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内燃机工作原理全解
来源： 天津网-数字报刊 关键字：四冲程柴油机;内燃机;工作原理;进气门;机械能 作者：任丽蓉 2011-02-11 05:44
图2如图2
图1
海河中学 任丽蓉
汽车是我们生活中不可缺少的交通工具，用在汽车上的动力机械，就是内燃机。在现代社会中，内燃机是最常见的热机。
热机原理演示实验
1.现象：如图1，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到橡皮塞被弹出。
2.分析：水蒸气膨胀对外做功，内能减少，橡皮塞获得机械能，内能转化为机械能。其中，燃料的化学能通过燃烧转化为水蒸气的内能。
3.能量转化的情况：燃料的化学能——内能——机械能。热机是把内能转化为机械能的机器。
热机的种类
1.包括：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2.内燃机是一种常见的热机。内燃机因汽缸内的燃料不同，可以分为汽油机和柴油机。
四冲程汽油机的结构
四冲程汽油机的
一个工作循环
如图3，包括：吸气冲程（如图A）、压缩冲程（如图B）、做功冲程（如图C）、排气冲程（如图D）。（冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。）
按汽油机四个冲程的顺序，观察两个气门的开与关、活塞的运动方向、曲轴的转动情况等。
（1）如图A吸气冲程时，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物。
（2）如图B压缩冲程时，进气门和排气门关闭，活塞向上运动压缩混合物。此时，机械能转化为内能。
（3）如图C做功冲程时，进气门和排气门关闭，火花塞产生电火花，混合物燃烧产生的高温高压气体推动活塞，活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。此时，内能转化为机械能。
（4）如图D排气冲程时，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排除废气。
只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后汽油机才能自行工作。每个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两轴。
四冲程柴油机的
一个工作循环
如图4，按柴油机四个冲程的顺序，观察两个气门的开与关、活塞的运动方向、曲轴的转动情况等。柴油机在构造上基本和汽油机相同，只是把火花塞换成喷油嘴。
汽油机和柴油机是目前广泛应用在工农业生产和交通运输部门的热机。它们的区别主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途。
压缩比是指活塞在气缸中运动时，气缸中出现气体的最大体积和最小体积之比。活塞在最低点时气缸中气体体积最大，活塞在最高点时气缸中气体体积最小，前者叫气缸总容积，后者叫气缸燃烧室容积。压缩比规定为
压缩比＝汽缸总容积／燃烧室容积 压缩比是内燃机的重要指标，压缩比越大，其压强越大，温度越高。汽油机的压缩比为4～6。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。
它们的点火方式不同，汽油机是把吸入气缸的汽油蒸汽与空气混合、加压，然后用火花塞点火。柴油机是由喷油嘴喷出的雾状柴油与空气混合、加压，靠压缩来提高混合气体的温度自动点火。汽油机是用汽油做燃料，柴油机是用柴油做燃料。它们的名称就是由此而来的。
汽油机使用铝合金、塑料等材料制成。体积小，重量轻，起动方便，运转平稳，转速快，适用于汽车、飞机等要求体积小、速度快的运输工具。柴油机的压缩比大，气缸因为要承受较大的压力而做得较为牢固笨重，一般用钢板，铁板等材料制成。它的功率大，适用于载重较大的大型卡车、拖拉机、机车和船舰
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