內(nei) 燃機的結構

   往複活塞式內(nei) 燃機的組成部分主要有曲柄連杆機構、機體(ti) 和氣缸蓋、配氣機構、供油係統、潤滑係統、冷卻係統、起動裝置等。

   氣缸是一個(ge) 圓筒形金屬機件。密封的氣缸是實現工作循環、產(chan) 生動力的源地。各個(ge) 裝有氣缸套的氣缸安裝在機體(ti) 裏，它的頂端用氣缸蓋封閉著。活塞可在氣缸套內(nei) 往複運動，並從(cong) 氣缸下部封閉氣缸，從(cong) 而形成容積作規律變化的密封空間。燃料在此空間內(nei) 燃燒，產(chan) 生的燃氣動力推動活塞運動。活塞的往複運動經過連杆推動曲軸作旋轉運動，曲軸再從(cong) 飛輪端將動力輸出。由活塞組、連杆組、曲軸和飛輪組成的曲柄連杆機構是內(nei) 燃機傳(chuan) 遞動力的主要部分。

   活塞組由活塞、活塞環、活塞銷等組成。活塞呈圓柱形，上麵裝有活塞環，借以在活塞往複運動時密閉氣缸。上麵的幾道活塞環稱為(wei) 氣環，用來封閉氣缸，防止氣缸內(nei) 的氣體(ti) 漏泄，下麵的環稱為(wei) 油環，用來將氣缸壁上的多餘(yu) 的潤滑油刮下，防止潤滑油竄入氣缸。活塞銷呈圓筒形，它穿入活塞上的銷孔和連杆小頭中，將活塞和連杆聯接起來。連杆大頭端分成兩(liang) 半，由連杆螺釘聯接起來，它與(yu) 曲軸的曲柄銷相連。連杆工作時，連杆小頭端隨活塞作往複運動，連杆大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉運動，連杆大小頭間的杆身作複雜的搖擺運動。

   曲軸的作用是將活塞的往複運動轉換為(wei) 旋轉運動，並將膨脹行程所作的功，通過安裝在曲軸後端上的飛輪傳(chuan) 遞出去。飛輪能儲(chu) 存能量，使活塞的其他行程能正常工作，並使曲軸旋轉均勻。為(wei) 了平衡慣性力和減輕內(nei) 燃機的振動，在曲軸的曲柄上還適當裝置平衡質量。

   內(nei) 燃機的工作原理

   氣缸蓋中有進氣道和排氣道，內(nei) 裝進、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與(yu) 燃料的可燃混合氣)經空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門充入氣缸。膨脹後的燃氣經排氣門、排氣道和排氣管，最後經排氣消聲器排入大氣。進、排氣門的開啟和關(guan) 閉是由凸輪軸上的進、排氣凸輪，通過挺柱、推杆、搖臂和氣門彈簧等傳(chuan) 動件分別加以控製的，這一套機件稱為(wei) 內(nei) 燃機配氣機構。通常由空氣濾清器、進氣管、排氣管和排氣消聲器組成進排氣係統。

   為(wei) 了向氣缸內(nei) 供入燃料，內(nei) 燃機均設有供油係統。汽油機通過安裝在進氣管入口端的化油器將空氣與(yu) 汽油按一定比例(空燃比)混合，然後經進氣管供入氣缸，由汽油機點火係統控製的電火花定時點燃。柴油機的燃油則通過柴油機噴油係統噴入燃燒室，在高溫高壓下自行著火燃燒。

   內(nei) 燃機氣缸內(nei) 的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱，溫度升高。為(wei) 了保證內(nei) 燃機正常運轉，上述零件必須在許可的溫度下工作，不致因過熱而損壞，所以必須備有冷卻係統。

   內(nei) 燃機不能從(cong) 停車狀態自行轉入運轉狀態，必須由外力轉動曲軸，使之起動。這種產(chan) 生外力的裝置稱為(wei) 起動裝置。常用的有電起動、壓縮空氣起動、汽油機起動和人力起動等方式。

   內(nei) 燃機的工作循環由進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中隻有膨脹過程是對外作功的過程，其他過程都是為(wei) 更好地實現作功過程而需要的過程。按實現一個(ge) 工作循環的行程數，工作循環可分為(wei) 四衝(chong) 程和二衝(chong) 程兩(liang) 類。

   四衝(chong) 程是指在進氣、壓縮、膨脹和排氣四個(ge) 行程內(nei) 完成一個(ge) 工作循環，此間曲軸旋轉兩(liang) 圈。進氣行程時，此時進氣門開啟，排氣門關(guan) 閉。流過空氣濾清器的空氣，或經化油器與(yu) 汽油混合形成的可燃混合氣，經進氣管道、進氣門進入氣缸；壓縮行程時，氣缸內(nei) 氣體(ti) 受到壓縮，壓力增高，溫度上升；膨脹行程是在壓縮上止點前噴油或點火，使混合氣燃燒，產(chan) 生高溫、高壓，推動活塞下行並作功；排氣行程時，活塞推擠氣缸內(nei) 廢氣經排氣門排出。此後再由進氣行程開始，進行下一個(ge) 工作循環。

   二衝(chong) 程是指在兩(liang) 個(ge) 行程內(nei) 完成一個(ge) 工作循環，此期間曲軸旋轉一圈。首先，當活塞在下止點時，進、排氣口都開啟，新鮮充量由進氣口充入氣缸，並掃除氣缸內(nei) 的廢氣，使之從(cong) 排氣口排出；隨後活塞上行，將進、排氣口均關(guan) 閉，氣缸內(nei) 充量開始受到壓縮，直至活塞接近上止點時點火或噴油，使氣缸內(nei) 可燃混合氣燃燒；然後氣缸內(nei) 燃氣膨脹，推動活塞下行作功；當活塞下行使排氣口開啟時，廢氣即由此排出活塞繼續下行至下止點，即完成一個(ge) 工作循環。

   內(nei) 燃機的排氣過程和進氣過程統稱為(wei) 換氣過程。換氣的主要作用是盡可能把上一循環的廢氣排除幹淨，使本循環供入盡可能多的新鮮充量，以使盡可能多的燃料在氣缸內(nei) 完全燃燒，從(cong) 而發出更大的功率。換氣過程的好壞直接影響內(nei) 燃機的性能。為(wei) 此除了降低進、排氣係統的流動阻力外，主要是使進、排氣門在最適當的時刻開啟和關(guan) 閉。

   實際上，進氣門是在上止點前即開啟，以保證活塞下行時進氣門有較大的開度，這樣可在進氣過程開始時減小流動阻力，減少吸氣所消耗的功，同時也可充入較多的新鮮充量。當活塞在進氣行程中運行到下止點時，由於(yu) 氣流慣性，新鮮充量仍可繼續充入氣缸，故使進氣門在下止點後延遲關(guan) 閉。

   排氣門也在下止點前提前開啟，即在膨脹行程後部分即開始排氣，這是為(wei) 了利用氣缸內(nei) 較高的燃氣壓力，使廢氣自動流出氣缸，從(cong) 而使活塞從(cong) 下止點向上止點運動時氣缸內(nei) 氣體(ti) 壓力低些，以減少活塞將廢氣排擠出氣缸所消耗的功。排氣門在上止點後關(guan) 閉的目的是利用排氣流動的慣性，使氣缸內(nei) 的殘餘(yu) 廢氣排除得更為(wei) 幹淨。

   內(nei) 燃機性能主要包括動力性能和經濟性能。動力性能是指內(nei) 燃機發出的功率(扭矩)，表示內(nei) 燃機在能量轉換中量的大小，標誌動力性能的參數有扭矩和功率等。經濟性能是指發出一定功率時燃料消耗的多少，表示能量轉換中質的優(you) 劣，標誌經濟性能的參數有熱效率和燃料消耗率。

   內(nei) 燃機未來的發展將著重於(yu) 改進燃燒過程，提高機械效率，減少散熱損失，降低燃料消耗率；開發和利用非石油製品燃料、擴大燃料資源；減少排氣中有害成分，降低噪聲和振動，減輕對環境的汙染；采用高增壓技術，進一步強化內(nei) 燃機，提高單機功率；研製複合式發動機、絕熱式渦輪複合式發動機等；采用微處理機控製內(nei) 燃機，使之在最佳工況下運轉；加強結構強度的研究，以提高工作可靠性和壽命，不斷創製新型內(nei) 燃機

   變氣門，變升程，變相位，甚至停掉幾個(ge) 缸的技術，都沒能做到在行進中連續變缸徑，但有等效的。

   這種發動機有一個(ge) 桶形缸體(ti) ，桶底後，桶底中間有圓孔。還有一個(ge) 缸體(ti) ，好像一根筷子穿過一張厚的圓餅並粘合，筷子就是軸，這個(ge) 軸也穿過桶形缸體(ti) 底部的孔，餅形體(ti) 也納入桶中，封閉成一個(ge) 空心圓柱體(ti) 的缸腔。這個(ge) 缸腔的容積是可以變化的，比如隻要固定桶，用機械裝置或者液壓裝置抽動軸就可以實現。

   桶底從(cong) 圓孔的邊到桶的內(nei) 避割條縫，插入一個(ge) 矩形板；餅麵從(cong) 圓邊到軸割條縫，也插入一塊矩形板，兩(liang) 塊矩形板可以把缸腔一分為(wei) 二，成為(wei) 兩(liang) 個(ge) 密封缸腔，第一密封缸腔和第二密封缸腔。其中一個(ge) 密封缸腔從(cong) 桶壁的矩形板本側(ce) 開口，充入高壓氣體(ti) ，或充入油氣混合物並點燃；第二密封腔從(cong) 桶壁上與(yu) 前一開口相隔一個(ge) 矩形板的位置開口放氣。固定桶，矩形板就牽引餅和筷子轉動，反過來也行。

   第一個(ge) 密封腔從(cong) 最小、充氣到轉過一定相位（轉角）就停止供氣，可以用閥門或者控製油氣供應量來實現。由於(yu) 高壓氣體(ti) 膨脹，裝置會(hui) 繼續轉動，第一密封缸腔內(nei) 的氣壓會(hui) 降低，直到稍微低於(yu) 環境氣壓，這樣會(hui) 產(chan) 生轉動阻力。於(yu) 是第二個(ge) 矩形板需要在頭部靠近邊緣開一個(ge) 孔，安裝單向閥，向內(nei) 補氣。如果當初的氣壓適當，在第二塊矩形板轉到第二開口的時候，第一密封缸腔的氣壓正好等於(yu) 或接近於(yu) 環境氣壓，這是最經濟的。第三種情況是還有少量餘(yu) 壓。

   當兩(liang) 個(ge) 矩形板快要相遇的時候，需要避讓。於(yu) 是從(cong) 桶的裙部內(nei) 圓刻成曲線滑槽，裝上滑動塊，滑動塊與(yu) 第二塊矩形板連接；從(cong) 軸穿出桶底的一側(ce) 套裝一個(ge) 空心圓柱體(ti) ，外圓麵刻曲線滑槽，裝上滑動塊，與(yu) 第一塊矩形板連接。滑槽由圓和擺線構成，控製矩形板前衝(chong) 、頂住和抽回。桶底和餅都夠厚，所以不會(hui) 抽脫。第二塊矩形板在轉動方向上，和餅一塊轉動；在軸向上，則由桶上的滑槽控製，所以變換容積的時候仍能抵住桶的底部。同樣道理，第一塊矩形板總是能抵住餅的內(nei) 表麵。

   這種裝置在一個(ge) 著力麵上沿弧形軌跡，把高壓氣體(ti) 的內(nei) 能轉化為(wei) 動能，是一種動力機械裝置。反過來，也可以在機械的帶動下反向轉動，製取壓縮空氣，或者作為(wei) 一個(ge) 刹車器。做一個(ge) 容量小的壓氣裝置，製取高壓油氣，配上點火裝置，再做一個(ge) 容量動力機械裝置，將燃燒後大量高溫高壓氣體(ti) 的內(nei) 能轉化為(wei) 動能，就是一台發動機。

   它做功的軌跡是一段弧，而且可以無級的改變容量，也就意味著可以改變發動機排量。配合油門，可以改變燃燒後氣壓，靈活改變轉速；改變排量，配合變速器，在一定範圍內(nei) 可以適應各種負荷，而且采取上述“最經濟的”方式。如果多套矩形板對置使用，可以減輕軸的彎曲；它是連續排氣的，因而噪音低；可以多套缸錯相聯軸，動力平穩。它可以最大限度的減少餘(yu) 壓排放，而且在不同負載下都能采取最經濟的工況，所以是好用節能技術。

   作為(wei) 一類發動機，不同於(yu) 蒸汽機、活塞發動機和三角轉子發動機。叫作“可變容弧缸發動機。”