活塞引擎

一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机

往復式發動機(英語:reciprocating engine)亦稱活塞發動機piston engine),是一種利用一個或者多個活塞壓力轉換成旋轉動能的發動機

四衝程循環活塞發動機的典型構成。(E) 排氣凸輪軸
(I)進氣凸輪軸
(S)火花塞
(V)汽門
(P)活塞
(R)引擎連桿英語Connecting rod
(C)曲軸
(W)水冷的水套。

最常用的往復式發動機是利用汽油或者柴油燃料產生壓力的。通常都不止一個活塞,每個活塞都在氣缸內,透過進氣口的汽門開啟使燃料-空氣混合物被注入其內,當活塞上升到上止點時再藉由火星塞將其點燃。 熱氣膨脹,推動活塞向後運動。活塞的這種直線運動通過連杆和曲軸轉換成圓周運動。這種發動機經常被通稱為內燃機,儘管內燃機並不必須包括活塞。[1] [2]

歷史

往復式發動機現今仍為陸地上交通工具,如汽車機車、非電氣化火車等所主要使用的內燃引擎。

早期的飛機常使用的星型引擎也是往復式發動機,但現今大多數飛機已改用渦輪發動機

性能指標

排量

排量就是氣缸容積。

排量越大意味着能吸入更多的油氣混合燃氣,單次做功時的爆炸能量就更大。

公式:汽缸半徑2*圓周率*行程長度*缸數

例如:四缸發動機的缸(直)徑80毫米,行程90毫米,那麼其排量是:

 40(半径)2 * 3.14 * 90(行程)* 4(缸数)=452160毫米3 * 4=1.8L

行程

行程是活塞運動時上止點和下止點的距離。

行程越大,連桿的運動幅度也就越大,因此曲軸銷英語crankpin曲軸中心的距離(曲軸臂長度)越大。即:行程越大,則曲軸的力臂越長,發動機輸出的扭矩越大但轉速越低。

曲軸旋轉一周,長行程發動機活塞往復運動的距離比短行程發動機活塞更遠,因此需時間更長,即曲軸轉速相對更低。這造成在單位時間內發動機的做工衝程(油氣混合後爆炸)的次數低,所以發動機的功率會更低。

行程相對較短的發動機注重高轉速大功率,而長行程發動機側重輸出更大扭矩

汽缸排列型式

面對不同的排氣量與載具的容量和性能要求,活塞引擎已有研發多種汽缸排列形式。

註釋

  1. ^ Thermodynamics: An Engineering Approach by Yunus A. Cengal and Michael A. Boles
  2. ^ 汽車學原理與實務(第二版). [2021-12-17]. (原始內容存檔於2021-12-17). 

外部連結