往复式发动机--中文百科全书

简述

根据车用内燃机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复式发动机也叫活塞发动机，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，也是一种将活塞的动能转化为其他机械能的机械，主要利用燃料燃烧产生的热能通过液体（如水）或气体的膨胀，从而推动活塞，将热能转化为动能的机械。

图1 往复式发动机示意图

起源

往复式发动机由于活塞在汽缸中做往复直线运动而得名。往复式发动机最早是在蒸汽机的基础上发展而来的，当时是利用加热的蒸汽推动活塞从而产生动力的，后来由于石油的利用，出现了内燃机。蒸汽机和内燃机的基本原理是相同的，现代的内燃机更加合理，製作材料更加耐磨耐高温，而且燃料加注方式也开始智慧型化。

往复式发动机最早起源于英国，当时英文翻译成汉语就是产生动力的装置，由于工业革命的发展，往复式发动机有了很大的改进，同时也被引进到很多国家。随着中国的发展和开放，往复式发动机后来慢慢的引进到中国，帮助中国的机械业产生了飞速发展。

图2 常见的往复式发动机

原理

往复式发动机一般是利用汽油、柴油或者气体燃料燃烧产生压力的。通常是一个或一个以上活塞，每个活塞都在气缸内，燃料和空气的混合物被注入其内，然后被点燃(柴油机是被压燃），产生气体膨胀，推动活塞向后运动。活塞的这种直线运动通过连桿和曲轴转换成圆周运动。

往复式发动机由以下几部分组成：（1）由于活塞运动，气缸内生产的压缩空气或预压缩的空气（或者因某些发动机类型不一样，也可能是空气燃油混合物）；（2）在气缸内的压缩空气中直接燃烧燃油，增加压缩空气所带的热能；（3）气缸中的高温高压混和气体推动活塞连桿做有用功，汽车发动机及柴油发动机全是这种发动机的代表。汽油发动机的压缩比要低一些，而气体燃烧是靠火花塞点火实现的，而柴油发动机的压缩比显然要高得多，它是靠压缩生热而燃烧的。

工作效率

往复式发动机的工作效率并不高，一般燃料的利用率很少超过40%。柴油机的效率普遍比汽油机高，但其体积也更为庞大。所以一般大型机械都使用柴油机。近年来，随着机械智慧型化水平的提高，往复式发动机的多个工作步骤得以实现计算机精确化控制，从而提高了效率，有效利用了宝贵的燃料，减少了排放。但由于其大体工作原理已经定型，在效率上难有重大突破。