內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)的一種,能將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能。一般的實(shí)現(xiàn)方式為,燃料與空氣混合燃燒,產(chǎn)生熱能,氣體受熱膨脹,通過機(jī)械裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對(duì)外做功。內(nèi)燃機(jī)有非常廣泛的應(yīng)用,車輛、船舶、飛機(jī)、火箭等的發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是內(nèi)燃機(jī),其最常見的例子即為車用汽油機(jī)與柴油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的燃燒氣體同時(shí)也是工作介質(zhì),比如汽油機(jī)中,汽油燃燒后的氣體直接推動(dòng)活塞做功。與此相對(duì),燃料不作為工作介質(zhì)的熱機(jī)則稱為外燃機(jī),比如蒸汽機(jī)的工作介質(zhì)(蒸氣)并不是燃料。
內(nèi)燃機(jī)的分類:
1、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)
汽車上最常見的汽油機(jī)與柴油機(jī)都屬于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。氣缸的內(nèi)空氣與燃料的混合氣燃燒后,高壓氣體推動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生扭矩,通過曲軸對(duì)外做功,即燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為曲軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能。汽油機(jī)一般是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī),燃料與空氣的混合氣體在壓縮行程的末端被火花塞點(diǎn)燃,隨即發(fā)生爆炸并推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng);而柴油機(jī)也叫壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī),燃料一般被噴入氣缸并發(fā)生自燃,自燃后的混合氣體也因膨脹而推動(dòng)了活塞。除了點(diǎn)燃和壓燃這兩種主要方式外,還有復(fù)合式燃燒過程,兼具點(diǎn)燃與壓燃式內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)。
往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作周期被分為進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣共四個(gè)過程。通過進(jìn)氣與排氣,將燃料與工作介質(zhì)進(jìn)行更換,而做功行程則是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。通過四個(gè)沖程(即活塞從氣缸的一端移動(dòng)向另一端)完成循環(huán)的被稱作四沖程循環(huán),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用這種形式。只需兩個(gè)沖程即完成一次循環(huán)的被稱作二沖程循環(huán),在較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)如摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上較為常見,另外還有NEVIS(NEVIS)等方式。
2、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)
轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是一種特殊的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的最大區(qū)別在于,使用轉(zhuǎn)子活塞驅(qū)動(dòng)的偏心機(jī)構(gòu)代替了曲柄連桿機(jī)構(gòu)。從側(cè)面看,轉(zhuǎn)子是一個(gè)具有凸出弧邊的三角形,氣缸的內(nèi)壁是余擺線(Trochoid),當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子的三個(gè)頂點(diǎn)沿汽缸壁形成了三個(gè)相互分隔的燃燒室,偏心機(jī)構(gòu)使得每個(gè)燃燒室的容積不斷改變,與往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)中活塞上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果類似。轉(zhuǎn)子每工作一圈,每個(gè)燃燒室都能各自完成一次燃燒的循環(huán)過程。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車、摩托車、飛機(jī)上有少量使用。
3、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種連續(xù)燃燒的內(nèi)燃機(jī),其循環(huán)的各個(gè)狀態(tài)的改變發(fā)生在空間互相分隔的部件中(壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)),彼此通過導(dǎo)流部件相連,燃料的供給、燃燒、更換等過程都是持續(xù)的??諝馐紫扔蓧嚎s機(jī)加壓,接著進(jìn)入燃燒室,燃料同時(shí)也被噴入燃燒室,兩者混合燃燒,形成的高溫高壓氣體會(huì)推動(dòng)渦輪,一部分能量用以繼續(xù)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī),另一部分則用以對(duì)外做功。燃料的化學(xué)能最終以渦輪旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)動(dòng)能)的形式被加以利用,剩余的氣體則被當(dāng)作廢氣排出。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在船舶上有廣泛使用。
4、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
大多數(shù)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是內(nèi)燃機(jī),其燃燒過程也是連續(xù)的。一般在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中,燃燒產(chǎn)生的高壓氣流向外噴射,依據(jù)牛頓第三定律產(chǎn)生的反作用力形成推力,如此在理論上即使位于真空的環(huán)境中也能夠產(chǎn)生推力,不過也有一些例外,比如渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中的一部分氣流并未經(jīng)過燃燒,使這種發(fā)動(dòng)機(jī)兼具渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。大部分內(nèi)燃機(jī)是使高溫氣體推動(dòng)機(jī)械裝置旋轉(zhuǎn)的形式對(duì)外作功,即能量最后以旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的方式呈現(xiàn),而在許多噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中,可對(duì)外作功的能量以高溫氣體的動(dòng)能為最終表現(xiàn)形式。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的種類繁多,在飛機(jī)上有廣泛使用。
內(nèi)燃機(jī)能量轉(zhuǎn)化原理:
作為熱機(jī)的一種,內(nèi)燃機(jī)的能量來源是燃料燃燒產(chǎn)生的熱,即物質(zhì)蘊(yùn)含的化學(xué)能先要轉(zhuǎn)化為熱能,再成為機(jī)械能。液體通過相態(tài)的變化(汽化)就能增加壓力,而氣體受熱膨脹也能增大壓力,因此液體和氣體都理論上都可以作為工作介質(zhì)使用。內(nèi)燃機(jī)的工作介質(zhì)多為燃料與空氣混合燃燒產(chǎn)生的氣體,在受熱膨脹后,壓力增大,高溫高速的氣體再通過一定的機(jī)械裝置對(duì)外做工。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)而言,工作介質(zhì)必須更換(開式循環(huán)),即排放燃燒過的氣體,進(jìn)入新鮮氣體。
1、按活塞運(yùn)動(dòng)方式分類:活塞式內(nèi)燃機(jī)可分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。前者活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),后者活塞在汽缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2、按照進(jìn)氣系統(tǒng)分類:內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)。
3、按照氣缸排列方式分類:內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式、雙列式和三列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角
4、按照氣缸數(shù)目分類:內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī);有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
5、按照冷卻方式分類:內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的;而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。
6、按照行程分類:內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的沖程數(shù)可分為四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)。
活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由曲軸、連桿、活塞、汽缸、分氣機(jī)構(gòu)和機(jī)匣等部件組成(圖1 )。發(fā)動(dòng)機(jī)前部有減速器,以降低輸出軸的轉(zhuǎn)速。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)匣后部裝有增壓器以提高發(fā)動(dòng)機(jī)高空性能。
活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)
按汽缸的冷卻方式發(fā)動(dòng)機(jī)分為液冷式和氣冷式兩種。早期飛機(jī)的飛行速度很低,多采用液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著飛行速度的提高,可以利用高速氣流直接冷卻汽缸,氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)遂得到廣泛應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)按汽缸排列形式又分為星型和直列型。星型發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸以曲軸為中心沿機(jī)匣向外呈輻射狀均勻排列,有單排和雙排等形式。直列式發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸沿機(jī)匣前后成行排列,有對(duì)缸、工字型、V型等排列形式,以星型和V型用得較多。有時(shí)按供油方式不同又將發(fā)動(dòng)機(jī)分為化油器式和直接注油式兩種,其中直接注油式應(yīng)用較廣泛。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)分類:1、根據(jù)動(dòng)力來源不同,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可分為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)以及混合動(dòng)力等。
2、按進(jìn)氣系統(tǒng)的工作方式可分為自然吸氣、渦輪增壓、機(jī)械增壓和雙增壓四個(gè)類型。3、按活塞運(yùn)動(dòng)方式可分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。
4、按氣缸排列型式分直列發(fā)動(dòng)機(jī),V型發(fā)動(dòng)機(jī)、W型發(fā)動(dòng)機(jī)和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)等。5、按氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)代汽車多采用三缸,四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。6、按冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。
水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。7、按沖程數(shù)可分為四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四沖程內(nèi)燃機(jī)。8、按燃油供應(yīng)方式分類:化油器發(fā)動(dòng)機(jī)和電噴發(fā)動(dòng)機(jī)以及缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
希望我的回答可以幫到你,望采納謝謝。
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