什么是內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī) 汽油機(jī)燃燒原理圖解

為什么說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力來(lái)自于爆炸？

汽車的動(dòng)力，來(lái)自于汽油或柴油燃燒時(shí)產(chǎn)生的爆炸力?？墒?，如果把汽油放在一個(gè)盆中并把它點(diǎn)燃，為什么只燃燒而不爆炸呢？這是因?yàn)榕枳硬皇敲芊獾?，而是敞口的?/p>

如果在一個(gè)密封容器中裝入汽油和空氣，然后點(diǎn)燃它們，便會(huì)產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。如果將汽油和空氣按照最適合的燃燒比例（1∶ 14.7）混合，并對(duì)它們進(jìn)行大力壓縮使之溫度上升，此時(shí)點(diǎn)燃它們就會(huì)產(chǎn)生更大的爆炸力。將這種力量通過(guò)一系列的機(jī)構(gòu)“引導(dǎo)”到車輪上，便會(huì)推動(dòng)汽車前進(jìn)。

什么是內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)？

我們經(jīng)常把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)稱為內(nèi)燃機(jī)，難道還有外燃機(jī)？是的，外燃機(jī)是存在的，比如原來(lái)火車上用的蒸汽機(jī)，發(fā)電廠和輪船上使用的汽輪機(jī)等，都是外燃機(jī)。它們都是利用燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的外部燃燒來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力的。如早期的蒸汽機(jī)，它利用燃料（木材、煤、煤氣、柴油等）燒開鍋爐中的水，使之產(chǎn)生高壓蒸汽并進(jìn)入氣缸內(nèi)，利用蒸汽壓力推動(dòng)活塞做功，從而產(chǎn)生動(dòng)力。

內(nèi)燃機(jī)則是相對(duì)外燃機(jī)而言的，它的燃料在氣缸內(nèi)燃燒?，F(xiàn)在，汽車上用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，都是內(nèi)燃機(jī)。

怎樣計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量和壓縮比？

氣缸排氣量是指活塞從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)所掃過(guò)的氣體容積，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是各氣缸排量的總和，一般用 cc（立方厘米）、mL( 毫升）或 L（升 ) 來(lái)表示。由于氣缸體是圓柱體，它的容積不太可能正好是整升數(shù)，因此才會(huì)出現(xiàn)1998cc、2397cc 等數(shù)字，它們可近似標(biāo)示為 2.0L、2.4L 等。

發(fā)動(dòng)機(jī)的排量越大，每次吸入的可燃混合氣就越多，燃燒時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力就越強(qiáng)。這相當(dāng)于人的胃口越大，吃的就越多，可能就越有勁兒。

發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是指壓縮前的氣缸容積與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比。

就壓縮比而言（含渦輪），大家常用的乙醇汽油標(biāo)號(hào)來(lái)講，壓縮比在8.5以下的可以加E92汽油，壓縮比8.5至9.0的可以加E95汽油，壓縮比在9.0以上的最好都加E98汽油。

汽油機(jī)燃燒原理

汽油中最主要的成分是碳?xì)浠衔?，這種物質(zhì)分子中只含有碳和氫兩種原子。在汽油爆炸燃燒時(shí)，碳?xì)浠衔锱c吸入空氣中的氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其中1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子化合生成1個(gè)二氧化碳分子，2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子化合生成1個(gè)水分子。如果吸入的空氣量不足，那么和碳原子結(jié)合的氧原子就會(huì)顯得少，這樣就不會(huì)完全生成二氧化碳，便會(huì)生成一部分一氧化碳。在爆炸燃燒的過(guò)程中，由于溫度極高，還會(huì)造成空氣中的氮原子被氧化生成一氧化氮和二氧化氮。因此，汽車排氣中的主要成分就是一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等。

汽油機(jī)工作循環(huán)

活塞在氣缸中要完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)行程，才算是完成一個(gè)工作循環(huán)。在此期間，活塞要在氣缸內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)各兩次，曲軸則同時(shí)要旋轉(zhuǎn)兩周。

看一下汽車上的轉(zhuǎn)速表，就會(huì)知道這個(gè)過(guò)程有多快。如果轉(zhuǎn)速表的指針指向6，則表明此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘6000轉(zhuǎn)，合計(jì)每秒鐘100轉(zhuǎn)，那么一個(gè)活塞每秒鐘就要完成50個(gè)工作循環(huán)（一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)曲軸要轉(zhuǎn)2周），也就是說(shuō)在一個(gè)氣缸內(nèi)要爆炸50次。如果是一臺(tái)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，那么在1秒內(nèi)4個(gè)氣缸則要產(chǎn)生200次爆炸。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的呯呯聲，其實(shí)就是燃料燃燒時(shí)的爆炸聲。

同理，如果轉(zhuǎn)速表指針指向3，則表明此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘3000轉(zhuǎn)，合計(jì)每秒鐘50轉(zhuǎn)，那么一個(gè)活塞每秒鐘就要完成25個(gè)工作循環(huán)，也就是說(shuō)在一個(gè)氣缸內(nèi)要爆炸25次。如果是一臺(tái)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，那么在1秒內(nèi)4個(gè)氣缸則要產(chǎn)生100次爆炸。

為什么汽油機(jī)的動(dòng)力能夠源源不斷？

活塞在氣缸中上下移動(dòng)，活塞下行到的最低點(diǎn)叫下止點(diǎn)，上行到頂點(diǎn)的位置稱為上止點(diǎn)。上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間的距離稱為行程。當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂端的空間稱為燃燒室。

進(jìn)氣行程

活塞在氣缸內(nèi)自上止點(diǎn)向下行到下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，氣缸內(nèi)可以產(chǎn)生部分的真空，將新鮮的空氣和汽油的混合氣吸進(jìn)氣缸內(nèi)。

壓縮行程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞由下止點(diǎn)上行移動(dòng)到上止點(diǎn)，將氣缸的混合氣壓縮，進(jìn)入氣缸的混合氣越多，活塞越接近上止點(diǎn)位置，壓縮力越大。在壓縮行程內(nèi)，氣缸中混合氣的最大壓力稱為壓縮力。將混合氣壓縮是為了使混合氣混合得更均勻，且提高溫度易于燃燒，得到較大的動(dòng)力。

做功行程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉后，火花塞跳出高壓電火花適時(shí)將混合氣點(diǎn)燃，使其燃燒并爆發(fā)出強(qiáng)大壓力，將活塞從上止點(diǎn)推到下止點(diǎn)?；鸹ㄈ母邏弘娀鸹▉?lái)自高壓線圈，它能將火花能量放大，然后再由電子控制單元（ECU）將高壓電火花按順序分配到各個(gè)氣缸，從而點(diǎn)燃被壓縮的混合氣。

排氣行程

活塞自下止點(diǎn)上行到上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，氣缸中已經(jīng)燃燒過(guò)的廢氣由活塞向上移動(dòng)時(shí)，經(jīng)排氣門和排氣歧管排入大氣。燃燒過(guò)的廢氣經(jīng)過(guò)消聲器的消聲后，才不會(huì)產(chǎn)生太大的噪聲。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

汽車大多采用往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗幕钊侵本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。不論是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)還是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，都是如此。與往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)的，就是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其活塞在氣缸內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)在所說(shuō)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，是指德國(guó)工程師菲利克斯·汪克爾在 20 世紀(jì) 50 年代設(shè)計(jì)的三角形活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也被稱為汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功率大，高速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能較好，曾引起汽車行業(yè)的關(guān)注，紛紛進(jìn)行研制試驗(yàn)。但是，經(jīng)過(guò)幾十年的試驗(yàn)證明，這種發(fā)動(dòng)機(jī)尚無(wú)法與傳統(tǒng)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相媲美，其活塞邊緣磨損嚴(yán)重，油耗較高。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞呈扁平三角形，氣缸是一個(gè)扁盒子，活塞偏心地置于空腔中。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)做行星運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作室的容積隨活塞轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化，從而完成進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)工作行程?；钊哭D(zhuǎn)一次，完成一次四行程工作循環(huán)。四行程工作循環(huán)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的四行程工作循環(huán)在原理上是一樣的，只不過(guò)活塞的形狀和運(yùn)行軌跡不一樣。