教学单元（教学章、节或主题）：第一章：内燃机的工作过程与性能指标
第一节：内燃机技术概述
第二节：内燃机产品名称和型号编制规则
目的、要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：
了解内燃机简史，中国内燃机工业发展简史，内燃机的特点，内燃机的基本结构，内燃机的应用与分类，内燃机的常用术语；二冲程内燃机工作原理、四冲程内燃机工作原理等。
重点：四冲程、二冲程内燃机的基本工作原理、结构和常用术语
难点：二冲程内燃机缸内压力曲线分析
请大家打开上面的pdf文件，帮助学习。
第一章：内燃机的工作过程与性能指标
第一讲 内燃机技术概述
1-1内燃机简史
l 1784年，英国发明家J·瓦特（J. Watte）发明了蒸汽机。这是一个划时代的重大发明，拉开了产业革命的序幕。讲述蒸汽机的工作原理。
l 德国人N·A·奥托（N.A.Otto）和R·狄赛尔（R.Diesel）提出了内燃机循环，并分别于1876年和1897年推出了汽油机和柴油机，为现代内燃机的发展奠定了基础。这是继蒸汽机之后发动机发展的又一个里程碑。
定义：内燃机是将燃料燃烧释放出来的热能转化为机械能的一种动力装置。由于燃料燃烧在发动机气缸内部进行，故称内燃机。
1-2中国内燃机工业发展简史
一、内燃机工业的创建阶段（1908~1957）
1）1901年，外国内燃机作为商品进入中国市场；
2）1908年，广州均和安机器厂和协同和机器厂开始生产内燃机；
3）1929年，我国制造出第一台功率为26.47KW双缸柴油机。
4）新中国成立后，内燃机工业得到了恢复与发展。
上柴110系列柴油机、天津动力机厂的4146柴油机、1952年成立一机部，1956年长春一汽建立，年产3万辆载重4t的解放牌汽车，发动机功率66kW，CA10型6缸机。南京汽车厂生产功率37kW的NJ-50型4缸柴油机。1957年，全国内燃机产量达到50万kW。
二、建设内燃机工业体系阶段（1958~1978）
1）1958～1966年，内燃机工业发展迅速。上海柴油机厂试制成功多用途的135系列柴油机。
2）1959年，建成了洛阳第一拖拉机厂，生产东方红54型履带式拖拉机——农用机械化。
3）在大功率柴油机方面，我国自行设计了12V180型车用柴油机（快艇）等。
4）在废气涡轮与增压柴油机方面，1958年，新中动力机厂成功研制我国第一台轴流式排气涡轮增压柴油机
三，内燃机工业体系的形成与发展的新阶段(1979~至今)
1）1979年后，通过引进国外先进技术和对企业进行技术改造等，我国内燃机的技术水平有了明显提高。上海通用、一汽、东风康明斯、南汽依维柯、北京吉普、一汽大柴、锡柴、玉柴、朝柴、江铃、、、、
2）近百年来，我国内燃机工业取得了长足进步，截止2001年底，内燃机总产量已达2.5亿kW，品种、数量、质量可满足国民经济日益增长的需要。
1-3 内燃机的特点
内燃机问世至今一百余年来，经过前人艰辛的劳动与无数次的改进，其性能已达到一个较高的技术水平，主要表现在：
A、动力性强：功率覆盖面大，转速范围广。档次比较齐全
单机功率从Pe/缸=小于1kW的汽油机到66000kW的船用柴油机；
B、经济性好：内燃机是所有热机中热效率最高的原动机。
现代高性能车用柴油机的循环热效率已达45%以上；车用汽油机的有效热效率也可达35%左右；超长行程二冲程船用柴油机的循环热效率甚至可高达50%以上(比油耗150g/(kW·h))；未来柴油机的有效热效率将达到52%~55%。柴油机燃油消耗率160~220g/(kW.h)；汽油机燃油消耗率260~300g/(kW.h)；机油消耗率boi<1g/(kW.h)。
可燃用多种代用燃料。压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、甲醇、乙醇、生物质燃料、二甲醚（DME）等清洁燃料。
C、运转性能良好：转速范围宽，能满足各种配套机具的需要。
从转速只有70r/min的Sulzer RTA68低速船用柴油机，到9000r/min的波尔舍 V8-3000高速赛车汽油机，车用柴油机的转速也可高达5000r/min(哥尔夫轿车柴油机)。
基于上述优势，内燃机的应用在所有热机中一直居于领先地位，无论是过去还是现在，均广泛应用于国民经济和国防建设(陆、海、空军的动力装备)的各个领域。从农业机械、汽车、摩托、赛车、工程机械、机车、战车、电站、舰艇和民用船舶，乃至于飞机都广泛采用内燃机，特别是在水陆交通运输和农用动力中占有压倒优势。内燃机作为一种高科技产品，历时百余年经久不衰，目前仍充满发展活力。
1-4内燃机的基本结构
（1）固定件：机体、气缸盖、油底壳等
（2）运动件：曲柄连杆机构、配气机构、传动机构
（3）辅件：冷却系统（水泵、阀、管）、润滑系统（机油泵、油管、滤、阀）、起动系统（点火系、起动电机等）
（4）燃油供给系统：高压共轨、高压泵、喷嘴等
1-5内燃机的应用与分类
内燃机的种类很多，它们可以按如下不同方式分类：
1）按燃料分：汽油机、柴油机、天然气发动机、液化石油气、酒精（甲醇、乙醇）、双燃料发动机（天然气+柴油）、二甲醚发动机等。
2）按缸内着火方式分：压燃式（柴油机）、点燃式（汽油机）；
3）按冲程数τ分：四冲程、二冲程；
4）按活塞运动方式分：往复活塞式、旋转活塞式；
5）按气缸数分：单缸、多缸；
6）按冷却方式分：液体冷却(水冷)、空气冷却（风冷）、复合冷却；
7）按发动机转速n或者活塞平均速度Vm分：低速（n≤300r/min，Vm≤6m/s）、中速(300r/min<n<1000r/min，6m/s<Vm≤9m/s)、高速(>1000r/min，Vm>9m/s)；
8）按进气状态分类：非增压（自然吸气）四冲程内燃机、仅带扫气泵的二冲程内燃机；涡轮增压式（带中冷器）内燃机（低增压压比<1.8、中增压压比1.8~2.5、高增压压比2.5~3.6、超高增压压比>3.6）
9）按混合气准备方式分：化油器式、进气管或进气道喷射、缸内直喷射。
10）按气缸排列方式分类：直列L型（1、2、4、6、8、10）、V型（45°、60°、90°）夹角，8、12、16、20缸。
11）按进排气门、凸轮轴设计和布置：2气门、4气门；顶置或侧置
12）按用途分：汽车Q、内燃机车用J、船用C、工程机械G、发电机组D、拖拉机T、农用Y、军用等。
工作循环:由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。
上、下止点: 活塞顶离曲轴回转中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点（TopDead Center, TDC）；活塞顶离曲轴回转中心最近处，即活塞最低点，称为下止点（Bottom Dead Center, BDC）；在上、下止点处，活塞的运动速度为零。
活塞行程:上、下止点间的距离S称为活塞行程；曲轴的回转半径R称为曲柄半径，S=2R。
气缸工作容积:活塞从上止点到下止点所扫过的容积。
发动机排量:所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，记作：VL。
燃烧室容积:活塞位于上止点时活塞顶面以上与气缸盖底面以下之间形成的容积称为燃烧室容积，记作VC。
气缸总容积:活塞位于下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积,一般用Va表示。气缸总容积等于气缸工作容积和燃烧室容积之和，即：
Va＝Vc＋Vh
压缩比:压缩比是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。
式中：Va －气缸总容积；Vh － 气缸工作容积；Vc － 燃烧室容积。
压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度。汽油机7～10；柴油机 16～24。
示功图：气缸内气体压力P随气缸容积V或曲轴转角ψ变化的坐标关系图。
实际进气过程中：
l 为增加进入气缸内的混合气量和减少进气过程所消耗的功，进气门在上止点之前开启，在下止点之后关闭；
l 为减少气缸内的残余废气量和排气过程所消耗的功，排气门在下止点之前开启，在上止点之后关闭。
l 进、排气过程所占曲轴转角都超过180°。
1-7 二冲程发动机
l 二冲程发动机:曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底，经济性较差，但结构简单，因此在摩托车上广泛使用。
l 四冲程发动机:曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气冲程，换气彻底，在汽车上广泛使用。
（1）二冲程发动机按扫气方式分为
n 1、曲轴箱扫气式，用于小型汽油机；
n 2、扫气泵式，用于大型柴油机
（2）二冲程发动机工作行程分析
二冲程汽油机：
第一冲程：活塞由下止点运动到上止点；
n 扫气：下止点时，进气阀关闭；排气口和扫气口开启；曲轴箱内的可燃混合气经扫气口进入气缸，将废气经排气口扫出；活塞继续向上止点运动，活塞头部将扫气口关闭，停止扫气；但排气口未关闭，废气和部分混合气继续排出；
n 压缩：活塞将排气口关闭，缸内可燃混合气被压缩，直至上止点。
n 进气：活塞到达上止点之前时，曲轴箱容积随活塞上移增大，形成真空度，进气阀开启，混合气进入曲轴箱。
第二冲程:活塞由上止点运动到下止点；
n 燃烧：压缩过程终了时，火花塞点火，可燃混合气燃烧，燃烧气体膨胀作功。此时，进气阀仍开启，混合气继续进入曲轴箱。随着活塞下移，进气阀关闭。此后向下止点运动使曲轴箱容积变小，其中混合气被预压缩。
n 排气：活塞打开排气口，废气排出，作功过程结束；
n 扫气：继而活塞又将扫气口开启，可燃混合气经扫气口进入气缸，扫除废气。直至下一活塞行程扫气口被关闭。
