第一节 内燃机及其分类
一、内燃机的概念
将其他形式的能量（如：热能、电能等），转变成机械能对外输出的机器称为发动机。其中把燃烧燃料所产生的热能转化为机械能对外输出的发动机称为热力发动机，热力发动机包括内燃机和外燃机。
1.内燃机
将液体或气体燃料与空气混合后直接在机器内部（气缸内）燃烧，并将其燃烧产生的热能转变成机械能输出的热力发动机称为内燃机，如活塞式内燃机、燃气轮机。
活塞式内燃机具有热效率高，体积小，重量轻，便于移动，启动性能好、机械性能好等优点，所以长期以来，在动力机械上广泛采用。活塞式内燃机按照活塞的运动方式不同，又可分成往复活塞式和旋转活塞式两类。旋转活塞式发动机与往复活塞式发动机相比，耐久性、可靠性等较差，制造成本较高。故交通运输、养路机械等，应用的内燃机都是往复活塞式内燃机。
2.外燃机
燃料在机器外部燃烧，产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机称为外燃机，如蒸汽机，将燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将水变为高温、高压的蒸汽，再送至机器内部膨胀做功。内燃机比外燃机精简一套设备，也减少了热损失，所以，内燃机的用途十分广泛。
本章介绍的内燃机是往复活塞式内燃机。
二、内燃机的分类及型号
（一）内燃机的分类
内燃机有多种分类方法，同一台内燃机从不同的角度看所属的类别又有所不同，通常内燃机主要有以下几种分类方法。
（1）按所用的燃料不同分为汽油机和柴油机。
（2）按点火方式不同分为点燃式和压燃式内燃机。
（3）按工作循环过程的不同分为四行程和二行程内燃机。
（4）按冷却方式不同可分为风冷和水冷内燃机。
（5）按气缸数分为单缸和多缸内燃机。
（6）按气缸排列方式分为单列和双列内燃机等。
（二）内燃机的型号表示方法
为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准《内燃机产品名称和型号编制规则》中对内燃机的名称和型号作了统一规定。
1.内燃机的名称和型号
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。
内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成，主要由以下四部分组成，如图3-1所示。
图3-1 内燃机型号组成
（1）首部为产品系列代号、换代标志符号和地方企业代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。
（2）中部由气缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号等组成。
第一位为发动机气缸数，用阿拉伯数字表示。1为单缸，2为双缸，以此类推。
第二位为气缸布置形式符号，用“V”表示V形排列，无符号为直列式。
第三位为冲程符号，用汉语拼音的首位字母表示发动机的冲程数。“E”表示二冲程，无符号时表示四冲程。
第四位为缸径符号，用阿拉伯数字表示发动机气缸直径，单位为毫米（mm）。如108表示缸径108mm。
（3）后部是内燃机的特征符号，以内燃机特征的汉语拼音首字母表示。第一位为结构特征符号，其中“F”表示风冷式内燃机，无符号表示水冷式内燃机，“Z”表示增压。第二位为用途特征符号，无符号表示通用，其他符号表示的意义见表3-1。
表3-1 特征符号
（4）尾部为变形符号，与前面的符号用“—”隔开。表示同一系列产品因改进等原因，其结构形式或性能发生了变化，需要区分时，由制造厂选用适当符号表示，一般用数字表示。
此外，有些内燃机型号沿用工厂的自定型号，如CA—72汽油机，CA为一汽的企业代号，7表示轿车用，2表示汽油机的工作容积（L）。
有些从国外引进的产品，仍用原机型型号，如L—4汽油机，北京吉普车公司生产的用于切诺基吉普车的4缸、水冷汽油机。
2.型号编制举例
（1）1E65F汽油机——表示单缸、二行程、缸径为65mm的风冷汽油机。
（2）4100Q汽油机——表示4缸、直列、四行程、缸径为100mm的水冷汽车用汽油机。
（3）4100Q—4汽油机——表示4缸、直列、四行程、缸径100mm、水冷车用汽油机的第四种变型产品。
（4）CA6102汽油机——表示一汽生产的六缸、直列、四行程、缸径102mm、水冷通用型汽油机。
（5）195柴油机——表示单缸、四行程、缸径95mm、水冷通用型柴油机。
（6）6135Q柴油机——表示6缸、四行程、缸径为135mm的水冷汽车用柴油机。
（7）16V240ZJB柴油机——表示16缸、气缸V形排列、四行程、缸径为240mm、增压型、铁路机车用水冷柴油机的B型产品。
（8）NT380柴油机——表示武进柴油机厂生产的3缸、直列、四行程、缸径为80mm的水冷柴油机（NT为武进柴油机厂的代号）。
三、内燃机常用术语
图3-2所示为内燃机构造示意，在圆筒形的气缸内有一个可以上下往复运动的活塞，活塞借助连杆和曲轴相连。因此，内燃机工作时活塞的直线运动可以转变为曲轴的圆周转动。为了便于分析内燃机的工作原理，先将内燃机的常用术语解释如下：
1.上止点和下止点
活塞在气缸内往复运动，顶部所达到极端位置时，其距曲轴旋转中心线最远的点称为上止点，距曲轴旋转中心线最近的点称为下止点。
2.活塞行程（又称活塞冲程）
活塞在气缸内往复运动，上、下止点间的距离称为活塞行程，用符号S表示。每当活塞移动一个行程，曲轴就转过半圈（180°）。若用R表示曲柄长，则S=2R。
图3-2 内燃机构造示意
1—气缸盖；2—气缸体；3—活塞；4—连杆；5—曲柄；6—曲轴；7—飞轮
3.燃烧室容积
活塞到达上止点时，由活塞顶、气缸壁及气缸盖所围成的空间称为燃烧室，其容积称燃烧室容积，用符号Vc表示。
4.工作容积（又称活塞排量）
单缸内燃机的工作容积为上、下止点间的容积，多缸内燃机则是单缸工作容积×气缸数，用符号Vh表示。内燃机工作时活塞在气缸内往复运动，每次的进气量或排气量就等于工作容积，所以，它表示了内燃机的做功能力，工作容积越大，输出功率越大。
5.气缸总容积
内燃机燃烧室容积和工作容积之和称为总容积，用符号Va表示。
6.压缩比
压缩比是气缸最大容积与最小容积的比值，即气缸总容积与燃烧室容积的比值，用符号ε表示。
压缩比表示了气体被压缩的程度，气体被压缩后的体积越小，即压缩比越大，压缩终了的气体温度越高、压力越大，燃料燃烧越迅速，内燃机的输出功率就越大。不同的内燃机对压缩比的要求是不一样的，柴油机采用压燃式时，要求的压缩比大一些，一般ε=12～22。而汽油机因采用点燃式，故压缩比可小一些，一般ε=8～10。