内燃机

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  内燃机汉语拼音nèiránjī;英语:internal combustion engine),燃料(液体或气体)在机器内部燃烧,使放出的热能直接转换为动力热力发动机。是一种动力机械。广义上的内燃机不仅包括活塞式内燃机,也包括旋转叶轮式的燃气轮机和喷气式发动机等,通常所说的内燃机指活塞式内燃机。

  1794年,英国R.斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力,并提出燃料与空气混合的概念。1833年,英国W.L.赖特提出直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。1860年,法国E.勒努瓦模仿蒸汽机制出煤气机。1876年,德国N.A.奥托制成往复活塞式单缸回冲程内燃机。1881年,英国D.克拉克制成二冲程煤气机。1883年,德国G.戴姆勒制成立式汽油机。1897年,德国R.狄塞尔制成可供实用的柴油机。1954年,德国F.汪克尔制出旋转活塞式发动机。此后,各种内燃机得到了迅速发展,应用日渐广泛。

  内燃机种类繁多。按所用燃料可分为柴油机、汽油机、煤气(包括各种气体燃料)机等。按一个工作循环的冲程数可分为二冲程和四冲程内燃机。按气缸冷却方式可分为水冷和风冷内燃机。按点火方式可分为火花点火式、压缩点火式和热泡式内燃机。按气缸排列可分为直列立式,直列卧式,星型,V型,W、X、I、王型等内燃机。按转速和活塞平均速度可分为高速、中速和低速内燃机。按气缸数目可分为单缸、多缸内燃机。按进气方式可分为增压内燃机和自然吸气内燃机。按活塞运动可分为往复活塞式、旋转活塞式和自由活塞式内燃机。按用途可分为农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、机车用、船用、航空用、固定动力用和发电用等内燃机。

  往复活塞式内燃机主要由气缸、活塞、气缸盖、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等组成。气缸是一个圆筒形金属机件。密封气缸是实现工作循环,产生动力的源地。燃油通过喷油系统喷入气缸中的密封空间,在高温高压下自行着火燃烧,产生的燃气动力推动活塞运动。活塞的往复运动经过连杆推动曲轴转动,并由曲轴从飞轮端将动力输出。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀对外做功、排气等过程组成。按实现一个工作循环的行程数,工作循环分为四冲程和二冲程两类。与其他热力发动机相比,往复活塞式内燃机热效率高(柴油机0.40~0.46,汽油机0.30,汽轮机0.35,蒸汽机0.09~0.16,燃气轮机0.30),功率范围大(0.6~40000千瓦),转速范围宽(90~6000转/分,甚至达10000转/分),配套方便,成本较低,已成为现代动力机械中的重要组成部分,并仍在不断地发展。

  旋转活塞式内燃机是燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机。由旋转活塞、主轴、气缸、内齿大齿圈、外齿小齿轮等组成。发动机运转时,外齿的小齿轮不动,活塞上的内齿大齿轮绕外齿小齿轮啮合旋转作行星运动。旋转活塞绕偏心轴颈的轴线自转,偏心轴颈又绕主轴轴线公转。动力由主轴输出。活塞在气缸内旋转一周,火花塞发火3次,即完成3个循环。

  自由活塞式内燃机是对外不直接输出机械功,仅提供压缩空气或一定压力、温度的工作气体的内燃机。除有动力气缸外,还带有空气压缩机和气垫缸。动力活塞与压缩机活塞做成一体,构成活塞组。动力气缸与压缩机之间动力的传递靠活塞组完成。活塞组运动的转点是内、外止点位置都可以改变,由同步机构保持左、右活塞组对称运动。