【正文】 內 燃 機 任何通過燃料在氣缸中燃燒，使燃油的化學能轉化為機械能，從而獲得動力的引擎都成為內燃機。最常見的內燃機有四種：奧托循環(huán)式發(fā)動機，柴油機，轉子發(fā)動機和煤氣機。根據這四種發(fā)動機的優(yōu)點，把它們應用于不同的工況。奧托循環(huán)式發(fā)動機，是根據其發(fā)明者，德國機械師尼古拉斯 .奧格事特 .奧托的名字來命名的。是飛機上很常見的一種發(fā)動機；而柴油機是由法籍德國工程師 Rudolf Christian Karl Diesel 命名的。它是一種用柴油作為燃料的先進的發(fā)動機。普遍用在電子控機械 、 戰(zhàn)斗機 、 公共汽車 、貨車以及一些小車上。 奧托式 發(fā)動機和柴油機的工作方式都是二沖程或者四沖程 。 奧托式發(fā)動機和柴油機的基本構造都是一樣的。壓縮燃燒室是由一個一段由缸蓋另一端由活塞之間的空間所形成。活塞的上下運動使得氣缸與活塞間的空間發(fā)生大小變化，從而改變壓縮空間的大小。 活塞與曲軸之間通過連桿相互連接。曲軸將活塞的運動轉化成旋轉式的運動。 多氣缸式發(fā)動機的曲軸 ， 在每一個氣缸處都會多一 個稱為曲拐的結構部分。 這樣每個氣缸的動力才能很好的傳遞給曲軸，是曲軸的轉動平穩(wěn)。曲軸上接有飛輪并有平衡坑。這樣能夠使曲軸運動的慣性最小化，達到平衡的目的。不同的發(fā)動機會有一個到二十四個 等的 氣缸。 內燃機的燃料供給系統(tǒng)又油箱 、 油泵 、 和分油管以及使液體燃料霧化的 機構組成。在奧托式發(fā)動機上，并不是靠化油器來進行燃油霧化的，而是利用燃油的直接噴入，一直到現(xiàn)在都是如此。在大多數(shù)發(fā)動機上， 燃料 都是通過化油器霧化 后通過壓氣機 進入 進氣 管道 。在部分發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中，也會用到類似的裝置來通過利用廢氣的能量對進氣充量進行壓縮。 燃料平均分配給各個汽缸，而廢氣則通過 排氣門排出。進排氣門的開閉都是通過凸輪軸的轉動從而牽動氣門彈簧作用到挺桿，在正確的時間是氣門開閉。 在上世紀 80 年代，缸內直噴技術開始用于內燃機領域，從很大程度上代替了傳統(tǒng)的燃油與空氣相混合的技術。在有直噴裝置的發(fā)動機上，燃料會通過噴射系統(tǒng) 在正確的時刻 噴入汽缸或者進氣管 。這樣燃料就會在汽缸里混合，這比化油器混合更充分，污染更小。 所有的發(fā)動機上，火花塞的位置都必須適宜。 比如奧托式發(fā)動機的點火系統(tǒng) 包括低壓電源， 即具有變壓性質的 初級線圈 ，從而 導出直流電。 電流會被一個機械式的定時 調節(jié)器在一秒鐘內方向發(fā)生多次變化。初級線圈中電流的擾動會產生脈沖，從而會在次級線圈中產生高壓電流。這個高壓電流會被分電器分配到各個汽缸，件叫做火花 ，一個安裝在汽缸頂部被叫做火花塞的零件。在火花塞末端的兩極間有一個間隙，高壓電流會擊穿這個點火間隙，從而點燃汽缸中的混合氣體。 由于燃燒室的溫度太高，所有的發(fā)動機都必須有相應的冷卻系統(tǒng)。一些飛機、汽車、和船只上的舷外發(fā)動機采用風冷。這些采用風冷的發(fā)動機都必須有很多散熱片，一邊有較大的散熱面積，從而很好的帶走汽缸的熱量。 除此之外的還有水冷系統(tǒng)，它是在發(fā)動機的汽缸中設 有水套來達到冷卻的目的。在汽車上，冷卻液借助水泵的壓力在水套中流動，帶走熱量。還有一些汽車是利用風冷，海上船只則是用海水作為冷卻的介質。 與蒸汽機和渦輪機不同，內燃機在發(fā)動時并不會產生轉矩，并且扭矩的輸出必須要靠曲軸的轉動才行。汽車發(fā)動機的啟動要靠一個與曲軸箱嚙合的摩擦片，通過摩擦片的分離才能向外輸出力矩。 小型的發(fā)動機有時需要手動的進行多次使離合器的松脫才能發(fā)動。有時候在大型發(fā)動機上，會有慣性啟動裝置，或者是借助手工輸入力矩知道驅動能量能使曲軸轉動。 一邊帶動增壓器工作，來增加發(fā)動機的功率。一般，慣性啟動裝置 和爆炸性質的裝置都是在飛機上采用的。 普通的奧托式發(fā)動機都是四沖程，也就是說，每一個工作循環(huán)中，活塞會有四個行程，兩個離缸蓋最近，另外兩個離缸蓋距離最遠。在第一個行程時，活塞遠離缸蓋，同時進氣門打開?；钊谶@個過程中的運動，使得燃料和空氣進入燃燒室混合。 接著的行程，就是將混合后的氣體壓縮到燃燒室里。當活塞上行到最高點時，燃燒室的體積達到最小，火花塞就會點燃混合氣體，燃燒產生的膨脹壓力會作用在活塞上，使活塞遠離缸蓋，這就是第三個行程。在最后一個行程中，排氣門打開，活塞的上行會對燃燒后的氣體進行擠壓，是廢氣排出 燃燒室，做好下一循環(huán)的準備。 發(fā)動機的效率會受到很多因素的限制，例如 冷卻損失以及摩擦損失。通常，發(fā)動機的效率是由其壓縮比決定的?，F(xiàn)在發(fā)動機的壓縮比一般在 810 之間。更高的壓縮比可以達到 15，效率的提高也可以通過采用辛烷值較高的燃料來實現(xiàn)?，F(xiàn)在，好的發(fā)動機的效率在 20％ 25％，也就是說，只有這部分能量真正用于產生機械能量。 理論上，柴油周期相比奧托循環(huán)的區(qū)別在于，它的壓縮過程是等容、等壓的。大多數(shù)柴油機都是采用四沖程，但卻與奧托式四沖程不一樣。首先，在進氣時，活塞向下運動，并通過進氣門將空氣吸進燃燒 室。其次，在壓縮時，活塞將空氣壓縮到比先前小很多倍的體積，并在這個過程中使空氣的溫度達到 440℃（等同于華氏 820℉）。在壓縮結束的時候，蒸發(fā)的燃油被噴入汽缸，由于汽缸中的氣體高溫作用而立即燃燒。 一些發(fā)動機上設有電子噴射輔助系統(tǒng)，在發(fā)動機發(fā)動直到加熱完成期間進行燃油噴射。這樣的壓縮過程為活塞進行第三個沖程提供強大的動力。第四個沖程跟奧托式四沖程發(fā)動機一樣，都是排氣過程。 柴油機的效率，跟一般的奧托式發(fā)動機是 受同 樣的 因素所影響的 ， 但是稍好于奧托式發(fā)動機。事實上，現(xiàn)在發(fā)動機中，基本的效率都不會超過 40％。事實上 ，柴油機的曲軸轉速的 100— 750 轉每分鐘，這等同于奧托式發(fā)動機的2500— 5000 轉每分鐘。但是也有一些柴油機的轉速達到了 2021 轉每分鐘。因為柴油機的壓縮比高達 14 或者 15，這使得它們的體積較奧托式大，這個缺點正體現(xiàn)出柴油機的到效率和高燃油 經濟 特性。 好的設計一般采用奧托式循環(huán)或者二沖程的方式來代替四沖程的方式。因為同樣體積的發(fā)動機，二沖程的效率是四沖程的兩倍。 二沖程的有點在于，縮短了燃料壓縮的時間，并且減少了燃料的浪費以及用半個沖程完成了四沖程發(fā)動機的一個壓縮沖程。 在最簡單的二沖程發(fā)動機上，排氣門被廢氣管代替了。 在二沖程循環(huán)中，燃料和空氣的混合氣體在活塞在汽缸中下行時進入曲軸箱。緊接著，燃料開始壓縮，并在活塞到達上至點是點燃。這是活塞在燃氣壓力的作用下下行，廢棄就會從排氣口由汽缸內向外排出去。 上世紀 50 年代，德國機械師菲利克斯 .王科爾開發(fā)了一種新型的發(fā)動機。在這種發(fā)動機上，活塞和汽缸被一個在橢圓形燃燒室里旋轉的三角轉子所代替。 混合燃料通過進氣口進入，然后分流到有轉子表面與端面形成的燃燒室里。 混合氣體通過轉子的旋轉得到壓縮，最后被火花塞點燃。然后，廢棄就會隨著轉子的運動從排氣口排出。循環(huán)過程中，轉子 的旋轉一周，會出有三個沖程，而且在轉子的正反兩面產生壓力。正因為轉子發(fā)動機與柴油機相比，結構緊湊、質量輕，因而在汽車發(fā)動機中作用很大。另外，它簡單的結構使得生產成本低， 冷卻系統(tǒng)質量輕，另外它的重心低，使得他的安全性得到了增加。在上世紀 70 年代初期，一條轉子發(fā)動機的生產線在日本落成。很多美國的汽車制造商都很看好這個項目。但是，由于轉子發(fā)動機的低燃料經濟性很高污染性，最后沒能得到繼續(xù)的發(fā)展。日本的汽車制造商 — 馬自達，繼續(xù)了改善轉子發(fā)動機燃油經濟