相比于蒸汽機,内燃機結構就要複雜得多了。
不過也複雜不到哪裏去。
實際上如今蒸汽機也可以稱爲外燃機,與内燃機不同,外燃機顧名思義就是将燃燒室置于氣缸之外。
而内燃機就是将燃燒室置于氣缸之内,通過燃燒室燃燒産生熱量,帶動活塞在氣缸内做活塞運動,繼而産生,輸出動力。
當然如今内燃機還處于設計階段,要打造,測試,最後投用還有一段相當長的時間。
但如今也是時候了。
通過燃料和空氣混合,在内置燃燒室内燃燒,産生高溫高壓燃氣,燃氣膨脹帶動活塞做功,再通過連杆,曲軸等等機械設計将其輸出即可。
内燃機雖然結構要比蒸汽機要複雜,但比起蒸汽機,内燃機可以打造得更小,更方便攜帶。
如汽油機,柴油機,活塞式發動機以及噴氣式發動機,都屬于内燃機的一種。
而内燃機所使用的燃料,煤油,汽油,柴油,均可。
整個過程包括進氣,壓縮,作功和排氣四個過程。
每進行一次進氣,壓縮,作功和排氣也叫做一個工作循環。
若曲軸每轉兩圈,活塞經過四個沖程完成一個工作循環的叫做四沖程内燃機,若曲軸每轉一圈,活塞隻經過兩個沖程就完成一個工作循環的叫做二沖程内燃機。
其中進氣沖程是實現吸進新鮮空氣的過程,靠飛輪旋轉慣性的作用帶動曲軸,将活塞由上止點位置逐漸拉向下止點,這時通過配氣機構開啓進氣門,關閉排氣門,随着活塞向下移動,氣缸内的容積逐漸增大,産生真空吸力,新鮮空氣不斷地被吸進氣缸,活塞移動到下止點,即活塞移動一沖程,進氣沖程結束,進氣門關閉。
壓縮沖程是在飛輪帶動下,曲軸繼續旋轉推動活塞由下止點向上止點運動,這時進,排氣門均關閉,在活塞移動中氣缸内的容積逐漸減小,而氣體的壓力和溫度逐漸升高,至此活塞移動了第二個沖程,曲軸累計回轉了一圈,壓縮沖程結束。
作功沖程是當壓縮沖程接近終了時,進,排氣門繼續關閉,噴油器開始向氣缸内噴入霧狀燃料,在氣缸内高溫空氣的作用下,油霧很快被蒸發,并與高溫空氣混合成可燃混合氣體而迅速自行着火燃燒,放出大量熱能,使氣缸内氣體受熱發生猛烈膨脹,溫度也會升高至兩千度左右,從而産生很大的推力迫使活塞從上止點向下止點運動,并通過連杆使曲軸旋轉,從而帶動飛輪旋轉,起儲能作用,将燃油發出的熱能轉變爲曲軸旋轉的機械能。
而随着活塞向下止點運動,氣缸内氣體的壓力和溫度下降。
至活塞移動到下止點,曲軸累計回轉了一圈半,作功沖程結束。
到最後便是排氣沖程。
由飛輪帶動,曲軸繼續旋轉,活塞由下止點移向上止點,通過配氣機構開啓排氣門,氣缸中燃燒後的廢氣被向上運動的活塞擠壓,經排氣門排出氣缸,活塞到達上止點時,排氣沖程結束,排氣門關閉。
至此,活塞移動了四個沖程,曲軸累計回轉兩圈。
便完成了一次動力輸出和工作循環。
當活塞再次從上止點移向下止點時,又開始了第二個工作循環,如此周而複始,内燃機連續運轉,不斷向外輸出動力。
而在這個工和循環中曲軸回轉了兩圈,活塞經過了四個沖程,所以稱這種内燃機也被稱爲四沖程内燃機。
不過這種工作方式主要還是以柴油機爲主,四沖程的汽油機則稍有不同。
四沖程汽油機的工作過程與四沖程柴油機的工作過程類似,每一個工作循環同樣有進氣,壓縮,作功,排氣四個沖程。
其主要區别包括在進氣過程中,進入氣缸的不是純空氣,而是空氣與汽油相混合的可燃混合氣,在進氣通道上裝有化油器,空氣在進氣沖程的吸力作用下,以較高的流速流經化油器,将被吸入化油器喉管的汽油吹散和霧化,形成可燃混合氣進入氣缸。
另外汽油機吸入的混合氣是由電火花強制點火,而不是如柴油機一般壓縮自燃。
主要是因爲壓縮比較小,壓力和溫度都比較低,不足以引起自燃。
這也是爲何内燃機會分爲汽油機和柴油機的原因。
自然汽油機的動力也沒有柴油機大。
在氣缸上裝有火花塞,當活塞在壓縮沖程運行到臨近上止點時,炎花塞在高壓電的作用下産生電火花将可燃混合氣點燃。
而從柴油機和汽油機的工作過程中可以見到在工作循環中隻有一個作功沖程是活塞驅動曲軸旋轉而作功的,其它三個沖程都是爲作功沖程作準備,均需要由曲軸帶動活塞運動,要消耗一部分能量。
因此,在曲軸的一端均裝有一轉動慣量較大的飛輪。
在作功沖程驅動曲軸及飛輪旋轉,産生轉動慣量帶動在氣缸中運動的。
另外,單缸四沖程内燃機曲軸每旋轉兩圈隻有半圈作功,運轉不均勻,所以會産生較大的震動,因此在單缸機上都有尺寸較大的,重量較重的飛輪來儲存能量,保持運轉的平穩性。
當然這樣的内燃機無論是柴油機還是汽油機。
都是單缸的。
并不包括多缸四沖程内燃機。
其工作過程具有兩個或兩個以上氣缸的内燃機稱爲多缸内燃機。
若單機要求較大的功率時,采用單缸内燃機則需加大氣缸的直徑和沖程,相應的零部件都要加大尺寸,使機器相當笨重。
運動部件的運動慣量增大,難以平衡,導緻工作起來不穩定,震動較大。
因此,較大功率的内燃機,一般都不采用單缸加大缸徑的方式,而是采用較小缸徑,多缸的型式。
由于多缸内燃機的作功沖程是相互交替均勻分配的,所以多缸比單缸内燃機旋轉均勻,工作穩定。
多缸四沖程内燃機可視爲由多個單缸機共用一根曲軸和一個大機體組合而成的,每個氣缸與單缸機一樣各自完成本身的工作循環,隻是各氣缸的作功沖程相互錯開,使各缸的同一沖程按一定的工作順序排列組合。
二缸四沖程内燃機曲軸的兩個曲柄位于同一平面内,方位相反而相互錯開一百八十度。三缸四沖程内燃機曲軸的曲柄夾角互爲一百二十度。
其工作順序分爲1—2--3缸或1--3--2缸兩種方式。
三缸四沖程内燃機作功間隔是均勻的,在每一缸的作功沖程後都有六十度的間歇時間,下缸才開始作功。
不過目前對劉建來說,先發展單缸機,之後再發展多缸機不遲。
所幸如今各地動力廠,機車廠已經可以自行打造,制造機車和蒸汽機。
故而内燃機的研制完全可以交給雞籠動力廠負責。
劉建提筆瘋狂書畫着。
而相比于内燃機。
水力發電廠和長距離輸電線路,才是目前劉建最急需。