活塞式内燃机的工作原理与性能指标

（1）内燃机的结构 内燃机分为汽油机和柴油机两种（图3-28）。内燃机一般由机体、活塞、曲轴、连杆机构、配气机构（供气、排气）、供给系、润滑系、冷却系、点火系（柴油机无点火系）和起动机等部分组成。

汽油机的供给系有化油器、进气歧管等机件，将过滤清洁的空气与汽油按不同的比例进行混合，进入气缸燃烧做功。柴油机的供给系由喷液压泵、喷油器等组成，用来使过滤清洁的空气进入气缸，并根据各气缸工作情况，按时将清洁的高压柴油喷入气缸，使之燃烧做功。汽油机的点火系由分电器、火花塞等机件组成，用来将电源的低压电变成高压电并分配给应当点火的气缸火花塞，点燃可燃混合气体。由于柴油机是压燃式发动机，因而没有点火系。从外形上看，化油器、分电器和火花塞构成汽油机明显的外部特征，而高压液压泵、喷油器构成柴油机明显的外部特征。

图3-28 汽油机和柴油机的外部特征

a）汽油机 b）柴油机

1—分电器 2—空气滤清器 3—化油器 4—点火开关 5—火花塞 6—点火线圈 7—进气门 8—蓄电池 9—起动机 10—飞轮兼起动齿轮 11—油底壳 12—润滑油 13—曲轴 14—连杆 15—活塞 16—冷却液 17—正时带（或正时链条） 18—排气门 19—凸轮轴

（2）内燃机的工作原理（图3-29）一般把完成一次吸气、压缩、做功和排气的过程称为内燃机的一个工作循环。对于活塞式内燃机，活塞在气缸内往复运动四次完成一个工作循环，称为四冲程发动机。单缸四冲程汽油机经历了活塞上下往复各两次的四个冲程，完成了由进气、压缩、做功和排气等过程所组成的一个工作循环。接着，曲轴依靠飞轮的旋转惯性作用仍继续旋转，上述四个冲程又重复进行，周而复始地一个又一个的工作循环使汽油机连续不断地运转并输出功率。四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也要经过进气、压缩、做功和排气四个冲程。但在进气过程中，柴油机吸入气缸的是纯空气，柴油在压缩冲程终了时喷入气缸，形成可燃混合气。混合气不是靠电火花点燃，而是靠它自身温度的升高，达到自燃，又称压燃。所以，为了使喷入气缸内的柴油能够迅速和气缸内的空气混合并着火燃烧，必须采用比汽油机大的压缩比。

（3）内燃机的主要性能指标 内燃机的性能主要用它的动力性和经济性表示。在内燃机产品出厂的铭牌和使用说明书中，都标注有代表性的性能指标，以便于使用人员了解内燃机的性能，达到正确合理使用的目的。

1）有效转矩。内燃机飞轮上对外输出的转矩，称为有效转矩。它是指燃料在气缸内燃烧发热、膨胀做功所产生的力，除了克服各部分摩擦阻力和驱动各辅助装置（水泵、液压泵、风扇、发电机等）之外，最后在飞轮上可以供给外界使用的转矩。单位通常用N·m。

图3-29 四冲程汽油机工作原理

1—进气门 2—排气门

2）有效功率。内燃机在单位时间内对外所做的功，称为有效功率，单位为kW。当由台架试验测得内燃机的有效转矩（N·m）和转速（r/min）后，内燃机的有效功率便可按下式计算：

我国根据内燃机的不同用途规定有四种标定功率，其名称定义和主要用途如下：(www.xing528.com)

①15min功率。为内燃机允许连续运转15min的最大有效功率。适用于汽车、摩托车、摩托艇等用途内燃机的功率标定。

②1h功率。为内燃机允许连续运转1h的最大有效功率。适用于工业用拖拉机、工程机械、内燃机车、船舶等用途内燃机的功率标定。

③12h功率。为内燃机允许连续运转12h的最大有效功率。适用于农业用拖拉机、农业排灌、内燃机车、内河船舶等用途内燃机的功率标定。

④持续功率。为内燃机允许长期连续运转的最大有效功率。适用于农业排灌、船舶、电站等用途内燃机的功率标定。

还需指出，在标定任一功率时，必须同时标定出相应的转速，称为标定转速。

3）有效燃料消耗率（简称比油耗）。内燃机对外做相同的功，所消耗的燃料越少，其经济性越好。内燃机每发出1kW有效功率，在1h内所消耗的燃料量（g），称为有效燃料消耗率，单位为g/（kW·h）。

（4）内燃机的名称和型号 国家在2008年修订的GB/T 725—2008《内燃机产品名称和型号编制规则》内容如下：

1）内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如：汽油机、柴油机、煤气机等。

2）内燃机型号由阿拉伯数字、汉语拼音文字的首位字母或国际通用的英文缩略字母组成。

3）内燃机型号应反映它的主要结构与性能，一般由四部分组成。

内燃机编号规则如图3-30所示。

图3-30 内燃机编号规则

举例：CPC15型叉车发动机是新星牌480型柴油机，表示：4缸、四冲程，缸径80mm、水冷、通用式。