工業(yè)革命之一蒸汽機(jī)到內(nèi)燃機(jī)

1、工業(yè)革命的啟蒙系列(一)從蒸汽機(jī)到內(nèi)燃機(jī)為什么我向來不看好我們民族的東西? 為什么我不喜歡吹捧和放大我們民族的閃光點(diǎn)? 因?yàn)槲姨廊祟惖摹昂脰|西”和人類的“閃光點(diǎn)”在哪里? 因?yàn)槲姨靼孜覀兠褡宓拿c(diǎn)在在哪里? 每個(gè)人對自己的認(rèn)識(shí)都有盲點(diǎn)，這個(gè)盲點(diǎn)就是自己的缺點(diǎn)。每個(gè)人都喜歡別人夸獎(jiǎng)自己，都反感別人批評和貶低自己。一個(gè)民族也是一樣的，民族的盲點(diǎn)在哪里? 這正是我經(jīng)常提到的“東西方的差距”這個(gè)問題。但是，歷來統(tǒng)治階級為什么都喜歡維護(hù)民族的東西? 因?yàn)橹灰麄兙S護(hù)民族的東西，就等于維護(hù)了列祖列先們那些既定傳統(tǒng)的東西，也就可以混淆是非的糊弄人民說他們是愛祖國的，從而維護(hù)他們自己統(tǒng)治的合法性?，F(xiàn)在我

2、常聽到這句話“民族的就是世界的”，這也是種含糊不清的鬼話! 應(yīng)該先搞清楚“民族的”究竟是代表世界先進(jìn)的，還是代表落后的? 是有創(chuàng)意的，還是平庸的，甚至倒退的。并不是所有各民族的東西都是值得全世界歡迎的。每當(dāng)我想起工業(yè)革命的那些創(chuàng)造發(fā)明，無論它來自哪一個(gè)民族，哪一個(gè)人物，它都是那么激動(dòng)著我，總是想沖動(dòng)地要把它們一一講述出來。那些能推動(dòng)人類文明進(jìn)步的發(fā)明創(chuàng)造，這才是真正代表世界的，真正屬于世界的! 才能被所有的民族吸收、滋養(yǎng)而壯大。從今天開始，我想嘗試著敘述我多年的這個(gè)愿望回眸人類走過的工業(yè)發(fā)展史，題名為“工業(yè)革命的啟蒙系列”。一、蒸汽機(jī)為什么工業(yè)革命必須先從蒸汽機(jī)開始敘述? 因?yàn)檎麄€(gè)工業(yè)革命也就

3、是動(dòng)能革命! 即動(dòng)力和能源的革命。人類過去所創(chuàng)造的一切工具，都只能通過人力的動(dòng)力才得以發(fā)揮其作用，那是非常微小微弱的力量。也有少數(shù)簡單地借助風(fēng)力、水力的動(dòng)能，但也形成不了規(guī)模。所以人類的生產(chǎn)力一直很低很落后，幾千年，幾萬年，乃至幾十萬年以來，這種狀況沒有誰能改變，誰能實(shí)破。直到1679年，法國物理學(xué)家丹尼斯巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后，才制造了第一臺(tái)蒸汽機(jī)的工作模型，這才使后人注意到蒸汽機(jī)可將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，并不斷改進(jìn)使之成為往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。同時(shí)發(fā)明蒸汽機(jī)的還有薩繆爾莫蘭，以及后繼的發(fā)明者英國人托馬斯塞維利(1698年)、托馬斯紐科門(1712年)。至于英國人瓦特，他并不是蒸汽機(jī)的發(fā)

4、明者，而是蒸汽機(jī)關(guān)健技術(shù)的改良者，才使得蒸汽機(jī)可以使用到機(jī)車、輪船和各種機(jī)器上，實(shí)現(xiàn)了蒸汽機(jī)現(xiàn)代化。瓦特的故事是這樣發(fā)生的。1764年，格拉斯哥大學(xué)請來儀器修理工詹姆斯瓦特修理一臺(tái)紐可門式蒸汽機(jī)，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機(jī)的構(gòu)造和原理。早期紐可門式的蒸汽機(jī)使用蒸汽凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的真空來做功，后來的則使用蒸汽膨脹來做功。將蒸汽引入氣缸后閥門被關(guān)閉，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結(jié)時(shí)造成真空，活塞另一面的空氣壓力推動(dòng)活塞產(chǎn)生動(dòng)力。紐可門這種大氣式蒸汽機(jī)，主要毛病是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí)，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣，而且都是用來抽煤礦井里的水，在礦井中聯(lián)結(jié)

5、一根深入豎井的桿來驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵，蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外。瓦特發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的兩大缺點(diǎn)：活塞動(dòng)作不連續(xù)而且慢；蒸汽利用率低，浪費(fèi)原料。以后，瓦特開始思考改進(jìn)的辦法，直到1765年的春天，在一次散步時(shí)，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機(jī)的熱效率低是蒸汽在缸內(nèi)冷凝造成的，那么為什么不能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產(chǎn)生了采用分離冷凝器的最初設(shè)想。冷凝器作用就是把蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。在產(chǎn)生這種設(shè)想以后，瓦特在同年設(shè)計(jì)了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機(jī)。按照設(shè)計(jì)，冷凝器與汽缸之間有一個(gè)調(diào)節(jié)閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內(nèi)產(chǎn)生同樣的真

6、空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據(jù)瓦特理論計(jì)算，這種新的蒸汽機(jī)的熱效率將是紐可門蒸汽機(jī)的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機(jī)顯然優(yōu)于紐可門蒸汽機(jī)，但是，要把理論上的東西變?yōu)閷?shí)際上的東西，把圖紙上的蒸汽機(jī)變?yōu)閷?shí)在的蒸汽機(jī)，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺(tái)蒸汽機(jī)，但效果反而不如紐可門蒸汽機(jī)，甚至四處漏氣，無法開動(dòng)。盡管耗資巨大的試驗(yàn)使他債臺(tái)高筑，但他沒有在困難面前怯步，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)布萊克知道瓦特的奮斗目標(biāo)和困難處境時(shí)，他把瓦特介紹給了自己一個(gè)十分富有的朋友化工技師羅巴克。當(dāng)時(shí)羅巴克是一個(gè)十分富有的企業(yè)家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規(guī)模較大的煉鐵廠。雖然當(dāng)時(shí)羅巴

7、克已近50歲，但對科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明仍然傾注著極大的熱情。他對當(dāng)時(shí)只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許，當(dāng)即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進(jìn)行新式蒸汽機(jī)的試制。從1766年開始，在三年多的時(shí)間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終于在1769年制出了第一臺(tái)樣機(jī)。設(shè)有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機(jī)，使冷凝器與汽缸分離，發(fā)明曲軸和齒輪傳動(dòng)以及離心調(diào)速器等。獲得第一項(xiàng)專利。第一臺(tái)帶有冷凝器的蒸汽機(jī)雖然試制成功了，但它同紐可門蒸汽機(jī)相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動(dòng)力機(jī)來帶動(dòng)其他工作機(jī)的性能方面仍未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。就是說，瓦特的這種蒸汽機(jī)還是無法作為真正的動(dòng)力機(jī)。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來

8、驅(qū)動(dòng)提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣，瓦特裝設(shè)了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。大大提高了蒸汽機(jī)的效率。瓦特的這些發(fā)明，仍使用在現(xiàn)代蒸汽機(jī)中，為紀(jì)念瓦特的貢獻(xiàn)，物理學(xué)中的功率的單位名稱以其姓氏命名。蒸汽機(jī)需要一個(gè)使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，這個(gè)鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽機(jī)工作原理是，蒸汽鍋爐通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達(dá)汽缸的時(shí)間，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進(jìn)入滑閥室，受滑閥控制交替地進(jìn)入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。蒸汽在汽缸內(nèi)推動(dòng)活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結(jié)為水。這個(gè)過程在

9、蒸汽機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷重復(fù)。簡單的蒸汽機(jī)主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑閥配汽機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和飛輪等部分組成，汽缸和底座是靜止部分。1807年，美國的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙”號。此后，蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動(dòng)力歷百余年之久。1800年，英國的特里維西克設(shè)計(jì)了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機(jī)。英國的史蒂芬孫將機(jī)車不斷改進(jìn)，于1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機(jī)車，該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂，時(shí)速達(dá)46公里/時(shí)，引起了各國的重視，開創(chuàng)了鐵路時(shí)代。19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起，蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要?jiǎng)恿C(jī)械。1900年，美國紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站

10、。蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰。它具有恒扭矩、可變速、可逆轉(zhuǎn)、運(yùn)行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此曾被廣泛用于電站、工廠、機(jī)車和船舶等各個(gè)領(lǐng)域中，特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動(dòng)機(jī)。蒸汽機(jī)的發(fā)展首先體現(xiàn)在功率和效率的提高。初期蒸汽機(jī)的蒸汽壓力僅為0.110.13兆帕，19世紀(jì)初才達(dá)到0.350.7兆帕，20世紀(jì)20年代曾用到610兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀(jì)末還不超過250，而到20世紀(jì)30年代曾用到450480。至于效率，瓦特初期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)，按燃料熱值計(jì)總效率不超過3%；到1840年，最好的凝汽式蒸汽機(jī)總效率可達(dá)8%；到20世紀(jì)，蒸汽機(jī)最高效率可達(dá)到20%以上。在轉(zhuǎn)速方面，18世紀(jì)

11、末瓦特蒸汽機(jī)僅4050轉(zhuǎn)/分；20世紀(jì)初轉(zhuǎn)速達(dá)到100300轉(zhuǎn)/分，個(gè)別蒸汽機(jī)曾達(dá)到2500轉(zhuǎn)/分。在功率方面，最初單機(jī)功率僅幾馬力，20世紀(jì)初的一臺(tái)船用蒸汽機(jī)的功率可達(dá)25000馬力。隨著蒸汽參數(shù)和功率的提高，蒸汽已不可能在一個(gè)汽缸中繼續(xù)膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續(xù)膨脹，于是出現(xiàn)了多級膨脹的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)因受到潤滑油閃點(diǎn)的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400，機(jī)車，船用等移動(dòng)式蒸汽機(jī)還略低一些，多數(shù)不高于350?？紤]到膨脹的可能性和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數(shù)受到限制，從而也限制了蒸汽機(jī)功率的進(jìn)一步提高?，F(xiàn)代蒸汽機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉(zhuǎn)化

12、為機(jī)械能。不象內(nèi)燃機(jī)那樣它對其燃料不挑剔。此外沒有蒸汽機(jī)的話原子能無法被使用。原子反應(yīng)堆即不直接產(chǎn)生機(jī)械能，又不直接產(chǎn)生電能，原子反應(yīng)堆實(shí)際上只是加熱水，這個(gè)水被沸騰后的蒸汽通過蒸汽機(jī)來轉(zhuǎn)化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產(chǎn)生，比如使用太陽能聚熱器也可以產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的弱點(diǎn)是離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。因此，拋棄了笨重鍋爐的內(nèi)燃機(jī)，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，在船舶和機(jī)車上逐漸取代了蒸汽

13、機(jī)。汽輪機(jī)則以其熱效率高、單機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕和運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，將蒸汽機(jī)排擠出了電站。接著電動(dòng)機(jī)又以其使用方便，代替了蒸汽機(jī)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用。然而小功率蒸汽機(jī)熱效率比汽輪機(jī)高，只有在產(chǎn)煤區(qū)或只有劣質(zhì)燃料的地區(qū)或某些特殊場合，蒸汽機(jī)仍有發(fā)揮作用的余地。二、內(nèi)燃機(jī)全世界各種類型的汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、小型移動(dòng)電站和戰(zhàn)車等都以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力。海上商船、內(nèi)河船舶和常規(guī)艦艇，以及某些小型飛機(jī)也都由內(nèi)燃機(jī)來推進(jìn)。世界上內(nèi)燃機(jī)的保有量在動(dòng)力機(jī)械中居首位，它在人類活動(dòng)中占有非常重要的地位。但是我們可知道它的發(fā)展史和工作原理? 內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)思路起源于用火藥爆炸獲取動(dòng)力，如槍械原理一模一

14、樣的思路，怎樣才能產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力將子彈推出去? 但因火藥燃燒難以控制而未獲得成功，這才轉(zhuǎn)而從煤氣和燃油上去考慮，如何利用它們?nèi)紵膲毫硗苿?dòng)活塞作功。1794年，英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動(dòng)力，并且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。1833年，英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動(dòng)活塞作功的設(shè)計(jì)。之后人們又提出過各種各樣的內(nèi)燃機(jī)方案，但在十九世紀(jì)中葉以前均未付諸實(shí)用。直到1860年，法國的勒努瓦模仿蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用了彈力活塞環(huán)，設(shè)計(jì)制造出第一臺(tái)實(shí)用的煤氣機(jī)。這是一種無壓縮、電點(diǎn)火、使用照明煤氣的內(nèi)燃機(jī)，這臺(tái)煤氣機(jī)的熱效率為4%左右。1862年，法國科學(xué)家羅沙對內(nèi)燃機(jī)熱力過程進(jìn)行理論分

15、析之后，提出提高內(nèi)燃機(jī)效率的要求，這就是最早的四沖程工作循環(huán)。1876年，德國發(fā)明家奧托運(yùn)用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺(tái)往復(fù)活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四沖程內(nèi)燃機(jī)，仍以煤氣為燃料，采用火焰點(diǎn)火，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)/分，壓縮比為2.66，熱效率達(dá)到14%，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在當(dāng)時(shí)，無論是功率還是熱效率，它都是最高的。奧托內(nèi)燃機(jī)獲得推廣，性能也在提高。1880年單機(jī)功率達(dá)到1115千瓦(1520馬力)，到1893年又提高到150千瓦。由于壓縮比的提高，熱效率也隨之增高，1886年熱效率為15.5%，1897年已高達(dá)2026%。1881年，英國工程師克拉克研制成功第一臺(tái)二沖程的煤氣機(jī)，并在

16、巴黎博覽會(huì)上展出。隨著石油的開發(fā)，比煤氣易于運(yùn)輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意，首先獲得試用的是易于揮發(fā)的汽油。1883年，德國的戴姆勒創(chuàng)制成功第一臺(tái)立式汽油機(jī)，它的特點(diǎn)是輕型和高速。當(dāng)時(shí)其他內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速不超過200轉(zhuǎn)/分，它卻一躍而達(dá)到800轉(zhuǎn)/分，特別適應(yīng)交通動(dòng)輸機(jī)械的要求。18851886年，汽油機(jī)作為汽車動(dòng)力運(yùn)行成功，大大推動(dòng)了汽車的發(fā)展。同時(shí)，汽車的發(fā)展又促進(jìn)了汽油機(jī)的改進(jìn)和提高。1892年，德國工程師狄塞爾受面粉廠粉塵爆炸的啟發(fā)，設(shè)想將吸入氣缸的空氣高度壓縮，使其溫度超過燃料的自燃溫度，再用高壓空氣將燃料吹入氣缸，使之著火燃燒。他首創(chuàng)的壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))于1897年研制成

17、功，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展開拓了新途徑。狄塞爾開始力圖使內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，以求獲得最高的熱效率，但實(shí)際上做到的是近似的等壓燃燒，其熱效率達(dá)26%。壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的問世，引起了世界機(jī)械業(yè)的極大興趣，壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)也以發(fā)明者而命名為狄塞爾引擎。這種內(nèi)燃機(jī)以后大多用柴油為燃料，故又稱為柴油機(jī)。1898年，柴油機(jī)首先用于固定式發(fā)電機(jī)組，1903年用作商船動(dòng)力，1904年裝于艦艇，1913年第一臺(tái)以柴油機(jī)為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車制成，1920年左右開始用于汽車和農(nóng)業(yè)機(jī)械。發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要

18、完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時(shí)間連續(xù)正常工作，汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)。柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)的分類方法很多，按照不同的分類方法可以把內(nèi)燃機(jī)分成不同的類型。1. 根據(jù)所用燃料分：汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣、lpg發(fā)動(dòng)機(jī)、乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)； 2. 根據(jù)缸內(nèi)著火方式分：電燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)； 3. 根據(jù)沖程數(shù)分：二沖程、四沖程； 4. 根據(jù)活塞運(yùn)動(dòng)方

19、式分：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式； 5. 根據(jù)氣缸冷卻方式分：水冷式、風(fēng)冷式； 6. 根據(jù)氣缸數(shù)目分：單缸機(jī)、多缸機(jī)，如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等； 7. 根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速分：低速(1000 r/min)； 8. 根據(jù)進(jìn)氣充量壓力分：自然吸氣式(非增壓)、增壓式(強(qiáng)制進(jìn)氣) ；9. 根據(jù)氣缸排列分：立式、臥式直列、v型、對置x型、星型。船上用的內(nèi)燃機(jī)通用柴油作燃料，故稱柴油機(jī)。燒汽油的內(nèi)燃機(jī)叫汽油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。燒煤氣的叫煤氣機(jī)。汽油機(jī)、煤氣機(jī)功率小，僅用在小型船舶

20、上。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是將液體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸內(nèi)部的高壓燃燒室燃燒爆發(fā)產(chǎn)生動(dòng)力。這也是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)具有體積小、質(zhì)量小、便于移動(dòng)、熱效率高、起動(dòng)性能好的特點(diǎn)。但是內(nèi)燃機(jī)一般使用石油燃料，同時(shí)排出的廢氣中含有害氣體的成分較高。內(nèi)燃機(jī)，是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的工作原理如下：氣缸蓋中有進(jìn)氣道和排氣道，內(nèi)裝進(jìn)、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門充入氣缸。膨脹后的燃?xì)饨?jīng)排氣門、排氣道

21、和排氣管，最后經(jīng)排氣消聲器排入大氣。進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉是由凸輪軸上的進(jìn)、排氣凸輪，通過挺柱、推桿、搖臂和氣門彈簧等傳動(dòng)件分別加以控制的，這一套機(jī)件稱為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。通常由空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器組成進(jìn)排氣系統(tǒng)。 為了向氣缸內(nèi)供入燃料，內(nèi)燃機(jī)均設(shè)有供油系統(tǒng)。汽油機(jī)通過安裝在進(jìn)氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合，然后經(jīng)進(jìn)氣管供入氣缸，由汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)控制的電火花定時(shí)點(diǎn)燃。柴油機(jī)的燃油則通過柴油機(jī)噴油系統(tǒng)噴入燃燒室，在高溫高壓下自行著火燃燒。內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)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。為了保證內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，上述零件必須在許可的溫度

22、下工作，不致因過熱而損壞，所以必須備有冷卻系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)不能從停車狀態(tài)自行轉(zhuǎn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須由外力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使之起動(dòng)。這種產(chǎn)生外力的裝置稱為起動(dòng)裝置。常用的有電起動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)、汽油機(jī)起動(dòng)和人力起動(dòng)等方式。 內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中只有膨脹過程是對外作功的過程，其他過程都是為更好地實(shí)現(xiàn)作功過程而需要的過程。按實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作循環(huán)的行程數(shù)，工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程兩類。四沖程是指在進(jìn)氣、壓縮、做功（膨脹）和排氣四個(gè)行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)，此間曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈。進(jìn)氣行程時(shí)，此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。流過空氣濾清器的空氣，或經(jīng)化油器與汽油混合形成的可燃混合氣，經(jīng)進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸；壓縮行程時(shí)，氣缸內(nèi)氣體受到壓縮，壓力增高，溫度上升；膨脹行程是在壓縮上止點(diǎn)前噴油或點(diǎn)火，使混合氣燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓，推動(dòng)活塞下行并作功；排氣行程時(shí)，活塞推擠氣缸內(nèi)廢氣經(jīng)排氣門排出。此后再由進(jìn)氣行程開始，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。 二沖程是指在兩個(gè)行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)，此期間曲軸旋轉(zhuǎn)一圈。首先，當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)、排氣口都開啟，新鮮充量由進(jìn)氣口充入氣缸，并掃除氣缸內(nèi)的廢氣，使之從排氣口排出；隨后活塞上行，將進(jìn)、排氣口均關(guān)閉，氣缸內(nèi)充量開始受到壓縮，直至活塞接近上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火或噴油，使氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒；然后氣缸內(nèi)燃?xì)馀蛎?，推?dòng)活塞下行做功；當(dāng)活塞下行使排氣口開啟時(shí)