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内燃机的原理
你好,内燃机车的工作原理是让柴油或煤气燃料在汽缸里燃烧,利用燃烧时产生的温度高和压力大的气体去推动活塞,带动车轮前进。
内燃机车和电力机车都诞生于19世纪末。内燃机车的工作原理是:让柴油或煤气燃料在汽缸里燃烧,利用燃烧时产生的温度高和压力大的气体去推动活塞,带动车轮前进。而电力机车则利用电力,通过电动使车轮转动起来。希望对你有所帮助
“内燃机”的工作原理是什么
1860年前后,有关内燃机的发明设想很多,但大都未能解决实用性的问题。这是因为当时对内燃机工作原理的研究很少,缺乏理论指导;另外,当时也缺少能在气缸内迅速燃烧的燃料。1862年,法国人德罗夏公布了他的内燃机理论。提出了提高效率和经济性能的条件:点火前要升压,燃烧后要迅速膨胀到最大膨胀比……他还提出了四冲程内燃机的工作流程:活塞下移,进燃气,活塞上移,压缩燃气;点火,燃气迅速燃烧膨胀,推动活塞下移做功;活塞上移排出废气。这是德罗夏对内燃机理论做出的贡献,可惜他没有制造出内燃机。
第一台四冲程内燃机是德国人奥托于1876年根据德罗夏的原理制造出来的,因此通常把内燃机的发明归功于奥托。
奥托(Otto,NikolausAugust1832.6.10-1891.1.26)是德国工程师。1861年,他制成了第一台煤气内燃机。3午后与兰根合作研制成改进发动机,并于1867年在巴黎博览会上获得金奖。1876年奥托制成第一台四冲程内燃机,这是第一台可以替代蒸汽机的实用内燃机。奥托内燃机结构小巧紧凑,性能稳定可靠,转速为80~150转/分,机械效率为12%~14%,重量功率比为200千克/马力。奥托内燃机通常用汽油做燃料,故也称为汽油机。1859年,美国打出了第一口油井。从此,石油工业很快发展起来,汽油和柴油逐渐成为普通商品,并成为内燃机发展的物质基础。奥托内燃机诞生以后,在17年中共制造、销售出5万多台。
内燃机的发展史也是一部不断改进和完善的技术发明史。1885年,德国人戴姆勒按奥托机原理研制出定容内燃机,利用他发明的表面汽化器形成的汽油雾为燃料,转速可达800转/分,压缩比达3:1。次年,德国人本茨(K.Benz)又发明了混合器和电点火装置,使汽油机更臻完善。到了20世纪,为适应汽车工业和飞机工业的需要,内燃机更是取得了长足的发展。
最初20年的发展课题是提高功率和降低重量功率比。采取的主要措施是提高转速、增加缸数。这一阶段内燃机的转速已达到1500转/分,由此提出的点火、起动、汽化及冷却等技术问题也逐一得到基本解决。“多缸制”是降低重量功率比的主要技术措施。先后出现的4缸、8缸直线型,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/马力,达到了飞机实用水平。法国人塞甘设计的星形排列风冷飞机发动机,至1920年其重量功率比达到1千克/马力。
20世纪30~50年代的主要研究课题是解决内燃机的“爆震障”难题,以进一步提高压缩比。压缩比是吸人气缸的混合气与压缩后混合气的体积之比,这个参数影响着内燃机的功率及机械效率。然而,当压缩比提高到4:1左右时,由压缩产生的高温使混合气无需点火就会发生剧烈的爆燃。爆燃时发动机产生剧烈冲击,影响发动机正常运转并损坏发动机。“爆震障”难题是美国通用汽车公司的米格雷和鲍义德解决的。他们在汽油中掺入少许四乙基铅,以干扰氧和汽油分子的化合过程,从而使压缩比从4:1提高到8:1,使辛烷值(也称抗爆值,评定内燃机气缸中?昆合气抗爆震性能的指标)在1920-1950年间从55提高到85,大大提高了汽油机的功率和效率。
在这个时期,还有一个研究课题是在汽油机上加装增压器。飞机在高空飞行时由于空气稀薄而供氧不足,严重阻碍了飞机的发展。20年代起,英国就出现了用空气压缩机向汽油机供气的增压设备,可使气压达到1.5个大气压。30年代末发明燃气涡轮后,用其驱动增压器,可使气压增至1.6个大气压。增压器的采用,使汽油机的重量功率比降至0.5千克/马力,功率增至3500马力,转速增至3400转/分,油耗降至0.2千克/马力·小时,而维修寿命也从20年代的200小时增至70年代的3000小时。
1956年,内燃机发展史上出现了一项革命性的新设计,这就是德国人万克尔(F.Wankel)发明的旋转活塞发动机,也称转子发动机。在万克尔转子发动机中,等边三角形的转子在特殊形状的气缸中旋转。在转子边和缸体曲线壁之间形成月牙形的燃烧室。转子的3个顶角装有弹簧和密封片,密封片与缸体内壁永远保持滑动接触和密封。燃烧室的容积随着转子的旋转而依次增大和缩小。从化油器吸人燃烧室的混合气,随着转子旋转使燃烧室缩小而被压缩,压缩到最小时火花塞点火,随即推动转子旋转使燃烧室增大……这种发动机直接使输出轴旋转,大大减小了振动,同时革除了曲轴连杆和配气机构。其零件数减少了40%,重量减轻了50%,体积小了一半,转速高、功率大、油耗小,因而引起各国重视。
从100多年的内燃机发展史中我们看到,是连续不断的一项又一项发明,推动着内燃机技术的不断进步。这历史再一次印证了那句名言:“发明创造是人类社会进步的阶梯。”今后,只要人们的创造活动不终止,内燃机的发展和进步就不会停止。
内燃机的工作原理是什么
内燃机车和电力机车都诞生于19世纪末。内燃机车的工作原理是:让柴油或煤气燃料在汽缸里燃烧,利用燃烧时产生的温度高和压力大的气体去推动活塞,带动车轮前进。而电力机车则利用电力,通过电动使车轮转动起来。
这两种机车比蒸汽机车先进多了。内燃机车可把燃料的28%用于转动车轮,这比蒸汽机车只用上7%的燃料高出了3倍,加足了油和少量水,一口气就可以跑上1000多千米。虽然内燃机车本身的造价是相同马力的蒸汽机车的2倍,可运行费用仅是蒸汽机车的40%左右,而且铁路沿线的辅助设施较少,所以总的维修费用也较低。在国外,特别是美国,几乎都采用柴油机车,并且大部分是由柴油发动机驱动发电机,用产生的电力再驱动电动机使机车行驶。采用这种传动方式的机车,叫做电传动柴油机车。在英国,伦敦与爱丁堡之间行驶的电传动柴油机车德尔奇克号,牵引1500吨的列车时速可达160千米以上。世界上柴油机车的先锋是德国,早在1937年,飞行汉堡号就已达到时速187千米的高速。在日本,由于石油要靠进口,柴油机车数量并不多。在我国,内燃机车已成为铁路运输的主力。总之,在经济性和高速化方面,柴油机车有着很大优势。
柴油机的发明者是德国人叫鲁道夫·狄塞尔。他到美国推销他发明的柴油机,美国通用电器公司一位叫兰普的技术人员,试用德国人的柴油机组装了一台电传动的内燃机车。这是世界上第一台用柴油机作动力的机车,是内燃机车电传动原理的第一次应用,是现代内燃机车的鼻祖。内燃机车虽然有不少优点,但目前内燃机的单机功率还不如电力机车的电机功率大。如果铁路要翻山越岭,有些路段坡度较大,这时内燃机车就有些“力不从心”,要改用电力机车了。我国的宝成铁路,经过秦岭的一段路山势陡险,行驶的就是由我国自制的电力机车。
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