(jīng)過兩個沖程就完成一個工作循環(huán)的叫做二沖程內(nèi)燃機。
（一）四沖程柴油機的工作過程四沖程柴油機的工作過程
1、進氣沖程
進氣沖程是實現(xiàn)吸進新鮮空氣的過程。靠飛輪旋轉(zhuǎn)慣性的作用車動曲軸，將活塞由上止點位置逐漸拉向下止點，這時通過配氣機構(gòu)開啟進氣門、關(guān)閉排氣門，隨著活塞向下移動，氣缸內(nèi)的容積逐漸增大，產(chǎn)生真空吸力，新鮮空氣不斷地被吸進氣缸?；钊苿拥较轮裹c（即活塞移動一沖程），進氣沖程結(jié)束，進氣門關(guān)閉。
2、壓縮沖程
在飛輪帶動下，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)推動活塞由下止點向上止點運動。這時進、排氣門均關(guān)閉，在活塞移動中氣缸內(nèi)的容積逐漸減小，而氣體的壓力和溫度逐漸升高。當活塞移動到上止點時，氣缸內(nèi)氣體的壓力可達到2940～4410千帕（30～45千克力.平方厘米），溫度可達500～700攝試度（比柴油的自燃溫度高150～250攝試度）。至此活塞移動了第二個沖程，曲軸累計回轉(zhuǎn)了一圈，壓縮沖程終了。
3、作功沖程
當壓縮沖程接近終了時，進、排氣門繼續(xù)關(guān)閉，噴油器開始向氣缸內(nèi)噴入霧狀柴油，在氣缸內(nèi)高溫空氣的作用下，油霧很快被蒸發(fā)，并與高溫空氣混合成可燃混合氣體而迅速自行著火燃燒，放出大量熱能，使氣缸內(nèi)氣體受熱發(fā)生猛烈膨脹，氣體的壓力迅速增到5900～8800千帕（60～90千克力/平方厘米），溫度可達1500～2000攝試度。從而產(chǎn)生很大的推力迫使活塞從上止點向下止點運動，并通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，起儲能作用，將柴油發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的機械能。隨著活塞向下止點運動，氣缸內(nèi)氣體的壓力和溫度下降。至活塞移動到下止點，曲軸累計回轉(zhuǎn)了一圈半，作功沖程終了。
4、排氣沖程
由飛輪帶動，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞由下止點移向上止點，通過配氣機構(gòu)開啟排氣門，氣缸中燃燒后的廢氣被向上運動的活塞擠壓，經(jīng)排氣門排出氣缸，排氣的溫度為300～500攝試度，壓力為103～122千帕（1.05～1.25千克力/平方厘米），活塞到達上止點時，排氣沖程結(jié)束，排氣門關(guān)閉。至此，活塞移動了四個沖程，曲軸累計回轉(zhuǎn)兩圈。
上述四個沖程完成后，即完成了一個工作循環(huán)。當活塞再次從上止點移向下止點時，又開始了第二個工作循環(huán)。這樣周而復始，柴油機連續(xù)運轉(zhuǎn)，不斷向外輸出動力。在這個工和循環(huán)中曲軸回轉(zhuǎn)了兩圈，活塞經(jīng)過了四個沖程，所以稱這種柴油機為四沖程柴油機。
（二）四沖程汽油機的工作過程
四沖程汽油機的工作過程與四沖程柴油機的工作過程基本相同，每一個工作循環(huán)同樣有進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程。其主要區(qū)別有以下幾點：
1、在進氣過程中，進入氣缸的不是純空氣，而是空氣與汽油相混合的可燃混合氣。在進氣通道上裝有化油器，空氣在進氣沖程的吸力作用下，以較高的流速流經(jīng)化油器，將被吸入化油器喉管的汽油吹散和霧化，形成可燃混合氣進入氣缸。
2、汽油機吸入的混合氣是由電火花強制點火，而不是壓縮自燃（壓縮比較小，壓力和溫度都比較低，不足以引起自燃）。在氣缸獸上裝有火花塞，當活塞在壓縮沖程運行到臨近上止點時，炎花塞在高壓電的作用下產(chǎn)生電火花將可燃混合氣點燃。
從以上柴油機和汽油機的工作過程中可以見到在工作循環(huán)中只有一個作功沖程是活塞驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)而作功的，其它三個沖程都是為作功沖程作準備，均需要由曲軸帶動活塞運動，要消耗一部分能量。因此，在曲軸的一端均裝有一轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪。在作功沖程驅(qū)動曲軸及飛輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動慣量帶動在氣缸中運動的。另外，單缸四沖程內(nèi)燃機曲軸每旋轉(zhuǎn)兩圈只有半圈（作功沖程）作功，運轉(zhuǎn)不均勻，所以會產(chǎn)生較大的震動，因此在單缸機上都有尺寸較大的、重量較重的飛輪來儲存能量，保持運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。
（三）多缸四沖程內(nèi)燃機的工作過程
具有兩個或兩個以上氣缸的內(nèi)燃機稱為多缸內(nèi)燃機。若單機要求較大的功率時，采用單缸內(nèi)燃機則需加大氣缸的直徑和沖程，相應(yīng)的零部件都要加大尺寸，使機器相當笨重。運動部件的運動慣量增大，難以平衡，導致工作起來不穩(wěn)定，震動較大。因此，較大功率的內(nèi)燃機，一般都不采用單缸加大缸徑方式，而是采用較小缸徑、多缸的型式。由于多缸內(nèi)燃機的作功沖程是相互交替均勻分配的，所以多缸比單缸內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)均勻、工作穩(wěn)定。
多缸四沖程內(nèi)燃機可視為由多個單缸機共用一根曲軸和一個大機體組合而成的,每個氣缸與單缸機一樣各自完成本身的工作循環(huán),只是各氣缸的作功沖程相互錯開,使各缸的同一沖程按一定的工作順序排列組合
。
二缸四沖程內(nèi)燃機曲軸的兩個曲柄位于同一平面內(nèi)，方位相反而相互錯開180度。
三缸四沖程內(nèi)燃機曲軸的曲柄夾角互為120度，其工作順序為1—2--3缸或1--3--2缸兩種方式。三缸四沖程內(nèi)燃機作功間隔是均勻的，在每一缸的作功沖程后都有60度的間歇時間，下缸才開始作功，三缸機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，是小缸徑多缸機的發(fā)展方向。
（四）二沖程內(nèi)燃機的工作過程
四沖程內(nèi)燃機的曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，活塞經(jīng)過了四個沖程才完成一個工作循環(huán)；而二沖程內(nèi)燃機的曲軸轉(zhuǎn)一圈，活塞經(jīng)過兩個沖程就可完成一個工作循環(huán)，這是四沖程與二沖程內(nèi)燃機的基本區(qū)別。
第一沖程：當活塞從下止點向上止點運動時，活塞起著一個上擠下吸的作用。在運動中活塞關(guān)閉了換氣孔和排氣孔，在活塞的上部使進入氣缸內(nèi)燃機混合氣受到壓縮。當活塞繼續(xù)上升，活塞的下部將進氣孔打開時，開始吸氣，由于曲軸箱的容積不斷增加，產(chǎn)生吸力，化油器中的可燃混合氣便被吸入曲軸箱。
第二沖程：當活塞接近上止點時，火花塞點燃被壓縮的可燃混合氣，活塞起著上推下壓作用。在活塞上方燃氣膨脹產(chǎn)生的壓力使活塞向下移動而作功。當活塞繼續(xù)向下移動時，在活塞的下方首先關(guān)閉氣孔，使曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣受到擠壓，當繼續(xù)向下移動時，排氣孔被打開，氣缸中的廢氣受到燃氣壓力的作用自行排出。當活塞再向下移動時，換氣孔被打開，曲軸箱內(nèi)受擠壓的可燃氣體經(jīng)換氣孔進入氣缸，并幫助驅(qū)掃廢氣。該掃氣過程實際上是排氣和進氣兩個工作過程的結(jié)合，一直到活塞經(jīng)過下止點后，再向上運動將換氣孔和排氣孔封閉后才結(jié)束。
由此可知，二沖程汽油機沒有一個單獨的進氣和排氣沖程，進氣和排氣過程分別是與壓縮和作功的過程同時進行的。所以，二沖程汽油機曲軸轉(zhuǎn)一圈，活塞走兩個沖程即完成一個工作循環(huán)。                                                                                                                                                                                               內(nèi)燃機的工作原理圖