內燃機都有哪些分類?
內燃機的分類:
1、往復活塞式內燃機
汽車上最常見的汽油機與柴油機都屬於往復活塞式內燃機。氣缸的內空氣與燃料的混合氣燃燒後,高壓氣體推動曲柄連桿機構產生扭矩,通過曲軸對外做功,即燃料的化學能最終轉化為曲軸旋轉的動能。汽油機壹般是點燃式發動機,燃料與空氣的混合氣體在壓縮行程的末端被火花塞點燃,隨即發生爆炸並推動活塞作往復運動;而柴油機也叫壓燃式發動機,燃料壹般被噴入氣缸並發生自燃,自燃後的混合氣體也因膨脹而推動了活塞。除了點燃和壓燃這兩種主要方式外,還有復合式燃燒過程,兼具點燃與壓燃式內燃機的特點。
往復活塞式內燃機的工作周期被分為進氣、壓縮、做功、排氣***四個過程。通過進氣與排氣,將燃料與工作介質進行更換,而做功行程則是將熱能轉化為機械能。通過四個沖程(即活塞從氣缸的壹端移動向另壹端)完成循環的被稱作四沖程循環,汽車發動機多采用這種形式。只需兩個沖程即完成壹次循環的被稱作二沖程循環,在較小功率的發動機如摩托車發動機上較為常見,另外還有NEVIS(NEVIS)等方式。
2、轉子發動機
轉子發動機是壹種特殊的活塞式發動機,與往復式發動機的最大區別在於,使用轉子活塞驅動的偏心機構代替了曲柄連桿機構。從側面看,轉子是壹個具有凸出弧邊的三角形,氣缸的內壁是余擺線(Trochoid),當轉子旋轉時,轉子的三個頂點沿汽缸壁形成了三個相互分隔的燃燒室,偏心機構使得每個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產生的效果類似。轉子每工作壹圈,每個燃燒室都能各自完成壹次燃燒的循環過程。這種發動機在汽車、摩托車、飛機上有少量使用。
3、燃氣渦輪發動機
燃氣渦輪發動機是壹種連續燃燒的內燃機,其循環的各個狀態的改變發生在空間互相分隔的部件中(壓縮機、燃燒室、渦輪機),彼此通過導流部件相連,燃料的供給、燃燒、更換等過程都是持續的。空氣首先由壓縮機加壓,接著進入燃燒室,燃料同時也被噴入燃燒室,兩者混合燃燒,形成的高溫高壓氣體會推動渦輪,壹部分能量用以繼續驅動壓縮機,另壹部分則用以對外做功。燃料的化學能最終以渦輪旋轉(旋轉動能)的形式被加以利用,剩余的氣體則被當作廢氣排出。這種發動機在船舶上有廣泛使用。
4、噴氣發動機
大多數的噴氣發動機都是內燃機,其燃燒過程也是連續的。壹般在噴氣發動機中,燃燒產生的高壓氣流向外噴射,依據牛頓第三定律產生的反作用力形成推力,如此在理論上即使位於真空的環境中也能夠產生推力,不過也有壹些例外,比如渦輪風扇發動機中的壹部分氣流並未經過燃燒,使這種發動機兼具渦輪噴氣發動機與渦輪螺旋槳發動機的特點。大部分內燃機是使高溫氣體推動機械裝置旋轉的形式對外作功,即能量最後以旋轉動能的方式呈現,而在許多噴氣發動機中,可對外作功的能量以高溫氣體的動能為最終表現形式。噴氣發動機的種類繁多,在飛機上有廣泛使用。
內燃機能量轉化原理:
作為熱機的壹種,內燃機的能量來源是燃料燃燒產生的熱,即物質蘊含的化學能先要轉化為熱能,再成為機械能。液體通過相態的變化(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使用。內燃機的工作介質多為燃料與空氣混合燃燒產生的氣體,在受熱膨脹後,壓力增大,高溫高速的氣體再通過壹定的機械裝置對外做工。對於內燃機而言,工作介質必須更換(開式循環),即排放燃燒過的氣體,進入新鮮氣體。