內燃機是熱機的一種,能將燃料的化學(xué)能轉化機械能。一般的實(shí)現方式為,燃料與空氣混合燃燒,產(chǎn)生熱能,氣體受熱膨脹,通過(guò)機械裝置轉化為機械能對外做功。內燃機有非常廣泛的應用,車(chē)輛、船舶、飛機、火箭等的發(fā)動(dòng)機基本都是內燃機,其最常見(jiàn)的例子即為車(chē)用汽油機與柴油機。內燃機的燃燒氣體同時(shí)也是工作介質(zhì),比如汽油機中,汽油燃燒后的氣體直接推動(dòng)活塞做功。與此相對,燃料不作為工作介質(zhì)的熱機則稱(chēng)為外燃機,比如蒸汽機的工作介質(zhì)(蒸氣)并不是燃料。
內燃機的分類(lèi):
1、往復活塞式內燃機
汽車(chē)上最常見(jiàn)的汽油機與柴油機都屬于往復活塞式內燃機。氣缸的內空氣與燃料的混合氣燃燒后,高壓氣體推動(dòng)曲柄連桿機構產(chǎn)生扭矩,通過(guò)曲軸對外做功,即燃料的化學(xué)能最終轉化為曲軸旋轉的動(dòng)能。汽油機一般是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機,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)活塞作往復運動(dòng);而柴油機也叫壓燃式發(fā)動(dòng)機,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,還有復合式燃燒過(guò)程,兼具點(diǎn)燃與壓燃式內燃機的特點(diǎn)。
往復活塞式內燃機的工作周期被分為進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣共四個(gè)過(guò)程。通過(guò)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化為機械能。通過(guò)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(chēng)作四沖程循環(huán),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機多采用這種形式。只需兩個(gè)沖程即完成一次循環(huán)的被稱(chēng)作二沖程循環(huán),在較小功率的發(fā)動(dòng)機如摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機上較為常見(jiàn),另外還有NEVIS(NEVIS)等方式。
2、轉子發(fā)動(dòng)機
轉子發(fā)動(dòng)機是一種特殊的活塞式發(fā)動(dòng)機,與往復式發(fā)動(dòng)機的最大區別在于,使用轉子活塞驅動(dòng)的偏心機構代替了曲柄連桿機構。從側面看,轉子是一個(gè)具有凸出弧邊的三角形,氣缸的內壁是余擺線(xiàn)(Trochoid),當轉子旋轉時(shí),轉子的三個(gè)頂點(diǎn)沿汽缸壁形成了三個(gè)相互分隔的燃燒室,偏心機構使得每個(gè)燃燒室的容積不斷改變,與往復活塞式內燃機中活塞上下運動(dòng)產(chǎn)生的效果類(lèi)似。轉子每工作一圈,每個(gè)燃燒室都能各自完成一次燃燒的循環(huán)過(guò)程。這種發(fā)動(dòng)機在汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機上有少量使用。
3、燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機
燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機是一種連續燃燒的內燃機,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、燃燒室、渦輪機),彼此通過(guò)導流部件相連,燃料的供給、燃燒、更換等過(guò)程都是持續的。空氣首先由壓縮機加壓,接著(zhù)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驅動(dòng)壓縮機,另一部分則用以對外做功。燃料的化學(xué)能最終以渦輪旋轉(旋轉動(dòng)能)的形式被加以利用,剩余的氣體則被當作廢氣排出。這種發(fā)動(dòng)機在船舶上有廣泛使用。
4、噴氣發(fā)動(dòng)機
大多數的噴氣發(fā)動(dòng)機都是內燃機,其燃燒過(guò)程也是連續的。一般在噴氣發(fā)動(dòng)機中,燃燒產(chǎn)生的高壓氣流向外噴射,依據牛頓第三定律產(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(guò)也有一些例外,比如渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機中的一部分氣流并未經(jīng)過(guò)燃燒,使這種發(fā)動(dòng)機兼具渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機與渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機的特點(diǎn)。大部分內燃機是使高溫氣體推動(dòng)機械裝置旋轉的形式對外作功,即能量最后以旋轉動(dòng)能的方式呈現,而在許多噴氣發(fā)動(dòng)機中,可對外作功的能量以高溫氣體的動(dòng)能為最終表現形式。噴氣發(fā)動(dòng)機的種類(lèi)繁多,在飛機上有廣泛使用。
內燃機能量轉化原理:
作為熱機的一種,內燃機的能量來(lái)源是燃料燃燒產(chǎn)生的熱,即物質(zhì)蘊含的化學(xué)能先要轉化為熱能,再成為機械能。液體通過(guò)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。內燃機的工作介質(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(guò)一定的機械裝置對外做工。對于內燃機而言,工作介質(zhì)必須更換(開(kāi)式循環(huán)),即排放燃燒過(guò)的氣體,進(jìn)入新鮮氣體。
1、按活塞運動(dòng)方式分類(lèi):活塞式內燃機可分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。前者活塞在汽缸內作往復直線(xiàn)運動(dòng),后者活塞在汽缸內作旋轉運動(dòng)。
2、按照進(jìn)氣系統分類(lèi):內燃機按照進(jìn)氣系統是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機和強制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機。
3、按照氣缸排列方式分類(lèi):內燃機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)機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角
4、按照氣缸數目分類(lèi):內燃機按照氣缸數目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機和多缸發(fā)動(dòng)機。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機稱(chēng)為單缸發(fā)動(dòng)機;有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機稱(chēng)為多缸發(fā)動(dòng)機。
5、按照冷卻方式分類(lèi):內燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機。水冷發(fā)動(dòng)機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)機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應用于現代車(chē)用發(fā)動(dòng)機。
6、按照行程分類(lèi):內燃機按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。
活塞式發(fā)動(dòng)機主要由曲軸、連桿、活塞、汽缸、分氣機構和機匣等部件組成(圖1 )。發(fā)動(dòng)機前部有減速器,以降低輸出軸的轉速。大多數發(fā)動(dòng)機在機匣后部裝有增壓器以提高發(fā)動(dòng)機高空性能。
活塞式航空發(fā)動(dòng)機
按汽缸的冷卻方式發(fā)動(dòng)機分為液冷式和氣冷式兩種。早期飛機的飛行速度很低,多采用液冷式發(fā)動(dòng)機。隨著(zhù)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)機遂得到廣泛應用。發(fā)動(dòng)機按汽缸排列形式又分為星型和直列型。星型發(fā)動(dòng)機汽缸以曲軸為中心沿機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)機汽缸沿機匣前后成行排列,有對缸、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)機分為化油器式和直接注油式兩種,其中直接注油式應用較廣泛。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機分類(lèi):1、根據動(dòng)力來(lái)源不同,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機可分為柴油發(fā)動(dòng)機、汽油發(fā)動(dòng)機、電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機以及混合動(dòng)力等。
2、按進(jìn)氣系統的工作方式可分為自然吸氣、渦輪增壓、機械增壓和雙增壓四個(gè)類(lèi)型。3、按活塞運動(dòng)方式可分為往復活塞式內燃機和旋轉活塞式發(fā)動(dòng)機兩種。
4、按氣缸排列型式分直列發(fā)動(dòng)機,V型發(fā)動(dòng)機、W型發(fā)動(dòng)機和水平對置發(fā)動(dòng)機等。5、按氣缸數目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機和多缸發(fā)動(dòng)機。
現代汽車(chē)多采用三缸,四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機。6、按冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機。
水冷發(fā)動(dòng)機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛應用于現代車(chē)用發(fā)動(dòng)機。7、按沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機廣泛使用四沖程內燃機。8、按燃油供應方式分類(lèi):化油器發(fā)動(dòng)機和電噴發(fā)動(dòng)機以及缸內直噴發(fā)動(dòng)機。
希望我的回答可以幫到你,望采納謝謝。
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