往复式发动机
往复式发动机(英语:reciprocating engine)亦称活塞发动机(piston engine),是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。
最常用的往复式发动机是利用汽油或者柴油燃料产生压力的。通常都不止一个活塞,每个活塞都在气缸内,透过进气口的气孔开启使燃料-空气混合物被注入其内,当活塞上升到上止点时再借由火花塞将其点燃。 热气膨胀,推动活塞向后运动。活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。这种发动机经常被通称为内燃机,尽管内燃机并不必须包括活塞。[1] [2]
历史
往复式发动机现今仍为陆地上交通工具,如汽车、机车、非电气化火车等所主要使用的内燃发动机。
早期的飞机常使用的星型发动机也是往复式发动机,但现今大多数飞机已改用涡轮发动机。
性能指标
排量
排量就是气缸容积。
排量越大意味着能吸入更多的油气混合燃气,单次做功时的爆炸能量就更大。
公式:气缸半径2*圆周率*行程长度*缸数
例如:四缸发动机的缸(直)径80毫米,行程90毫米,那么其排量是:
40(半径)2 * 3.14 * 90(行程)* 4(缸数)=452160毫米3 * 4=1.8L
行程
行程是活塞运动时上止点和下止点的距离。
行程越大,连杆的运动幅度也就越大,因此曲轴销到曲轴中心的距离(曲轴臂长度)越大。即:行程越大,则曲轴的力臂越长,发动机输出的扭矩越大但转速越低。
曲轴旋转一周,长行程发动机活塞往复运动的距离比短行程发动机活塞更远,因此需时间更长,即曲轴转速相对更低。这造成在单位时间内发动机的做工冲程(油气混合后爆炸)的次数低,所以发动机的功率会更低。
行程相对较短的发动机注重高转速大功率,而长行程发动机侧重输出更大扭矩。
气缸排列型式
面对不同的排量与载具的容量和性能要求,活塞发动机已有研发多种气缸排列形式。
- 水平对卧发动机(Boxer/Flat engine)
- H型发动机(H engine)
- 直列型发动机(Inline/Straight engine)
- 三角型发动机(Napier Deltic engine)
- 对置活塞发动机(Opposed-piston engine)
- 星型发动机(Radial engine)
- 单气缸发动机(Single-cylinder engine)
- 分离式单气缸发动机(Split-single engine)
- U型发动机(U engine)
- V型发动机(V engine)
- W型发动机(W engine)
- X型发动机(X engine)
注释
- ^ Thermodynamics: An Engineering Approach by Yunus A. Cengal and Michael A. Boles
- ^ 汽車學原理與實務(第二版). [2021-12-17]. (原始内容存档于2021-12-17).
外部链接
- Combustion video (页面存档备份,存于互联网档案馆) - in-cylinder combustion in a optically accessible, 2-stroke engine
- HowStuffWorks: How Car Engines Work (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Reciprocating Engines (页面存档备份,存于互联网档案馆) at Infoplease.
- Piston Engines at the US Centennial of Flight Commission.