往復式發動機

往復式發動機

往復式發動機也叫活塞發動機,是一種利用一個或者多個活塞將壓力轉換成旋轉動能的發動機,也是一種將活塞的動能轉化為其他機械能的機械,主要利用燃料燃燒產生的熱能通過液體(如水)或氣體的膨脹,從而推動活塞,將熱能轉化為動能的機械。

基本介紹

  • 中文名:往復式發動機
  • 外文名:Reciprocating Engine
  • 別名活塞發動機
  • 意義:將壓力轉換成旋轉動能
  • 利用:燃料燃燒
  • 分類:柴油機,汽油機
簡述,起源,原理,工作效率,分類,

簡述

根據車用內燃機將熱能轉化為機械能的主要構件形式的不同,可分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式不同分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。往復式發動機也叫活塞發動機,是一種利用一個或者多個活塞將壓力轉換成旋轉動能的發動機,也是一種將活塞的動能轉化為其他機械能的機械,主要利用燃料燃燒產生的熱能通過液體(如水)或氣體的膨脹,從而推動活塞,將熱能轉化為動能的機械。
圖1 往復式發動機示意圖圖1 往復式發動機示意圖

起源

往復式發動機由於活塞在汽缸中做往復直線運動而得名。往復式發動機最早是在蒸汽機的基礎上發展而來的,當時是利用加熱的蒸汽推動活塞從而產生動力的,後來由於石油的利用,出現了內燃機。蒸汽機和內燃機的基本原理是相同的,現代的內燃機更加合理,製作材料更加耐磨耐高溫,而且燃料加注方式也開始智慧型化。
往復式發動機最早起源於英國,當時英文翻譯成漢語就是產生動力的裝置,由於工業革命的發展,往復式發動機有了很大的改進,同時也被引進到很多國家。隨著中國的發展和開放,往復式發動機後來慢慢的引進到中國,幫助中國的機械業產生了飛速發展
圖2 常見的往復式發動機圖2 常見的往復式發動機

原理

往復式發動機一般是利用汽油、柴油或者氣體燃料燃燒產生壓力的。通常是一個或一個以上活塞,每個活塞都在氣缸內,燃料和空氣的混合物被注入其內,然後被點燃(柴油機是被壓燃),產生氣體膨脹,推動活塞向後運動。活塞的這種直線運動通過連桿和曲軸轉換成圓周運動。
往復式發動機由以下幾部分組成:(1)由於活塞運動,氣缸內生產的壓縮空氣或預壓縮的空氣(或者因某些發動機類型不一樣,也可能是空氣燃油混合物);(2)在氣缸內的壓縮空氣中直接燃燒燃油,增加壓縮空氣所帶的熱能;(3)氣缸中的高溫高壓混和氣體推動活塞連桿做有用功,汽車發動機及柴油發動機全是這種發動機的代表。汽油發動機的壓縮比要低一些,而氣體燃燒是靠火花塞點火實現的,而柴油發動機的壓縮比顯然要高得多,它是靠壓縮生熱而燃燒的。

工作效率

往復式發動機的工作效率並不高,一般燃料的利用率很少超過40%。柴油機的效率普遍比汽油機高,但其體積也更為龐大。所以一般大型機械都使用柴油機。近年來,隨著機械智慧型化水平的提高,往復式發動機的多個工作步驟得以實現計算機精確化控制,從而提高了效率,有效利用了寶貴的燃料,減少了排放。但由於其大體工作原理已經定型,在效率上難有重大突破。

分類

活塞式內燃機可以根據不同的特徵分類:
(1)按照著火方式分類:可分為壓然式與點燃式發動機。壓然式發動機為壓縮氣缸內的空氣或者可燃混合氣,產生高溫,引起燃料自然的內燃機;點燃式發動機是將壓縮氣缸內的可燃混合氣,用點火器點燃的內燃機。
(2)按使用燃料種類分類:可分為汽油機、柴油機、氣體燃料發動機、煤氣機、液化石油氣發動機及多種燃料發動機等。
(3)按冷卻方式分類:可分為水冷式、風冷式發動機。
(4)按衝程數分類:可分為二衝程和四衝程發動機。
(5)按進氣狀態分類:可分為非增壓(或自然吸氣)和增壓發動機。
(6)按氣缸數及布置分類:僅有一個氣缸的稱為單缸發動機,有兩個以上氣缸的稱為多缸發動機;按照氣缸中心線與水平面垂直、呈一定角度和平行的發動機,分別稱為立式、斜置式、臥式發動機;多缸發動機根據氣缸間的排列方式可分為直列式、對置式和V形等發動機。

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