引擎 -發動機

引擎

發動機
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引擎是發動機的核心部分,因此習慣上也常用引擎指發動機。引擎的主要部件是氣缸,也是整個汽車的動力源泉。嚴格意義上世界上最早的引擎由一位英國科學家在公元一六八零年發明。在遊戲的編寫中,引擎指用于控製所有遊戲功能的主程式。

  • 中文名稱
    引擎
  • 外文名稱
    Engine
  • 詞    義
    動力之源,外來辭彙。
  • 註    音
    ㄧㄣˇ ㄑㄧㄥˊ
  • 拼    音
    yǐn qíng 

產品簡介

引擎習慣上也指發動機,其實,發動機是一整套動力輸出設備,包括變速齒輪、引擎和傳動軸等等,可見引擎隻是整個發動機的一個部分,但卻是整個發動機的核心部分,因此把引擎稱為發動機也不為過。

對于引擎,大家都應該不陌生,引擎的主要部分就是汽缸,這裏就是整個汽車的動力源泉。汽缸的工作原理我在這裏簡單介紹一下,汽缸包括缸體、進氣孔、輸油孔、出氣孔、活塞和火花塞(汽油機)。汽缸通過進氣孔和輸油孔註入汽油和空氣,在汽缸內充分混合,當火花塞點燃混合物後,混合物猛烈地爆炸燃燒,推動活塞向下運動,並產生動力。同時,爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥的出氣孔,排出廢氣。而後,汽缸內殘餘廢氣逐漸變冷,氣壓變低,汽缸外部的大氣壓又推動活塞向上運動,以準備進行下一次爆炸。這就是簡單的原理。現也用作IT方面的術語,指經包裝過的函式館,方便別人調用,如搜尋引擎、圖形引擎、物理引擎等。

引擎區別

按燃料分:可分為柴油機、汽油機和天然氣機以及油電混合機等。

按實現迴圈的行程數分

二沖程引擎:活塞移動兩個行程或曲軸轉一圈氣缸內完成一個工作迴圈;

四沖程引擎:活塞移動四個行程或曲軸轉兩圈氣缸內完成一個工作迴圈。

這兩種引擎都能用各種燃料驅動(包括電油、柴油及液態石油氣)。

按冷卻方式分

水冷式引擎:以水為冷卻介質;

風冷式引擎:以空氣為冷卻介質。

按點火方式分

壓燃式引擎:利用氣缸內空氣被壓縮後產生的高溫,使燃油自燃。如柴油機。

點燃式引擎:利用火花塞發出的電火花強製點燃燃料,使燃料強行著火燃燒。如汽油機、煤氣機。

按可燃混合氣形成的方法分:

缸體外部形成混合氣的引擎:燃料和空氣在外先混合然後進入氣缸。如使用化油器的汽油機。

缸體內部形成混合氣的引擎:燃料在臨近壓縮終了時才噴入氣缸,在氣缸內與空氣混合。如柴油機。

按進氣方式分

自然吸氣式引擎:空氣靠活塞的抽吸作用進入氣缸內。

渦輪增壓式引擎:為增大功率,在發動機上裝有渦輪增壓器,使進入氣缸的氣體預先經過壓氣機壓縮,再進入氣缸。

按氣缸數目分

單缸引擎:常用于耕耘機,割草機等。

多缸引擎:兩缸以上,

按氣缸的排列型式又可分為:

直列立式發動機:所有氣缸排列在同一平面內。

V型發動機:氣缸分別排列在兩個相交為V型的平面內。

臥置發動機:兩排氣缸夾角為180°時又稱為水準對置式或H型亦或是boxer(拳擊手)型。

其它:還有X型、W型、星型等,多用于螺旋槳式飛機。

發展情況

嚴格來說,引擎是在公元一六八零年由一位英國科學家發明的。這是一種由火葯驅動的燃燒式引擎,並不是由電油或柴油驅動。原理和現代的引擎一樣。但由于它活動得很慢,于是其它引擎便用蒸氣代替了火葯。

公元一七六九年,是由一位法國人而並不是由英國的詹姆士·瓦特發明蒸氣引擎的。由于蒸氣引擎是用蒸氣的壓力直接推動來產生動力,因此能夠有更高之效率。但它有一個致命的缺點,就是渦爐的剛度。這缺點使渦爐爆炸,而因此死傷不計其數。再者,那些渦爐笨重和需要長時間才能起動都是少人用它的原因。

公元一八七六年,尼古拉斯·奧吉斯·奧托在德國發明了四沖程引擎。最初,石油氣是作為該引擎的燃料。但是,以石油氣作為燃料的入氣系統並不容易製造,跟著電油便成為該引擎的燃料。

公元一九三六年,魯道夫·狄塞爾在德國發明了柴油引擎。不像一般使用電油的引擎,它使用直接噴註系統並使燃料和高壓的空氣燃燒,所以在高轉時的爆震得以解決。可是,沒有東西是完美的,它需要強度高的引擎缸體,所以引擎是重的。

最後,有一位德國科學家在公元一九六一年發明了轉子引擎。它需要以電油作為燃料,因為它的壓縮比低。

明顯地,字面上說明了這是甚麽引擎,就是用兩個沖程的長度完成一個迴圈。在第一個沖程,兩個程式一起進行,那就是進氣和壓縮。在第二個沖程,另兩個程式一起進行,那就是燃燒(做功)和排氣。

它是一副簡單的引擎,並沒有排氣活瓣。它擁有高的容積效率和快速提升轉數,但它的扭力及馬力輸出變化頗大,所以它不適宜用于汽車及貨車那些需要穩定的扭力及馬力來應付很大的道路變化的車輛。另一不適用的原因是嚴格的排氣限製(歐盟三及歐盟四),基于燃燒過程不夠精密,因此它也不適用于其它車輛。它適用于船隻,因為船隻在短時間內都不會加速及停下,因此引擎轉速得以維持並維持一定馬力輸出。它適用于電腳踏車,因為它的重量輕及有高容積效率。

引擎分類

四沖程引擎

又一次,字面上已說明了這是什麽引擎,就是四個沖程的長度完成一個迴圈。有別于二沖程引擎,它是一個沖程完成一個步驟。第一步叫做【進氣沖程】,其過程是將進氣閥開啟,活塞下降,汽缸吸入汽油和空氣的混合物。第二步叫做【壓縮沖程】,這一步的過程是將進氣閥關閉,活塞上升,混合物被壓縮在活塞上的小空間裏。【動力沖程】是第三步,此時汽缸上的火花塞的火花會令混合物燃燒,產生的熱氣體膨脹,迫使活塞下降。【排氣沖程】是四沖程引擎的最後一步,這時排氣閥會開啟,活塞上升,燃燒過的氣體(廢氣)被排出汽缸。

引擎

相較于二沖程引擎,四沖程的結構較為復雜。它擁有活瓣及凸輪軸,至少要有進氣活瓣、排氣活瓣及凸輪軸各一。因為它的容積效率較低,所以兩種引擎在相同掃氣容積下,它會有較少之輸出功率。但它有穩定的扭力及馬力輸出,所以它適用于道路的車輛和船隻。雖然它提升轉數較慢,它不能算是真的問題。其實,轉數提升緩慢可以以減輕飛輪的重量、活塞的重量及曲軸的重量來解決

太空船的引擎

是太空船的十個組件之一,用來達成太空競賽勝利之用。實際上由四部分的發射器所組成。是設計用來讓太空船完成環繞星系間高重力扭曲的時空,以及通過阻隔在我們與半人馬星系間浩瀚而空洞的深太空旅程。它的第一階段是外部推進火箭,很像二十世紀後期的太空梭發射火箭,是固態燃料推進器並且在使用完畢後就拋棄。它們提供決定性的沖力帶領太空船利用木星的重力來加速,並如射彈弓般的穿越天王星然後進入深太空。引擎的第二部分是太空船的太陽能板,是設計來運用太陽及木星的輻射能並收集原子微粒作為未來的燃料及物資之用。引擎的第三部份是離子引擎,它將會控製核能並聚集氫,給推進器高能量的粒子來推進太空船穿越深太空。第四部分則是外部最為顯著的元件——固態氫燃料火箭,用于太空船最後階段的旅程,讓太空船進入半人馬座阿爾法星的軌道。

基本分類

渦輪噴氣發動機

渦輪噴氣發動機是最早的一種噴氣式發動機。渦輪噴氣式發動機的出口燃氣直接在噴管中膨脹做功,根據使用壓氣機的類型還可進一步分為軸流式和離心式,根據轉子的數量則又可以分為單轉子和多轉子型。渦輪噴氣發動機是其他噴氣發動機的基礎。對于渦輪噴氣式發動機來說,要想增大其功率,可以提高空氣壓縮比。也就是讓燃燒產生的氣體溫度更高,但是如此一來,噴射出的氣體的速度也會大幅提高。這部分高速氣體的動能將會被浪費掉。[31]因此為了提高渦輪噴氣式發動機的工作效率,產生了其他一些類型的噴氣式發動機。

渦輪風扇發動機

與渦輪噴氣式發動機相比,渦輪風扇式發動機多了一套低壓渦輪,燃氣在此處進一步膨脹做功,帶動外函道風扇。外函道風扇高速運轉,將一部分燃料能量轉化為空氣的動能。對速度要求不高的飛機如客運飛機等採用高函道比渦輪風扇發動機。而戰鬥機等高速飛機則使用低函道比渦輪風扇發動機。由于渦扇發動機的出口仍然包含未經燃燒的空氣,因此戰鬥機發動機如f100等都在渦輪風扇發動機後加了一段加力燃燒室。當需要額外推力時,可向加力燃燒室內噴射燃料進一步燃燒產生動力。[32]但加力燃燒段的效率較為低下。渦輪風扇發動機比渦輪噴氣式發動機空氣流量大、效率高、耗油率低、噪音低。目前,幹線民航客機、運輸機普遍使用渦輪風扇發動機取代渦輪噴氣發動機。

渦輪螺旋槳發動機

與渦輪風扇發動機較為類似,燃氣膨脹做功,驅動低壓渦輪帶動螺旋槳轉動。然而螺旋槳的轉速比風扇低的多,因此需要一套減速機構將渦輪的軸功率輸出至螺旋槳,同時渦輪螺旋槳發動機沒有噴氣機構,能量基本都用做軸功率。渦輪螺旋槳發動機的油耗比渦輪風扇發動機更低。然而由于其速度較慢,基本上隻用在運輸機上。

渦輪軸發動機

與渦輪螺旋槳發動機十分相近,主要區別在于更多的能量被用作軸功率的輸出。多用作直升飛機的動力裝置。

沖壓發動機

沖壓發動機沒有壓氣裝置。它利用進氣道的復雜形狀,將高速運動的空氣壓縮,再與燃料混合後燃燒。沖壓發動機結構簡單,推重比大。然而由于隻有在一定速度下時沖壓發動機才能正常工作,無法從靜止狀態啓動。所以要麽飛行器採用沖壓發動機和其他發動機組成的混合發動機為動力,要麽飛行器由其他載具牽引,達到一定速度後再啓動沖壓發動機。

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