基本介紹
- 中文名：往復式發動機
- 外文名：Reciprocating Engine
- 別名：活塞發動機
- 意義：將壓力轉換成旋轉動能
- 利用：燃料燃燒
- 分類：柴油機，汽油機
簡述,起源,原理,工作效率,分類,
簡述
根據車用內燃機將熱能轉化為機械能的主要構件形式的不同，可分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式不同分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。往復式發動機也叫活塞發動機，是一種利用一個或者多個活塞將壓力轉換成旋轉動能的發動機，也是一種將活塞的動能轉化為其他機械能的機械，主要利用燃料燃燒產生的熱能通過液體（如水）或氣體的膨脹，從而推動活塞，將熱能轉化為動能的機械。
圖1 往復式發動機示意圖
圖1 往復式發動機示意圖起源
往復式發動機由於活塞在汽缸中做往復直線運動而得名。往復式發動機最早是在蒸汽機的基礎上發展而來的，當時是利用加熱的蒸汽推動活塞從而產生動力的，後來由於石油的利用，出現了內燃機。蒸汽機和內燃機的基本原理是相同的，現代的內燃機更加合理，製作材料更加耐磨耐高溫，而且燃料加注方式也開始智慧型化。
往復式發動機最早起源於英國，當時英文翻譯成漢語就是產生動力的裝置，由於工業革命的發展，往復式發動機有了很大的改進，同時也被引進到很多國家。隨著中國的發展和開放，往復式發動機後來慢慢的引進到中國，幫助中國的機械業產生了飛速發展。
圖2 常見的往復式發動機
圖2 常見的往復式發動機原理
往復式發動機一般是利用汽油、柴油或者氣體燃料燃燒產生壓力的。通常是一個或一個以上活塞，每個活塞都在氣缸內，燃料和空氣的混合物被注入其內，然後被點燃(柴油機是被壓燃），產生氣體膨脹，推動活塞向後運動。活塞的這種直線運動通過連桿和曲軸轉換成圓周運動。
往復式發動機由以下幾部分組成：（1）由於活塞運動，氣缸內生產的壓縮空氣或預壓縮的空氣（或者因某些發動機類型不一樣，也可能是空氣燃油混合物）；（2）在氣缸內的壓縮空氣中直接燃燒燃油，增加壓縮空氣所帶的熱能；（3）氣缸中的高溫高壓混和氣體推動活塞連桿做有用功，汽車發動機及柴油發動機全是這種發動機的代表。汽油發動機的壓縮比要低一些，而氣體燃燒是靠火花塞點火實現的，而柴油發動機的壓縮比顯然要高得多，它是靠壓縮生熱而燃燒的。
工作效率
往復式發動機的工作效率並不高，一般燃料的利用率很少超過40%。柴油機的效率普遍比汽油機高，但其體積也更為龐大。所以一般大型機械都使用柴油機。近年來，隨著機械智慧型化水平的提高，往復式發動機的多個工作步驟得以實現計算機精確化控制，從而提高了效率，有效利用了寶貴的燃料，減少了排放。但由於其大體工作原理已經定型，在效率上難有重大突破。
分類
活塞式內燃機可以根據不同的特徵分類：
(1)按照著火方式分類：可分為壓然式與點燃式發動機。壓然式發動機為壓縮氣缸內的空氣或者可燃混合氣，產生高溫，引起燃料自然的內燃機；點燃式發動機是將壓縮氣缸內的可燃混合氣，用點火器點燃的內燃機。
(2)按使用燃料種類分類：可分為汽油機、柴油機、氣體燃料發動機、煤氣機、液化石油氣發動機及多種燃料發動機等。
(3)按冷卻方式分類：可分為水冷式、風冷式發動機。
(4)按衝程數分類：可分為二衝程和四衝程發動機。
(5)按進氣狀態分類：可分為非增壓(或自然吸氣)和增壓發動機。
(6)按氣缸數及布置分類：僅有一個氣缸的稱為單缸發動機，有兩個以上氣缸的稱為多缸發動機；按照氣缸中心線與水平面垂直、呈一定角度和平行的發動機，分別稱為立式、斜置式、臥式發動機；多缸發動機根據氣缸間的排列方式可分為直列式、對置式和V形等發動機。
