[拼音]：neiranji

[外文]：internal combustion engine

燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，使放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種動(dòng)力機(jī)械。廣義上的內(nèi)燃機(jī)不僅包括往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也包括旋轉(zhuǎn)葉輪式的燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等，但通常所說(shuō)的內(nèi)燃機(jī)是指活塞式內(nèi)燃機(jī)?；钊絻?nèi)燃機(jī)以往復(fù)活塞式最為普遍。活塞式內(nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在其氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)狻Ｈ細(xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功，再通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)（見曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作?；钊絻?nèi)燃機(jī)自19世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，已是比較完善的機(jī)械。它熱效率高、功率和轉(zhuǎn)速范圍寬、配套方便、機(jī)動(dòng)性好，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。全世界各種類型的汽車均以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力。海上商船、內(nèi)河船舶和常規(guī)艦艇（見船舶動(dòng)力裝置），以及某些小型飛機(jī)都由內(nèi)燃機(jī)來(lái)推進(jìn)。內(nèi)燃機(jī)車約占各類機(jī)車的 2/3。拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、小型移動(dòng)電站和戰(zhàn)車等也都是用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力。世界上內(nèi)燃機(jī)的保有量在動(dòng)力機(jī)械中居首位，它在人類活動(dòng)中占有非常重要的地位。

簡(jiǎn)史

活塞式內(nèi)燃機(jī)起源于用火藥爆炸獲取動(dòng)力，但因火藥燃燒難以控制而未獲成功。1794年，英國(guó)人R.斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動(dòng)力，并且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。1833年，英國(guó)人W.L.賴特提出了直接利用燃燒壓力推動(dòng)活塞作功的設(shè)計(jì)。

煤氣機(jī)問(wèn)世

人們提出過(guò)各種各樣的內(nèi)燃機(jī)方案，但在19世紀(jì)中葉以前均未付諸實(shí)用。直到1860年，法國(guó)的┵.勒努瓦模仿蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造出第一臺(tái)實(shí)用的煤氣機(jī)。這是一種無(wú)壓縮、電點(diǎn)火、使用照明煤氣的內(nèi)燃機(jī)。勒努瓦首先在內(nèi)燃機(jī)中采用了彈力活塞環(huán)。這臺(tái)煤氣機(jī)的熱效率為 4％左右。 英國(guó)的 W.巴尼特曾提倡將可燃混合氣在點(diǎn)火之前進(jìn)行壓縮。隨后又有人著文論述對(duì)可燃混合氣進(jìn)行壓縮的重要作用，并且指出壓縮可以大大提高勒努瓦內(nèi)燃機(jī)的效率。1862年，法國(guó)科學(xué)家A.E.B.de羅沙對(duì)內(nèi)燃機(jī)熱力過(guò)程進(jìn)行理論分析之后，提出提高內(nèi)燃機(jī)效率的要求，這就是最早的四沖程工作循環(huán)。1876年，德國(guó)發(fā)明家N.A.奧托運(yùn)用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺(tái)往復(fù)活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦（4.4馬力）的四沖程內(nèi)燃機(jī)，仍以煤氣為燃料，采用火焰點(diǎn)火，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)／分，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在當(dāng)時(shí)，無(wú)論是功率還是熱效率，它都是最高的。壓縮比最初為2.66，熱效率達(dá)到14％。奧托內(nèi)燃機(jī)獲得推廣，性能也在不斷提高。1880年單機(jī)功率達(dá)到11～15千瓦(15～20馬力)，到1893年又提高到150千瓦（200馬力）。由于壓縮比的提高，熱效率也隨之增高，1886年熱效率為15.5％，1897年已高達(dá)20～26％。1881年，英國(guó)工程師D.克拉克研制成功第一臺(tái)二沖程的煤氣機(jī)，并在巴黎博覽會(huì)上展出。

汽油機(jī)誕生

隨著石油的開發(fā)，比煤氣易于運(yùn)輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意。首先獲得試用的是易于揮發(fā)的汽油。1883年，德國(guó)的G.戴姆勒創(chuàng)制成功第一臺(tái)立式汽油機(jī)，它的特點(diǎn)是輕型和高速。當(dāng)時(shí)其他內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速不超過(guò)200轉(zhuǎn)／分，它卻一躍而達(dá)到800轉(zhuǎn)／分。輕型和高速特別適應(yīng)交通動(dòng)輸機(jī)械的要求，1885～1886年汽油機(jī)作為汽車動(dòng)力運(yùn)行成功，大大推動(dòng)了汽車的發(fā)展;同時(shí)，汽車的發(fā)展又促進(jìn)了汽油機(jī)的改進(jìn)和提高。不久汽油機(jī)又用作小船的動(dòng)力。

柴油機(jī)的發(fā)明

1892年，德國(guó)工程師R.狄塞爾受面粉廠粉塵爆炸的啟發(fā)，設(shè)想將吸入氣缸的空氣高度壓縮，使其溫度超過(guò)燃料的自燃溫度，再用高壓空氣將燃料吹入氣缸，使之著火燃燒。他首創(chuàng)的壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))于1897年研制成功，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展開拓了新途徑。狄塞爾開始力圖使內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，以求獲得最高的熱效率，但實(shí)際上做到的是近似的等壓燃燒。其熱效率達(dá)26％。壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的問(wèn)世，引起了世界機(jī)械業(yè)的極大興趣。壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)也以發(fā)明者而命名為狄塞爾引擎 (Diesel engine)。這種內(nèi)燃機(jī)以后大多用柴油為燃料，故又稱為柴油機(jī)。1898年，柴油機(jī)首先用于固定式發(fā)電機(jī)組，1903年用作商船動(dòng)力，1904年裝于艦艇，1913年第一臺(tái)以柴油機(jī)為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車制成，1920年左右始用于汽車和農(nóng)業(yè)機(jī)械。

旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生

早在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)誕生以前，人們就曾致力于創(chuàng)造旋轉(zhuǎn)活塞式的內(nèi)燃機(jī)，但均未獲成功。直到 1954年，聯(lián)邦德國(guó)工程師 F.汪克爾解決了密封問(wèn)題后才于1957年研制出旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，被稱為汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。它具有近似三角形的旋轉(zhuǎn)活塞，在特定型面的氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，按奧托循環(huán)工作。這種發(fā)動(dòng)機(jī)功率高、體種小、振動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，但由于它燃料經(jīng)濟(jì)性較差、低速扭矩低、排氣性能不理想，所以還只是在個(gè)別型號(hào)的轎車上得到采用。

分類

內(nèi)燃機(jī)的類型繁多，它可以按多種方式分類，最主要的是按它所用的燃料（如柴油、汽油等）和工作循環(huán)的行程數(shù)（四沖程、二沖程）分類，也有按冷卻介質(zhì)、氣缸排列分類的，還可按點(diǎn)火方式、進(jìn)氣是否增壓來(lái)分類。其詳細(xì)分類見表1。

基本組成

往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的組成部分主要有曲柄連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體和氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)裝置等。

氣缸是一個(gè)圓筒形金屬機(jī)件。密封的氣缸是實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動(dòng)力的源地(見彩圖)。各個(gè)裝有氣缸套的氣缸安裝在機(jī)體里，它的頂端用氣缸蓋封閉著?；钊跉飧滋變?nèi)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并從氣缸下部封閉氣缸，從而形成容積作規(guī)律變化的密封空間。燃料在此空間內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)鈩?dòng)力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)連桿推動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般是曲軸從飛輪端將動(dòng)力輸出。由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力的主要部分。

活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等組成?；钊蕡A柱形，上面裝有活塞環(huán)，借以在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密閉氣缸。上面的幾道活塞環(huán)稱為氣環(huán)，用來(lái)封閉氣缸，防止氣缸內(nèi)的氣體漏泄，下面的環(huán)稱為油環(huán)，用來(lái)將氣缸壁上的多余的潤(rùn)滑油刮下，防止?jié)櫥透Z入氣缸。活塞銷呈圓筒形，它穿入活塞上的銷孔和連桿小頭中，將活塞和連桿聯(lián)接起來(lái)。連桿大頭端分成兩半，由連桿螺釘聯(lián)接起來(lái)，它與曲軸的曲柄銷相連。連桿工作時(shí)，連桿小頭端隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿大小頭間的桿身作復(fù)雜的搖擺運(yùn)動(dòng)。曲軸的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將膨脹行程所作的功通過(guò)安裝在曲軸后端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲(chǔ)存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻。為了平衡慣性力和減輕內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)，在曲軸的曲柄上還適當(dāng)裝置平衡質(zhì)量。

活塞位于距曲軸軸線最遠(yuǎn)的位置稱為上止點(diǎn)；位于距曲軸軸線最近的位置稱為下止點(diǎn)。上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。上、下止點(diǎn)之間的氣缸容積稱為氣缸工作容積。

氣缸蓋中有進(jìn)氣道和排氣道，內(nèi)裝進(jìn)、排氣門。新鮮充量（即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣）經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門充入氣缸。膨脹后的燃?xì)饨?jīng)排氣門、排氣道和排氣管，最后經(jīng)排氣消聲器排入大氣。進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉是由凸輪軸上的進(jìn)、排氣凸輪，通過(guò)挺柱、推桿、搖臂和氣門彈簧等傳動(dòng)件分別加以控制的，這一套機(jī)件稱為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。通常由空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器組成進(jìn)排氣系統(tǒng)。

為了向氣缸內(nèi)供入燃料，內(nèi)燃機(jī)均設(shè)有供油系統(tǒng)。汽油機(jī)通過(guò)安裝在進(jìn)氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例（空燃比）混合，然后經(jīng)進(jìn)氣管供入氣缸，由汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)控制的電火花定時(shí)點(diǎn)燃。柴油機(jī)的燃油則通過(guò)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)噴入燃燒室，在高溫高壓下自行著火燃燒。

內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱，溫度升高。為了保證內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，上述零件必須在許可的溫度下工作，不致因過(guò)熱而損壞，所以必須備有冷卻系統(tǒng)（見內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)）。

在曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、活塞與氣缸套和傳動(dòng)齒輪等相互摩擦的零件之間均供入潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，以便減小摩擦，降低磨損，冷卻凈化和防腐，從而保證內(nèi)燃機(jī)正常工作并延長(zhǎng)其使用壽命。為此，內(nèi)燃機(jī)設(shè)有潤(rùn)滑系統(tǒng)（見內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)）。

內(nèi)燃機(jī)不能從停車狀態(tài)自行轉(zhuǎn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須由外力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使之起動(dòng)。這種產(chǎn)生外力的裝置稱為起動(dòng)裝置。常用的有電起動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)、汽油機(jī)起動(dòng)和人力起動(dòng)等方式（見內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)裝置）。

工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過(guò)程組成。這些過(guò)程中只有膨脹過(guò)程是對(duì)外作功的過(guò)程，其他過(guò)程都是為更好地實(shí)現(xiàn)作功過(guò)程而需要的過(guò)程。按實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作循環(huán)的行程數(shù)，工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程兩類。（見彩圖）

四沖程工作循環(huán)

在進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣四個(gè)行程內(nèi)，即在曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。

（1）進(jìn)氣行程：活塞由上止點(diǎn)下行到下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。流過(guò)空氣濾清器的空氣，或經(jīng)化油器與汽油混合形成的可燃混合氣，經(jīng)進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。

（2）壓縮行程：活塞由下止點(diǎn)上行至上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，氣缸內(nèi)氣體受到壓縮，壓力增高，溫度上升。

（3）膨脹行程：在壓縮上止點(diǎn)前即噴油或點(diǎn)火，使混合氣燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞下行并作功，此時(shí)活塞由上止點(diǎn)下行至下止點(diǎn)。

（4）排氣行程：在活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)推擠氣缸內(nèi)廢氣經(jīng)排氣門排出。此后再由進(jìn)氣行程開始，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。

二沖程工作循環(huán)

在兩個(gè)行程，即曲軸旋轉(zhuǎn)一圈內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)、排氣口都開啟，新鮮充量由進(jìn)氣口充入氣缸，并掃除氣缸內(nèi)的廢氣，使之從排氣口排出?；钊闲?，將進(jìn)、排氣口均關(guān)閉，氣缸內(nèi)充量開始受到壓縮，直至活塞接近上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火或噴油，使氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒。氣缸內(nèi)燃?xì)馀蛎?，推?dòng)活塞下行作功。當(dāng)活塞下行使排氣口開啟時(shí)，廢氣即由此排出，進(jìn)氣口再開啟時(shí)新鮮充量充入氣缸并清除廢氣，活塞繼續(xù)下行至下止點(diǎn)時(shí)即完成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞返回上行時(shí)即開始下一個(gè)工作循環(huán)（見二沖程內(nèi)燃機(jī)）。

示功圖

整個(gè)工作循環(huán)中氣缸內(nèi)氣體壓力隨相應(yīng)于不同活塞位置時(shí)的氣缸內(nèi)容積而變化的關(guān)系曲線，其包圍的面積可表示整個(gè)工作循環(huán)中氣缸內(nèi)氣體所作的功，故稱為示功圖。示功圖是由示功器測(cè)錄的。

換氣過(guò)程和配氣相位

內(nèi)燃機(jī)的排氣過(guò)程和進(jìn)氣過(guò)程統(tǒng)稱為換氣過(guò)程。換氣的主要作用是盡可能把上一循環(huán)的廢氣排除干凈，使本循環(huán)供入盡可能多的新鮮充量，以使盡可能多的燃料在氣缸內(nèi)完全燃燒，從而發(fā)出更大的功率。換氣過(guò)程的好壞直接影響內(nèi)燃機(jī)的性能。為此，除了降低進(jìn)、排氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力外，主要是使進(jìn)、排氣門在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻開啟和關(guān)閉。若用曲軸轉(zhuǎn)角表示進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉的時(shí)間，則稱之為配氣相位，也就是說(shuō)要選擇最合適的配氣相位。實(shí)際上，四沖程內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門不是在上、下止點(diǎn)位置時(shí)開啟和關(guān)閉，而是適當(dāng)?shù)靥崆伴_啟和延遲關(guān)閉。進(jìn)氣門是在上止點(diǎn)前即開啟，以保證活塞下行時(shí)進(jìn)氣門有較大的開度，這樣可在進(jìn)氣過(guò)程開始時(shí)減小流動(dòng)阻力，減少吸氣所消耗的功，同時(shí)也可充入較多的新鮮充量。當(dāng)活塞在進(jìn)氣行程中運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，由于氣流慣性，新鮮充量仍可繼續(xù)充入氣缸，故使進(jìn)氣門在下止點(diǎn)后延遲關(guān)閉。排氣門也在下止點(diǎn)前提前開啟，即在膨脹行程后部分即開始排氣，這是為了利用氣缸內(nèi)較高的燃?xì)鈮毫κ箯U氣自動(dòng)流出氣缸，從而使活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力低些，以減少活塞將廢氣排擠出氣缸所消耗的功。排氣門在上止點(diǎn)后關(guān)閉的目的是利用排氣流動(dòng)的慣性，使氣缸內(nèi)的殘余廢氣排除得更為干凈。因?yàn)榕艢忾T延遲關(guān)閉而進(jìn)氣門提前開啟，在上止點(diǎn)附近就有一段時(shí)間進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟，這段時(shí)間稱為氣門重疊期，如用曲軸轉(zhuǎn)角表示這重疊期，則稱為氣門重疊角。在氣門重疊期內(nèi)會(huì)有少量新鮮充量充入氣缸后即從排氣門流出，這種現(xiàn)象稱為掃氣。

氣缸點(diǎn)火次序

對(duì)于兩缸以上的多缸內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然各個(gè)氣缸都按相同的工作循環(huán)順序工作，但在同一時(shí)刻每個(gè)氣缸所進(jìn)行的工作過(guò)程卻不相同。各個(gè)氣缸的同名行程按照氣缸數(shù)目和排列方式相互隔開一定的曲軸轉(zhuǎn)角。各個(gè)氣缸同名行程的順序稱為氣缸工作順序。氣缸工作順序常以各缸點(diǎn)火的先后次序表示，故又稱之為氣缸點(diǎn)火次序，也稱為氣缸發(fā)火次序。

四沖程內(nèi)燃機(jī)在曲軸轉(zhuǎn)兩圈（即720°曲軸轉(zhuǎn)角）中，每個(gè)氣缸完成一個(gè)工作循環(huán)。要使內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，須使每缸作功行程均勻地分布在720°曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)。i個(gè)氣缸的四沖程內(nèi)燃機(jī)相鄰點(diǎn)火的各缸間隔角度θ＝720°/i。如6缸內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火次序可為1-5-3-6-2-4。二沖程內(nèi)燃機(jī)在曲軸轉(zhuǎn)一圈（即 360°曲軸轉(zhuǎn)角）中，每個(gè)氣缸完成一個(gè)工作循環(huán)，則間隔角度應(yīng)為θ＝360°/i。

性能參數(shù)

內(nèi)燃機(jī)性能主要包括動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。動(dòng)力性能是指內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率（扭矩），表示內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中量的大小。標(biāo)志動(dòng)力性能的參數(shù)有扭矩和功率等。經(jīng)濟(jì)性能是指發(fā)出一定功率時(shí)燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的參數(shù)有熱效率和燃料消耗率。

扭矩

從內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出的扭矩是指：燃料在氣缸內(nèi)燃燒后燃?xì)馀蛎浰a(chǎn)生的功，除了克服內(nèi)燃機(jī)內(nèi)各部分摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)本機(jī)輔助設(shè)備外，用于驅(qū)動(dòng)其他工作機(jī)械時(shí)由曲軸輸出的扭矩。它可用測(cè)功器測(cè)量。

有效功率

內(nèi)燃機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸出的有效功稱為有效功率，又稱輸出功率。在某工況下，用測(cè)功器測(cè)得內(nèi)燃機(jī)扭矩 Μ_e（牛?米）、用轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)得內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)／分）后，可用下式求出有效功率

內(nèi)燃機(jī)銘牌上標(biāo)明的功率稱為標(biāo)定功率，或稱為額定功率。與標(biāo)定功率相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速稱為標(biāo)定轉(zhuǎn)速，或額定轉(zhuǎn)速。

有效熱效率

轉(zhuǎn)換成內(nèi)燃機(jī)有效功的熱量與所消耗燃料熱量的比值。如果知道所用燃料的低熱值H_u(千焦／千克)，并測(cè)得內(nèi)燃機(jī)的有效功率P（千瓦）和每小時(shí)燃料消耗量G_b（千克／時(shí)），則可按下式求得有效熱效率

內(nèi)燃機(jī)有效熱效率越高，表示燃料的熱量利用得越好，內(nèi)燃機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性越好。

燃料消耗率

內(nèi)燃機(jī)為輸出每 1千瓦有效功率而在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃料，稱為燃料消耗率g_e。對(duì)外作功相同的內(nèi)燃機(jī)所消耗的燃料越少，即燃料消耗率越低，則表明內(nèi)燃機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性越好。

燃料消耗率用下式計(jì)算

或

現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的有效熱效率和燃料消耗率在表2所列范圍之內(nèi)。

平均有效壓力

內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)循環(huán)中單位氣缸容積所發(fā)出的有效功。它反映內(nèi)燃機(jī)單位氣缸工作容積輸出扭矩的大小。平均有效壓力p_e是內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度的重要標(biāo)志，并且經(jīng)常用來(lái)表示內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能。其計(jì)算公式如下

式中τ為沖程數(shù)，四沖程內(nèi)燃機(jī)τ＝4，二沖程內(nèi)燃機(jī)τ＝2；V _h 為一個(gè)氣缸的工作容積（升）；i為內(nèi)燃機(jī)的氣缸數(shù)目。

現(xiàn)代各類型內(nèi)燃機(jī)的平均有效壓力p_e一般在表3所列范圍內(nèi)。

升功率(P_e)

相當(dāng)于每1升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率，可用下式求算

Pe大，則表明內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化程度高，所以它也是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能時(shí)常用的參數(shù)。

內(nèi)燃機(jī)特性

內(nèi)燃機(jī)按給定條件穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其主要性能參數(shù)（功率、燃料消耗率等）與工作狀況的主要參數(shù)(轉(zhuǎn)速、負(fù)荷)之間的變化規(guī)律稱為內(nèi)燃機(jī)特性。它常用曲線表示，稱為內(nèi)燃機(jī)特性曲線（見圖）。它可用來(lái)評(píng)定內(nèi)燃機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。內(nèi)燃機(jī)的主要特性有負(fù)荷特性、速度特性、調(diào)速特性、推進(jìn)特性和萬(wàn)有特性。

負(fù)荷特性

在轉(zhuǎn)速不變時(shí)，主要性能參數(shù)（燃料消耗率g_e)、燃料消耗量G _b和排氣溫度t_r等）隨負(fù)荷（用平均有效壓力p_e或有效功率P 表示）而變化的規(guī)律。它可用來(lái)評(píng)定在固定轉(zhuǎn)速下工作的內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

速度特性

將內(nèi)燃機(jī)的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如汽油機(jī)的節(jié)氣門，柴油機(jī)噴油泵的齒條或拉桿）固定在某一位置上時(shí)，內(nèi)燃機(jī)扭矩Μ_e、功率P、燃料消耗率g_e等主要性能參數(shù)隨轉(zhuǎn)速而變化的規(guī)律。油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定功率位置時(shí)測(cè)得的速度特性稱為全負(fù)荷速度特性，或稱外特性。

扭矩隨轉(zhuǎn)速變化的曲線形狀，可以說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能對(duì)外界負(fù)荷變化的適應(yīng)能力，通常用扭矩儲(chǔ)備系數(shù)μ _m表示

μ _m值對(duì)工程機(jī)械、貨運(yùn)汽車和拖拉機(jī)用內(nèi)燃機(jī)很有意義。因?yàn)檫@類內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)經(jīng)常遇到短期超負(fù)荷的情況，要求內(nèi)燃機(jī)在降低轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)出更大的扭矩，以克服短期過(guò)載，避免內(nèi)燃機(jī)熄火或頻繁換檔。

調(diào)速特性

將調(diào)速手柄固定在某一位置時(shí)，由調(diào)速器自動(dòng)控制油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的變化情況下，有效功率和扭矩與轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的規(guī)律。它主要用來(lái)考核所用調(diào)速器的性能是否符合內(nèi)燃機(jī)的使用要求。

推進(jìn)特性

在船用柴油機(jī)按螺旋槳特性P＝An³(A為常數(shù))工作時(shí)，各種性能參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。它用來(lái)評(píng)定驅(qū)動(dòng)螺旋槳的船用內(nèi)燃機(jī)的性能，以及匹配螺旋槳和確定船舶的經(jīng)濟(jì)航速。

萬(wàn)有特性

表明內(nèi)燃機(jī)各主要性能參數(shù)之間相互關(guān)系的綜合特性。它是以轉(zhuǎn)速 n為橫坐標(biāo)，以平均有效壓力p_e和功率P為縱坐標(biāo)，并在坐標(biāo)場(chǎng)中繪出若干條等燃料消耗率g_e曲線和等功率P 曲線所構(gòu)成的曲線族。它可以表示各種轉(zhuǎn)速、各種負(fù)荷狀況下的燃料經(jīng)濟(jì)性，對(duì)全面評(píng)定內(nèi)燃機(jī)性能，特別是經(jīng)常在變轉(zhuǎn)速、變負(fù)荷下工作的車用內(nèi)燃機(jī)性能有重要意義。

發(fā)展趨勢(shì)

與其他熱力發(fā)動(dòng)機(jī)相比，往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)熱效率高（柴油機(jī)熱效率為0.40～0.46，汽油機(jī)為0.30，汽輪機(jī)為0.35，蒸汽機(jī)為0.09～0.16，燃?xì)廨啓C(jī)為0.30），功率范圍大（0.6～40000千瓦），轉(zhuǎn)速范圍寬（90～6000轉(zhuǎn)／分，甚至達(dá)10000轉(zhuǎn)／分），配套方便，成本較低，已成為現(xiàn)代動(dòng)力機(jī)械中的重要組成部分，并且仍在不斷地發(fā)展。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）改進(jìn)燃燒過(guò)程，提高機(jī)械效率，減少散熱損失，降低燃料消耗率；

（2）開發(fā)和利用非石油制品燃料、擴(kuò)大燃料資源；

（3）減少排氣中有害成分， 降低噪聲（見內(nèi)燃機(jī)噪聲）和振動(dòng)，減輕對(duì)環(huán)境的污染（見內(nèi)燃機(jī)排污）；

（4）采用高增壓技術(shù)（見內(nèi)燃機(jī)增壓），進(jìn)一步強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)，提高單機(jī)功率；

（5）研制復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)、絕熱式渦輪復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)；

（6）采用微處理機(jī)控制內(nèi)燃機(jī)，使之在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究，以提高工作可靠性和壽命(見內(nèi)燃機(jī)壽命)，不斷創(chuàng)制新型內(nèi)燃機(jī)。

參考書目

1. 西安交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室編：《內(nèi)燃機(jī)原理》，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，北京，1981。
2. ?L尾不二夫著，馮中、萬(wàn)欣等譯校：《內(nèi)燃機(jī)原理與柴油機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1984。（?L尾不二夫:《內(nèi)燃?C?v?v?x》第3次改著，?B?t堂，?|京，1977。）

參考文章

• 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)在污水處理廠中的應(yīng)用廢水治理
• 減摩節(jié)油產(chǎn)品能否提高內(nèi)燃機(jī)油的換油期?汽車技術(shù)
• 為什么說(shuō)柴油機(jī)是節(jié)能內(nèi)燃機(jī)?汽車技術(shù)
• 如何選用內(nèi)燃機(jī)油?汽車技術(shù)
• 合理選用內(nèi)燃機(jī)油的重要性是什么?汽車技術(shù)
• 冷滑列車采用內(nèi)燃機(jī)車牽引時(shí)怎樣編組？交通運(yùn)輸
• 內(nèi)燃機(jī)的由來(lái)工業(yè)博覽
• 內(nèi)燃機(jī)油的質(zhì)量等級(jí)和適用汽車技術(shù)
• 內(nèi)燃機(jī)油牌號(hào)的意義是什么?汽車技術(shù)
• 內(nèi)燃機(jī)油的牌號(hào)是如何劃分的?汽車技術(shù)

建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線：13198516101

標(biāo)簽：內(nèi)燃機(jī)

版權(quán)聲明：本文采用知識(shí)共享 署名4.0國(guó)際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進(jìn)行授權(quán)

文章名稱：《內(nèi)燃機(jī)》

文章鏈接：http://www.fjemb.com/13769.html

該作品系作者結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)整合。如若侵權(quán)請(qǐng)通過(guò)投訴通道提交信息，我們將按照規(guī)定及時(shí)處理。