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第十三章 内能与热机
第三节 内燃机
一、热机
1、热机：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置，称为热机
2、热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机喷气式发动机、火箭等
3、共同特点：
燃料的化学能 内能 机械能
燃烧
做功
它们都是利用
热机来工作的
二、内燃机
汽车是我们生活中不可缺少的交通工具，汽车上的发动机就是内燃机的一种。由于它是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，我们把它叫做热机。燃料在气缸里燃烧的热机叫内燃机。
内燃机分为汽油机和柴油机，通过燃烧汽油和柴油来推动活塞，提供动力。
1、内燃机的概念
燃料在气缸内燃烧生成高温高压的燃气,燃气推动活塞而做功的机器.
2、内燃机的种类
汽油机
柴油机
三、汽油机
1、汽油机的构造
火花塞
气缸
进气道
活塞
连杆
排气道
曲轴
2、汽油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
汽油和空气
进气道打开，排气道关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气道吸入气缸。
压缩冲程
进气道和排气道都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高，内能增加。
做功冲程
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
排气冲程
燃烧后的废气
进气道关闭，排气道打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
内燃机（汽油机）的工作原理
内燃机的连续工作
冲程内燃机工作时，活塞在气缸内做一次单向运
动，叫做一个冲程。
汽油机一个工作循环有四个冲程：
冲程 活塞运动状况 进气阀 排气阀 混合气体状态 能量转变情况
吸气
压缩
做功
排气
向下运动
向上运动
向下运动
向上运动
开启
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
开启
进入气缸
被压缩,温度升高,压强增大
爆发性燃烧
排出气缸
机械能转变为内能
内能转变为机械
吸气冲程
做功冲程
排气冲程
压缩冲程
向下运动
向上运动
向下运动
开启
(1)内燃机工作时，四个冲程周而复始，在内燃机的一个工作循环中,活塞来回往复两次,曲轴带动大飞轮转动两周,对外作功一次。
总结:内燃机工作过程
总结:内燃机工作过程
(2)内燃机工作的一个循环中，有两次能量的转化：压缩冲程中将机械能转化为内能，做功冲程中将内能转化为机械能，只有在做功冲程完成将内能向机械能的转化的根本任务，其他的三个冲程要依靠大飞轮的惯性来完成。
1、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？
2、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？
3、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？
4、排气后，下一个工作过程是什么冲程？
5、当热机还没有开始工作的时候，活塞是怎样动起来的？
讨论
答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。
答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。
答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。
答：吸气冲程
答：通常是先接通了启动机(电动机)，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。
四、柴油机
1.柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
2.柴油机的工作过程
吸气冲程
空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。
做功冲程
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
燃烧后的废气
五.内燃机的启动
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
六.内燃机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
(1)汽油机的应用
(2)柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
区别 机种 燃料 构 造 吸入气体 点火方式 使用范围
汽油机 汽油 火花塞 汽油和空气的混合气体 点燃式 小汽车、低速飞机、轻型机械等
柴油机 柴油 喷油嘴 空气 压燃式 载重汽车、火车、轮船、拖拉机等
小结：不同点
当堂检测
1、内燃机的特点是：燃料在_________燃烧，生成_______的燃气，燃气推动活塞_______，将_______能转化为____能.
2、内燃机的工作过程由_____、_____、____、_____四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是____冲程，将内能转化为机械能的是______冲程.
3.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
4.关于热机错误的说法是
A.利用内能来做功的机器叫热机
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率

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