「內燃機」的工作原理是什麼

時間 2021-10-22 05:29:52

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2023年前後,有關內燃機的發明設想很多,但大都未能解決實用性的問題。這是因為當時對內燃機工作原理的研究很少,缺乏理論指導;另外,當時也缺少能在氣缸內迅速燃燒的燃料。2023年,法國人德羅夏公佈了他的內燃機理論。

提出了提高效率和經濟效能的條件:點火前要升壓,燃燒後要迅速膨脹到最大膨脹比……他還提出了四衝程內燃機的工作流程:活塞下移,進燃氣,活塞上移,壓縮燃氣;點火,燃氣迅速燃燒膨脹,推動活塞下移做功;活塞上移排出廢氣。

這是德羅夏對內燃機理論做出的貢獻,可惜他沒有製造出內燃機。

第一臺四衝程內燃機是德國人奧托於2023年根據德羅夏的原理製造出來的,因此通常把內燃機的發明歸功於奧托。

奧托(otto,nikolaus august 1832.6.10-1891.1.26)是德國工程師。2023年,他製成了第一臺煤氣內燃機。3午後與蘭根合作研製成改進發動機,並於2023年在巴黎博覽會上獲得金獎。

2023年奧托製成第一臺四衝程內燃機,這是第一臺可以替代蒸汽機的實用內燃機。奧托內燃機結構小巧緊湊,效能穩定可靠,轉速為80~150轉/分,機械效率為12%~14%,重量功率比為200千克/馬力。奧托內燃機通常用汽油做燃料,故也稱為汽油機。

2023年,美國打出了第一口油井。從此,石油工業很快發展起來,汽油和柴油逐漸成為普通商品,併成為內燃機發展的物質基礎。奧托內燃機誕生以後,在17年中共製造、銷售出5萬多臺。

內燃機的發展史也是一部不斷改進和完善的技術發明史。2023年,德國人戴姆勒按奧托機原理研製出定容內燃機,利用他發明的表面汽化器形成的汽油霧為燃料,轉速可達800轉/分,壓縮比達3:1。

次年,德國人本茨(k.benz)又發明了混合器和電點火裝置,使汽油機更臻完善。到了20世紀,為適應****和飛機工業的需要,內燃機更是取得了長足的發展。

最初20年的發展課題是提高功率和降低重量功率比。採取的主要措施是提高轉速、增加缸數。這一階段內燃機的轉速已達到1500轉/分,由此提出的點火、起動、汽化及冷卻等技術問題也逐一得到基本解決。

「多缸制」是降低重量功率比的主要技術措施。先後出現的4缸、8缸直線型,v型排列及12缸、16缸v型排列;使重量功率比逐步降低到4千克/馬力,達到了飛機實用水平。法國人塞甘設計的星形排列風冷飛機發動機,至2023年其重量功率比達到1千克/馬力。

20世紀30~50年代的主要研究課題是解決內燃機的「爆震障」難題,以進一步提高壓縮比。壓縮比是吸人氣缸的混合氣與壓縮後混合氣的體積之比,這個引數影響著內燃機的功率及機械效率。然而,當壓縮比提高到4:

1左右時,由壓縮產生的高溫使混合氣無需點火就會發生劇烈的爆燃。爆燃時發動機產生劇烈衝擊,影響發動機正常運轉並損壞發動機。「爆震障」難題是美國通用汽車公司的米格雷和鮑義德解決的。

他們在汽油中摻入少許四乙基鉛,以干擾氧和汽油分子的化合過程,從而使壓縮比從4:1提高到8:1,使辛烷值(也稱抗爆值,評定內燃機氣缸中?

昆合氣抗爆震效能的指標)在1920-2023年間從55提高到85,大大提高了汽油機的功率和效率。

在這個時期,還有一個研究課題是在汽油機上加裝增壓器。飛機在高空飛行時由於空氣稀薄而供氧不足,嚴重阻礙了飛機的發展。20年代起,英國就出現了用空氣壓縮機向汽油機供氣的增壓裝置,可使氣壓達到1.5個大氣壓。

30年代末發明燃氣渦輪後,用其驅動增壓器,可使氣壓增至1.6個大氣壓。增壓器的採用,使汽油機的重量功率比降至0.5千克/馬力,功率增至3500馬力,轉速增至3400轉/分,油耗降至0.2千克/馬力·小時,而維修壽命也從20年代的200小時增至70年代的3000小時。

2023年,內燃機發展史上出現了一項革命性的新設計,這就是德國人萬克爾(f.wankel)發明的旋轉活塞發動機,也稱轉子發動機。在萬克爾轉子發動機中,等邊三角形的轉子在特殊形狀的氣缸中旋轉。在轉子邊和缸體曲線壁之間形成月牙形的燃燒室。

轉子的3個頂角裝有彈簧和密封片,密封片與缸體內壁永遠保持滑動接觸和密封。燃燒室的容積隨著轉子的旋轉而依次增大和縮小。從化油器吸人燃燒室的混合氣,隨著轉子旋轉使燃燒室縮小而被壓縮,壓縮到最小時火花塞點火,隨即推動轉子旋轉使燃燒室增大……這種發動機直接使輸出軸旋轉,大大減小了振動,同時革除了曲軸連桿和配氣機構。

其零件數減少了40%,重量減輕了50%,體積小了一半,轉速高、功率大、油耗小,因而引起各國重視。

從100多年的內燃機發展史中我們看到,是連續不斷的一項又一項發明,推動著內燃機技術的不斷進步。這歷史再一次印證了那句名言:「發明創造是人類社會進步的階梯。

」今後,只要人們的創造活動不終止,內燃機的發展和進步就不會停止。

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