第一節　內燃機及其分類

一、內燃機的概念

將其他形式的能量（如：熱能、電能等），轉變成機械能對外輸出的機器稱為發動機。其中把燃燒燃料所產生的熱能轉化為機械能對外輸出的發動機稱為熱力發動機，熱力發動機包括內燃機和外燃機。

1.內燃機

將液體或氣體燃料與空氣混合后直接在機器內部（氣缸內）燃燒，并將其燃燒產生的熱能轉變成機械能輸出的熱力發動機稱為內燃機，如活塞式內燃機、燃氣輪機。

活塞式內燃機具有熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，啟動性能好、機械性能好等優點，所以長期以來，在動力機械上廣泛采用。活塞式內燃機按照活塞的運動方式不同，又可分成往復活塞式和旋轉活塞式兩類。旋轉活塞式發動機與往復活塞式發動機相比，耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。故交通運輸、養路機械等，應用的內燃機都是往復活塞式內燃機。

2.外燃機

燃料在機器外部燃燒，產生的熱能輸入到機器內部并轉變成機械能輸出的熱力發動機稱為外燃機，如蒸汽機，將燃料在機器外部的鍋爐內燃燒，將水變為高溫、高壓的蒸汽，再送至機器內部膨脹做功。內燃機比外燃機精簡一套設備，也減少了熱損失，所以，內燃機的用途十分廣泛。

本章介紹的內燃機是往復活塞式內燃機。

二、內燃機的分類及型號

（一）內燃機的分類

內燃機有多種分類方法，同一臺內燃機從不同的角度看所屬的類別又有所不同，通常內燃機主要有以下幾種分類方法。

（1）按所用的燃料不同分為汽油機和柴油機。

（2）按點火方式不同分為點燃式和壓燃式內燃機。

（3）按工作循環過程的不同分為四行程和二行程內燃機。

（4）按冷卻方式不同可分為風冷和水冷內燃機。

（5）按氣缸數分為單缸和多缸內燃機。

（6）按氣缸排列方式分為單列和雙列內燃機等。

（二）內燃機的型號表示方法

為了便于內燃機的生產管理和使用，國家標準《內燃機產品名稱和型號編制規則》中對內燃機的名稱和型號作了統一規定。

1.內燃機的名稱和型號

內燃機名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機、柴油機、煤氣機等。

內燃機型號由阿拉伯數字和漢語拼音字母組成，主要由以下四部分組成，如圖3-1所示。

（1）首部為產品系列代號、換代標志符號和地方企業代號，由制造廠根據需要自選相應字母表示，但需主管部門核準。

（2）中部由氣缸數符號、氣缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號等組成。

第一位為發動機氣缸數，用阿拉伯數字表示。1為單缸，2為雙缸，以此類推。

第二位為氣缸布置形式符號，用“V”表示V形排列，無符號為直列式。

第三位為沖程符號，用漢語拼音的首位字母表示發動機的沖程數。“E”表示二沖程，無符號時表示四沖程。

第四位為缸徑符號，用阿拉伯數字表示發動機氣缸直徑，單位為毫米（mm）。如108表示缸徑108mm。

（3）后部是內燃機的特征符號，以內燃機特征的漢語拼音首字母表示。第一位為結構特征符號，其中“F”表示風冷式內燃機，無符號表示水冷式內燃機，“Z”表示增壓。第二位為用途特征符號，無符號表示通用，其他符號表示的意義見表3-1。

（4）尾部為變形符號，與前面的符號用“—”隔開。表示同一系列產品因改進等原因，其結構形式或性能發生了變化，需要區分時，由制造廠選用適當符號表示，一般用數字表示。

此外，有些內燃機型號沿用工廠的自定型號，如CA—72汽油機，CA為一汽的企業代號，7表示轎車用，2表示汽油機的工作容積（L）。

有些從國外引進的產品，仍用原機型型號，如L—4汽油機，北京吉普車公司生產的用于切諾基吉普車的4缸、水冷汽油機。

2.型號編制舉例

（1）1E65F汽油機——表示單缸、二行程、缸徑為65mm的風冷汽油機。

（2）4100Q汽油機——表示4缸、直列、四行程、缸徑為100mm的水冷汽車用汽油機。

（3）4100Q—4汽油機——表示4缸、直列、四行程、缸徑100mm、水冷車用汽油機的第四種變型產品。

（4）CA6102汽油機——表示一汽生產的六缸、直列、四行程、缸徑102mm、水冷通用型汽油機。

（5）195柴油機——表示單缸、四行程、缸徑95mm、水冷通用型柴油機。

（6）6135Q柴油機——表示6缸、四行程、缸徑為135mm的水冷汽車用柴油機。

（7）16V240ZJB柴油機——表示16缸、氣缸V形排列、四行程、缸徑為240mm、增壓型、鐵路機車用水冷柴油機的B型產品。

（8）NT380柴油機——表示武進柴油機廠生產的3缸、直列、四行程、缸徑為80mm的水冷柴油機（NT為武進柴油機廠的代號）。

三、內燃機常用術語

圖3-2所示為內燃機構造示意，在圓筒形的氣缸內有一個可以上下往復運動的活塞，活塞借助連桿和曲軸相連。因此，內燃機工作時活塞的直線運動可以轉變為曲軸的圓周轉動。為了便于分析內燃機的工作原理，先將內燃機的常用術語解釋如下：

1.上止點和下止點

活塞在氣缸內往復運動，頂部所達到極端位置時，其距曲軸旋轉中心線最遠的點稱為上止點，距曲軸旋轉中心線最近的點稱為下止點。

2.活塞行程（又稱活塞沖程）

活塞在氣缸內往復運動，上、下止點間的距離稱為活塞行程，用符號S表示。每當活塞移動一個行程，曲軸就轉過半圈（180°）。若用R表示曲柄長，則S=2R。

3.燃燒室容積

活塞到達上止點時，由活塞頂、氣缸壁及氣缸蓋所圍成的空間稱為燃燒室，其容積稱燃燒室容積，用符號Vc表示。

4.工作容積（又稱活塞排量）

單缸內燃機的工作容積為上、下止點間的容積，多缸內燃機則是單缸工作容積×氣缸數，用符號Vh表示。內燃機工作時活塞在氣缸內往復運動，每次的進氣量或排氣量就等于工作容積，所以，它表示了內燃機的做功能力，工作容積越大，輸出功率越大。

5.氣缸總容積

內燃機燃燒室容積和工作容積之和稱為總容積，用符號Va表示。

6.壓縮比

壓縮比是氣缸最大容積與最小容積的比值，即氣缸總容積與燃燒室容積的比值，用符號ε表示。

壓縮比表示了氣體被壓縮的程度，氣體被壓縮后的體積越小，即壓縮比越大，壓縮終了的氣體溫度越高、壓力越大，燃料燃燒越迅速，內燃機的輸出功率就越大。不同的內燃機對壓縮比的要求是不一樣的，柴油機采用壓燃式時，要求的壓縮比大一些，一般ε=12～22。而汽油機因采用點燃式，故壓縮比可小一些，一般ε=8～10。