什么是不同类型的引擎?[注释& PDF]

你好!在这篇文章中，我们将学习所有的不同类型的发动机在细节。这篇文章的PDF你可以在最后下载。

什么是引擎?

从燃料中获取能量并将其转化为运动的机器或运动系统称为发动机．发动机的输入是任何种类的燃料(汽油、柴油、煤、压缩天然气等)，输出是我们在处理燃料后得到的结果运动。

我们可以说发动机是任何汽车系统的心脏，它为整个汽车提供动力。可以说，发动机已经成为我们日常生活中的必需品。

汽车发动机在我们的日常生活中起着极其重要的作用。它使交通变得非常容易，从而连接了全球各地的人们。

现在我们来看看不同类型的发动机的分类。

的发动机的类型取决于以下不同的因素使用的燃料类型冲程数点火系统气缸循环运行次数冷却类型阀门和气缸的布置等等。我们将逐一详细研究。

不同类型的引擎:

主要有两种类型的引擎:

外燃式发动机
内燃机

外燃发动机:

1816年，一位名叫罗伯特·斯特灵的苏格兰工程师首次发现了外燃发动机，因此这种发动机有时也被称为斯特灵发动机。

罗伯特的公司从1818年到1922年制造了这些发动机。外燃发动机因其容量大、输出功率大而广泛应用于机车。

但随着时间的推移，外燃发动机变得过时了，因为运行这样的发动机需要付出很多努力。

顾名思义，在外燃式发动机中，燃料在燃烧室中单独燃烧，热量用于提高工作气体的温度。

外燃发动机结构:

的外燃发动机的基本结构只包括三种不同的结构．

燃烧室
锅炉和
活塞缸布置

燃烧室:

外燃式发动机的燃烧室负责提供热量。燃烧室中燃烧的燃料可以手动或自动完成。

所使用的燃料可以是不同类型的，但一般来说，外燃发动机使用煤作为燃料，因为它燃烧的时间很长。虽然这是一项艰巨而费时的工作。

锅炉:

锅炉是外燃发动机中储存工作流体(通常是水)的区域。锅炉由燃烧室加热，燃烧室将锅炉内的水转化为蒸汽。锅炉的主要功能是把水转化为蒸汽。

活塞缸布置:

活塞-汽缸装置用于为整个车辆提供运动。活塞根据汽缸内的蒸汽供应作往复运动。

然后活塞连接到曲柄机构，在那里往复运动变成旋转运动。

外燃发动机的工作：

首先，操作者在发动机的燃烧室里点燃一些炸药。
操作人员必须等待水达到沸点。
一旦水达到沸点，活塞气缸内的压力就会开始积聚，司机就会启动发动机。
这导致了火车头的运动。

为什么外燃发动机失败了?

随着技术的发展，外燃发动机无法生存的原因有很多。

这些发动机产生很大的噪音，导致噪音污染的增加。
它还会排放大量的废气，造成空气污染。
它还消耗大量燃料，而且体积大。
另一个缺点是引擎启动需要时间。

内燃机:

燃料在活塞-汽缸结构内燃烧的发动机称为内燃机。IC发动机取代了旧的外燃发动机，因为它体积小，经济，产生的噪音和空气污染少。IC发动机适用于除机车外的任何汽车。

内燃机的历史：

内燃机的历史相当悠久。第一个获得专利的内燃机是由罗伯特·斯特里特在1794年完成的，这是第一个使用液体燃料的发动机。约翰·史蒂文斯在1798年制造了第一台美国发动机。

德里瓦斯在1808年制造了第一辆内燃机汽车原型。1872年，乔治·巴里顿研制出了第一台商用液体燃料内燃机。

现在我们来看看各种类型的内燃机取决于不同的参数．

# 1。根据笔画的数量:

发动机可以根据活塞从发动机上止点到下止点运动的冲程数进行分类。根据冲程的数量有两种类型的发动机。

四冲程发动机
二冲程发动机

四冲程引擎：

四冲程发动机在四个冲程中完成一个循环，即吸气、压缩、动力和排气冲程。它是现代使用最广泛的发动机。大多数车辆使用四冲程发动机。

四冲程发动机的构造：

下图是四冲程发动机的基本原理图。

四冲程发动机由一个进口阀组成，以控制燃料的进口。有一个排气阀，用于排出废气。
发动机由活塞-汽缸结构组成。活塞通过连杆连接到曲轴上。
上止点和下止点分别表示上死点和下死点。
上止点和下止点之间的距离称为发动机的一冲程。
排气歧管和进气歧管分别是电荷进入和废气排出的途径。

下面将解释四冲程发动机的不同冲程。

吸气冲程:

吸气冲程是四冲程发动机的第一冲程。活塞从上止点移动到下止点，产生吸力或真空。此时，发动机的进气门打开，让充注(空气和燃料的混合物)进入气缸。

当活塞向下止点移动时，气缸内充满了装药。吸程是用来让电荷进入气缸。

压缩行程:

一旦吸气行程在下止点结束，就开始压缩行程。活塞向下止点移动，压缩电荷。通过压缩，它们使流体的体积减小，压力增加。

这就导致能量储存在电荷中。当活塞到达上止点时，压缩行程结束。

动力冲程:

大力泳姿是第三种，也是最重要的泳姿。顾名思义，这种冲程为车辆提供动力。它也被称为工作冲程。

当活塞在上止点时，动力冲程开始。燃料点燃，并推动活塞回BDC与高的力量。燃烧的燃料给活塞提供能量。当活塞到达下止点时，动力行程结束。

排气行程:

排气冲程是四冲程发动机的最后一个冲程。当燃料燃烧时，它会以富含碳的气体的形式产生一些排放物。

这些气体需要从气瓶中取出。因此活塞从下止点移动到上止点，将废气推出排气阀。此时排气阀保持打开状态。

二冲程发动机:

以2冲程完成循环的发动机称为双向冲程发动机。这些类型的发动机被用于老式车辆，如雅马哈RX-100，本田动能，巴贾吉Chetak等。2冲程发动机的每一个循环都没有动力。

二冲程发动机的构造：

下图是二冲程发动机的基本原理图。

在二冲程发动机中，没有排气和进口阀门，而是有排气和进口端口。这些端口是由活塞本身的运动控制的。
活塞通过与四冲程发动机类似的连杆连接到曲柄上。
二冲程发动机设有一个传输端口，将燃料从曲轴箱传输到活塞上方的体积。
活塞还设有偏转板，该偏转板通过偏转废气的路径来帮助废气的排放。

二冲程发动机涉及的两个冲程分别是:

第一次中风：

在第一次冲程中，活塞处于上止点，进气口是打开的。电荷从入口进入气缸，进入曲轴箱。当活塞从上止点向下移动到下止点时，活塞盖住进气口，揭开排气口。

这发生在第一次中风的80%左右。在这个时候，曲柄机构推动燃料从曲轴箱到传输端口。

因此，在第一次冲程中，燃料进入，废气排出，燃料到达转运端口。

第二个行程:

在第二冲程中，活塞位于下止点。这将电荷推向燃烧区域。通过发动机的排气口会有少量的电荷损失。发动机开始由下止点向上止点移动。

这推动电荷，电荷产生压力。然后燃料被点燃，储存在燃料中的能量被释放出来。能量的释放导致了二冲程发动机的动力冲程。这个过程还在继续。

二冲程和四冲程发动机的比较：

老不．	描述	二冲程发动机	四冲程发动机
1.	周期完成	活塞完成两次冲程，循环就完成了。	活塞完成四次冲程后，循环完成。
2.	动力冲程	每一次革命	每两圈
3.	重量	光	重
4.	阀门	在这进气阀和排气阀目前是由凸轮机构操作	在这个端口是存在的，打开和关闭由活塞运动
5.	飞轮尺寸	采用较轻的飞轮，因为产生的转弯力矩均匀	由于转弯力矩不均匀，采用了重型飞轮
6.	噪音水平	高	少
7.	成本	更便宜的	更昂贵的
8.	输出	由于新鲜电荷与燃烧的气体混合，输出较少	进气新风充气量最大，排气完全燃烧，比二冲程输出更多
9.	燃料消耗	更多的燃料消耗	减少燃料消耗
10.	润滑	消耗更多润滑油	消耗较少的润滑油

二冲程发动机与四冲程发动机

# 2。发动机根据运行周期:

发动机基于三种空气标准循环。空气标准循环是闭合循环，其中工作流体是重新组装实际开式循环的空气。

奥托循环
柴油循环及
双循环

在处理空气标准循环之前有一些假设。

气缸中的工作流体是空气。
由于空气表现得像理想气体，所以在任何温度下比热都是恒定的。
介质的质量是恒定的。
摩擦被忽略了，无意识的热损失也被忽略了。
添加到介质中的热能来自热源。

奥托循环：

奥托循环包括一个定压、两个定容和两个可逆绝热过程。奥托循环的P-V图如下所示。

过程(0 - 1):-

Process0-1为活塞从上止点移动到下止点的恒压过程。这里的燃料是空气，所以空气被吸入。这个过程是一个定压过程。

过程(1 - 2):-

过程1-2为可逆绝热过程，空气在绝热体积内被压缩。压力增大，体积减小。

过程(2 - 3):-

过程2-3是一个定容过程，其中工作流体即空气以定容点燃。在这个过程中，体积保持不变，压力增加，从而使温度升高。

过程(3 - 4):-

在此过程中，空气绝热膨胀，将活塞推向下止点，从而增大体积并释放压力。表示发动机的动力冲程。

过程(4 - 1):-

过程4-1同样是一个等体积过程，在这个过程中，热量以恒定体积释放。然后引擎就回到了原来的状态。

流程(1 - 0):-

这一过程表明了IC发动机的排气动作，其中排气阀是打开的，空气被排出，保持压力恒定。

柴油循环:

柴油机的空气标准循环包括两个定压过程、两个绝热过程和一个定容过程。

过程(0 - 1):

这是一个空气进入燃烧室的恒压过程。此时进口阀门是打开的，因此压力保持恒定。

过程(1 - 2):

从1-2的过程是绝热压缩，空气被压缩到高压。体积也因活塞而减小。

过程(2 - 3):

一旦空气或装药被压缩，就会达到点火温度。炸药在恒定的压力下被点燃。

过程(3 - 4):

过程3-4也是绝热膨胀。在这种情况下，由于燃料燃烧产生的力，活塞向下运动。

双空气循环:

双空气标准循环是奥托循环和柴油循环的结合。这是因为奥托发动机的燃烧不是在恒定体积下进行的，而柴油发动机的燃烧也不是在恒定压力下进行的。

双空气循环的示意图如下所示。

这个循环包括

过程(1 - 2):绝热压缩
(2 - 3):等容过程
(3 - 4):定压过程
(4 - 5):绝热膨胀和
(5 - 1):等容过程

# 3。发动机根据点火类型:

点火是通过产生高于任何燃料燃点的温度来燃烧燃料的过程。燃油的点火是决定任何发动机性能的一个极其重要的因素。燃油的正确点火决定了发动机动力冲程的质量。

根据点火方式的不同，发动机有两种类型。

火花点火
压缩点火

火花点火发动机:

火花点火发动机主要用于汽油、液化石油气、甲醇、氢气等燃料油。火花点火发动机使用火花塞来点燃燃料。

火花塞一般位于气缸的顶部。这里的电荷是燃料和空气的混合物。这种类型的发动机需要一个化油器的入口的空气和燃料混合物。

火花点火式发动机的基本结构。

火花点火式发动机所涉及的基本部件图如下图所示。

SI发动机配备了一个火花塞，提供一个火花在很短的时间内;火花产生的温度足以燃烧燃料。SI发动机的进口歧管连接到化油器，用于空气-燃料混合物的进口。燃料燃烧的过程是在恒定体积下进行的，因此它在奥托循环中工作。

火花点火发动机的工作：

在吸气阶段，燃料和空气的混合物通过化油器进入汽缸。

当活塞压缩燃料时，活塞到达上止点。火花塞产生火花点燃燃料。

这就导致了在排气冲程之后的膨胀或动力冲程。

压燃式发动机：

压缩点火发动机或CI发动机用于柴油等燃料。顾名思义，在压缩点火发动机中，燃料由于压缩热而燃烧。它没有化油器或火花塞，而是使用了一个喷油器。这些发动机在恒定的压力下燃烧燃料，因此它们在柴油循环中工作。

压燃式发动机的基本结构：

下图显示了CI引擎的基本结构

压缩点火发动机由安装在顶部的喷油器组成，没有火花塞。进气阀只供应空气，化油器在进气歧管前不存在。燃料被活塞施加的压缩力点燃。

压缩点火发动机的工作：

在吸气行程中，只有经过空气过滤的空气通过进气门进入发动机。活塞到达下止点。

吸气行程结束后，活塞向上止点移动，压缩气缸内的空气。

当活塞到达上止点时，燃料被喷射。由于活塞和汽缸之间的高压和高温，燃料被点燃。

SI引擎和CI引擎的比较：

老不。	描述	受到打击还得追溯到引擎	C.I引擎
1.	周期	它适用于奥托循环	它适用于Diesel循环
2.	混合物	燃料和空气的混合物被注入汽缸	只有燃料被注入气缸。
3.	燃料的使用	使用汽油或汽油	使用柴油
4.	重量	由于低压开发，重量较轻	由于高压开发，重量很重
5.	化油器的使用	化油器是用来制备均匀的空气和燃料的混合物，然后供应到汽缸	这里不使用化油器，因为燃料是通过燃油泵提供的
6.	点火	火花塞用于点火	温度升高是因为空气高度压缩，从而发生自燃
7.	开始	启动很容易，因为所需的启动工作量较少	启动是困难的，因为启动所需的工作量更大。
8.	噪音水平	由于压缩比低，S.I发动机的噪声水平较低	由于高压缩比，c.i发动机的噪声水平很高。
9.	振动产生的	低	高
10.	速度	以高转速运行。转速范围为3000-6000转/分。	以低于S.I发动机的转速运行。转速范围为400-3500转/分。

# 4。基于气缸数的发动机:

发动机中汽缸的数量表示活塞-汽缸布置的数量。气缸数量越多，发动机的功率输出就越高。

这是因为每个气缸产生自己的能量，然后乘以气缸的数量。

根据气缸的数量有两种类型的发动机。

单缸引擎
多缸发动机

单缸引擎:

单缸发动机由一个燃烧室和一个活塞缸组成。单缸发动机的功率输出相当低，因此它被用于非常小的车辆和无线电控制的车辆。

这些发动机也被称为捶打发动机。除了车辆，这些发动机也用于割草机和园艺机械。

多缸发动机:

多缸发动机是具有多个活塞气缸结构的IC发动机。与单缸发动机相比，这些发动机产生更高的功率。

从两轮车到重型工业车辆，大多数汽车都使用多缸发动机。随着气缸数量的增加，动力输出增加，但也降低了车辆的经济性。

# 5。发动机是基于气缸的排列:

汽缸的布置也是任何发动机的一个非常重要的方面。气缸的布置影响发动机的整体重量、高度、面积和其他配置，包括发动机的功率。

在发动机中有各种各样的气缸结构，用于各种用途。以下是一些基于气缸布置的发动机。

内联引擎
V发动机
径向引擎
对置汽缸发动机
对置活塞式发动机

直列式发动机:

直列发动机是汽车工业中最受欢迎的发动机类型之一。这些发动机的设计使气缸彼此线性重合。所有这些气缸传送动力到一个曲轴。

四缸或六缸的直列发动机使用最广泛。这种发动机的设计很简单。它们的成本效益也很高。

由于设计的原因，这些发动机可能会引起一些振动，通常用于经济型汽车。动力输出对于肌肉车来说是不够的。

V发动机:

顾名思义，V型发动机的气缸排成V形。这减少了发动机的重量，也使它紧凑。这些类型的发动机使用一个曲轴，由两个活塞运行。V型发动机的两个侧边之间的角度称为侧边角。

拥有超过6个气缸的发动机使用V型结构来产生高功率输出。这些发动机用于功率输出要求较高的地方。

径向引擎:

在径向发动机中，气缸呈径向布置，用于操纵单个曲轴。这些类型的发动机通常用于飞机，直到燃气轮机变得普遍。在一些飞机上，主要使用3缸、5缸或7缸的发动机。

对置气缸发动机:

对置气缸发动机是这样设计的，活塞头彼此相对。两个活塞驱动一个曲轴。在这些发动机中，当一个活塞到达上止点时，另一个活塞到达下止点。这些发动机一般用于小屏幕飞机，应用范围有限。

对置活塞:

对置活塞发动机是一种只有一个气缸但有两个活塞的特殊类型的发动机。这些活塞操作两个独立的曲轴。这是一台没有气缸盖的平衡良好的发动机。这些发动机是两冲程发动机，有端口而不是阀门。使用的燃料一般是柴油。

# 6。根据所使用燃料的类型:

燃料是一种储存能量使发动机运转的物质。当燃料燃烧时，能量被释放出来，然后被发动机用来获得有用的功。

因此，我们可以说，为发动机提供能量的物质被称为燃料。IC发动机中使用了多种燃料，并根据这些燃料设计发动机。

的IC发动机使用的不同类型的燃料如下。

汽油或汽油发动机
柴油发动机
CNG发动机和
液化石油气发动机

汽油或汽油发动机：

汽油是汽车中最常用的燃料，它也产生较少的污染。大部分的个人交通工具，包括自行车和小型汽车都使用汽油。汽油是通过对一般从海底获得的原油进行分馏而提取出来的。

汽油的性质:

闪点= - 45^oC
自燃温度= 280^oC
物理状态=液体
气味=有天然气味
密度= 0.73 kg/L左右

汽油在高温下点火，因此汽油发动机通常是火花点火发动机。在汽油发动机中，燃料在化油器中与空气混合，然后通过进气歧管释放到汽缸中。但在现代汽车中，汽油是通过喷油器喷射的。

柴油发动机：

柴油是另一种重要的燃料，通常用于重型汽车，其中动力是一个重要因素。它也是原油分馏得到的一种副产物。柴油比汽油产生更多的污染，但价格便宜。

柴油的特性:

闪点> 52^oC
自燃温度= 210^oC
物理状态=液体
气味=有天然气味
密度= 0.85 Kg/L

柴油具有较低的自燃温度，因此它不需要火花塞被点燃。柴油是通过产生高压来点燃的，高压反过来又使温度升高到足以点燃燃料的程度。

因此，使用柴油作为燃料的发动机是压缩点火发动机。燃料由喷油器进入，空气通过进气歧管进入。

CNG发动机：

CNG是压缩天然气的缩写。它们是通过将甲烷等天然气压缩到体积的1%来制造的。压缩天然气是一种低污染的燃料，可用作汽油的替代品。与汽油或柴油相比，CNG的功率输出较低。

CNG的性质

闪点= -188^oC
自燃温度= 537^oC
物理状态=气态
气味=没有气味，但添加了气味来检测泄漏
密度= 0.8 kg/mm^3.

CNG发动机和汽油发动机一样。它可以用作汽油发动机的替代燃料。为了提高机动人力车的效率，采用了压缩天然气发动机。在CNG汽油IC发动机中，发动机开始使用汽油，然后切换到CNG。

液化石油气发动机

LPG是液化石油气的缩写。它基本上是丙烷气体，在压力下储存，用作燃料。与汽油和柴油相比，液化石油气是一种非常清洁的燃料，碳排放量最小。

液化石油气的性质

闪点= -104^oC
自燃温度= 500^oC约
物理状态=液体
气味=没有气味，但为了安全起见添加了气味
密度= 1.89kg/mm^3.

# 7。基于冷却类型的发动机:

有以下两种类型的发动机基于冷却:

风冷发动机
水冷式发动机

气冷式引擎：

顾名思义，“空气”是指发动机仅靠空气冷却。风冷发动机用于摩托车和踏板车。在这里，筒体分离，金属翅片用于提供辐射表面积和增加冷却。

水冷发动机:

顾名思义，“水”的意思是发动机只能靠水来冷却。水冷发动机用于卡车、轿车、公共汽车和其他四轮重型机动车辆。

内部资源:

参考资料[外部连结]:

https://en.wikipedia.org/wiki/Engine
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-349-15459-3_1
Youtube视频:

结论:

所以在这里我们已经详细地研究了所有不同类型的引擎。让我知道在这个主题或任何其他主题上我还能帮到你什么?