引擎

引擎

发动机

引擎是发动机的核心部分,因此习惯上也常用引擎指发动机。引擎的主要部件是气缸,也是整个汽车的动力源泉。严格意义上世界上最早的引擎由一位英国科学家在公元一六八零年发明。在游戏的编写中,引擎指用于控製所有游戏功能的主程式。

  • 中文名称
    引擎
  • 外文名称
    Engine
  • 词    义
    动力之源,外来辞彙。
  • 注    音
    ㄧㄣˇ ㄑㄧㄥˊ
  • 拼    音
    yǐn qíng

产品简介

引擎习惯上也指发动机,其实,发动机是一整套动力输出设备,包括变速齿轮、引擎和传动轴等等,可见引擎只是整个发动机的一个部分,但却是整个发动机的核心部分,因此把引擎称为发动机也不为过。

对于引擎,大家都应该不陌生,引擎的主要部分就是汽缸,这裏就是整个汽车的动力源泉。汽缸的工作原理我在这裏简单介绍一下,汽缸包括缸体、进气孔、输油孔、出气孔、活塞和火花塞(汽油机)。汽缸通过进气孔和输油孔注入汽油和空气,在汽缸内充分混合,当火花塞点燃混合物后,混合物猛烈地爆炸燃烧,推动活塞向下运动,并产生动力。同时,爆炸气巨大的压力还推开单向阀的出气孔,排出废气。而后,汽缸内残余废气逐渐变冷,气压变低,汽缸外部的大气压又推动活塞向上运动,以準备进行下一次爆炸。这就是简单的原理。现也用作IT方面的术语,指经包装过的函式馆,方便别人调用,如搜寻引擎、图形引擎、物理引擎等。

引擎区别

按燃料分:可分为柴油机、汽油机和天然气机以及油电混合机等。

按实现迴圈的行程数分:

二沖程引擎:活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作迴圈;

四沖程引擎:活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作迴圈。

这两种引擎都能用各种燃料驱动(包括电油、柴油及液态石油气)。

按冷却方式分:

水冷式引擎:以水为冷却介质;

风冷式引擎:以空气为冷却介质。

按点火方式分:

压燃式引擎:利用气缸内空气被压缩后产生的高温,使燃油自燃。如柴油机。

点燃式引擎:利用火花塞发出的电火花强製点燃燃料,使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤气机。

按可燃混合气形成的方法分:

缸体外部形成混合气的引擎:燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。

缸体内部形成混合气的引擎:燃料在临近压缩终了时才喷入气缸,在气缸内与空气混合。如柴油机。

按进气方式分:

自然吸气式引擎:空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。

涡轮增压式引擎:为增大功率,在发动机上装有涡轮增压器,使进入气缸的气体预先经过压气机压缩,再进入气缸。

按气缸数目分:

单缸引擎:常用于耕耘机,割草机等。

多缸引擎:两缸以上,

按气缸的排列型式又可分为:

直列立式发动机:所有气缸排列在同一平面内。

V型发动机:气缸分别排列在两个相交为V型的平面内。

卧置发动机:两排气缸夹角为180°时又称为水準对置式或H型亦或是boxer(拳击手)型。

其它:还有X型、W型、星型等,多用于螺旋桨式飞机。

发展情况

严格来说,引擎是在公元一六八零年由一位英国科学家发明的。这是一种由火葯驱动的燃烧式引擎,并不是由电油或柴油驱动。原理和现代的引擎一样。但由于它活动得很慢,于是其它引擎便用蒸气代替了火葯。

公元一七六九年,是由一位法国人而并不是由英国的詹姆士·瓦特发明蒸气引擎的。由于蒸气引擎是用蒸气的压力直接推动来产生动力,因此能够有更高之效率。但它有一个致命的缺点,就是涡炉的刚度。这缺点使涡炉爆炸,而因此死伤不计其数。再者,那些涡炉笨重和需要长时间才能起动都是少人用它的原因。

公元一八七六年,尼古拉斯·奥吉斯·奥托在德国发明了四沖程引擎。最初,石油气是作为该引擎的燃料。但是,以石油气作为燃料的入气系统并不容易製造,跟着电油便成为该引擎的燃料。

公元一九三六年,鲁道夫·狄塞尔在德国发明了柴油引擎。不像一般使用电油的引擎,它使用直接喷注系统并使燃料和高压的空气燃烧,所以在高转时的爆震得以解决。可是,没有东西是完美的,它需要强度高的引擎缸体,所以引擎是重的。

最后,有一位德国科学家在公元一九六一年发明了转子引擎。它需要以电油作为燃料,因为它的压缩比低。

明显地,字面上说明了这是甚麽引擎,就是用两个沖程的长度完成一个迴圈。在第一个沖程,两个程式一起进行,那就是进气和压缩。在第二个沖程,另两个程式一起进行,那就是燃烧(做功)和排气。

它是一副简单的引擎,并没有排气活瓣。它拥有高的容积效率和快速提升转数,但它的扭力及马力输出变化颇大,所以它不适宜用于汽车及货车那些需要稳定的扭力及马力来应付很大的道路变化的车辆。另一不适用的原因是严格的排气限製(欧盟三及欧盟四),基于燃烧过程不够精密,因此它也不适用于其它车辆。它适用于船只,因为船只在短时间内都不会加速及停下,因此引擎转速得以维持并维持一定马力输出。它适用于电脚踏车,因为它的重量轻及有高容积效率。

引擎分类

四沖程引擎

又一次,字面上已说明了这是什麽引擎,就是四个沖程的长度完成一个迴圈。有别于二沖程引擎,它是一个沖程完成一个步骤。第一步叫做【进气沖程】,其过程是将进气阀开启,活塞下降,汽缸吸入汽油和空气的混合物。第二步叫做【压缩沖程】,这一步的过程是将进气阀关闭,活塞上升,混合物被压缩在活塞上的小空间裏。【动力沖程】是第三步,此时汽缸上的火花塞的火花会令混合物燃烧,产生的热气体膨胀,迫使活塞下降。【排气沖程】是四沖程引擎的最后一步,这时排气阀会开启,活塞上升,燃烧过的气体(废气)被排出汽缸。

相较于二沖程引擎,四沖程的结构较为复杂。它拥有活瓣及凸轮轴,至少要有进气活瓣、排气活瓣及凸轮轴各一。因为它的容积效率较低,所以两种引擎在相同扫气容积下,它会有较少之输出功率。但它有稳定的扭力及马力输出,所以它适用于道路的车辆和船只。虽然它提升转数较慢,它不能算是真的问题。其实,转数提升缓慢可以以减轻飞轮的重量、活塞的重量及曲轴的重量来解决

太空船的引擎

是太空船的十个组件之一,用来达成太空竞赛胜利之用。实际上由四部分的发射器所组成。是设计用来让太空船完成环绕星系间高重力扭曲的时空,以及通过阻隔在我们与半人马星系间浩瀚而空洞的深太空旅程。它的第一阶段是外部推进火箭,很像二十世纪后期的太空梭发射火箭,是固态燃料推进器并且在使用完毕后就抛弃。它们提供决定性的沖力带领太空船利用木星的重力来加速,并如射弹弓般的穿越天王星然后进入深太空。引擎的第二部分是太空船的太阳能板,是设计来运用太阳及木星的辐射能并收集原子微粒作为未来的燃料及物资之用。引擎的第三部份是离子引擎,它将会控製核能并聚集氢,给推进器高能量的粒子来推进太空船穿越深太空。第四部分则是外部最为显着的元件——固态氢燃料火箭,用于太空船最后阶段的旅程,让太空船进入半人马座阿尔法星的轨道。

基本分类

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机是最早的一种喷气式发动机。涡轮喷气式发动机的出口燃气直接在喷管中膨胀做功,根据使用压气机的类型还可进一步分为轴流式和离心式,根据转子的数量则又可以分为单转子和多转子型。涡轮喷气发动机是其他喷气发动机的基础。对于涡轮喷气式发动机来说,要想增大其功率,可以提高空气压缩比。也就是让燃烧产生的气体温度更高,但是如此一来,喷射出的气体的速度也会大幅提高。这部分高速气体的动能将会被浪费掉。[31]因此为了提高涡轮喷气式发动机的工作效率,产生了其他一些类型的喷气式发动机。

涡轮风扇发动机

与涡轮喷气式发动机相比,涡轮风扇式发动机多了一套低压涡轮,燃气在此处进一步膨胀做功,带动外函道风扇。外函道风扇高速运转,将一部分燃料能量转化为空气的动能。对速度要求不高的飞机如客运飞机等採用高函道比涡轮风扇发动机。而战斗机等高速飞机则使用低函道比涡轮风扇发动机。由于涡扇发动机的出口仍然包含未经燃烧的空气,因此战斗机发动机如f100等都在涡轮风扇发动机后加了一段加力燃烧室。当需要额外推力时,可向加力燃烧室内喷射燃料进一步燃烧产生动力。[32]但加力燃烧段的效率较为低下。涡轮风扇发动机比涡轮喷气式发动机空气流量大、效率高、耗油率低、噪音低。目前,干线民航客机、运输机普遍使用涡轮风扇发动机取代涡轮喷气发动机。

涡轮螺旋桨发动机

与涡轮风扇发动机较为类似,燃气膨胀做功,驱动低压涡轮带动螺旋桨转动。然而螺旋桨的转速比风扇低的多,因此需要一套减速机构将涡轮的轴功率输出至螺旋桨,同时涡轮螺旋桨发动机没有喷气机构,能量基本都用做轴功率。涡轮螺旋桨发动机的油耗比涡轮风扇发动机更低。然而由于其速度较慢,基本上只用在运输机上。

涡轮轴发动机

与涡轮螺旋桨发动机十分相近,主要区别在于更多的能量被用作轴功率的输出。多用作直升飞机的动力装置。

沖压发动机

沖压发动机没有压气装置。它利用进气道的复杂形状,将高速运动的空气压缩,再与燃料混合后燃烧。沖压发动机结构简单,推重比大。然而由于只有在一定速度下时沖压发动机才能正常工作,无法从静止状态啓动。所以要麽飞行器採用沖压发动机和其他发动机组成的混合发动机为动力,要麽飞行器由其他载具牵引,达到一定速度后再啓动沖压发动机。

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