2 - 发展史

2.2 - 热机热力学

2.2.2 - 热机的机械结构

2.2.2.1 - 往复式四冲程和二冲程汽油热机

往复式四冲程汽油发动机是一种对空气—燃料进行均质调节并采用受控引燃的发动机。

燃料主要是汽油，但也可以使用替代产品，如液化石油气。

燃料的调节，或在化油器内，或间接地在进气管内，或是直接在气缸内等燃料被周期性喷入的装置中进行。

燃料混合物在气缸内进行周期性的压缩，直至其压力在15至25巴范围内变化为止。

压缩后的温度在400至600摄氏度之间变化，此温度仍小于其自然温度，这样，燃料混合物必须被引燃以使燃料完成化学能的释放。

由火花引燃的燃气的燃烧，其速度是十分迅速的。燃料的压力值将增长到接近于其压缩后压力值的七倍，但是平均有效压力将与压缩结束时的压力值大致相等。

这些数值，因为同时受到许多变数的影响，而不能精确计算。这也是汽油发动机的制造在很大程度上取决于经验的原因之一。

在四冲程发动机中，换气是借助阀门装置完成的，而在两冲程的发动机中，是通过接近下止点的孔来实现的。

产生的有效做功通过连杆机构在曲柄末端转化为发动机的扭矩。连杆机构比较复杂，它需要发动机转速减至800至1200转/分之间，以保持发动机转动。这就需要大量的消耗燃料，特别是在循环不通畅的时候。

现在，我们可以观察到：

- 机械组件在峰值压力作用下的最大疲劳度和相同机械组件的平均疲劳度之间的比值等于最大压力值和平均实际压力值之间的比值；

- 在考虑到留出一定的安全余量的情况下，这些组件的尺寸由峰值压力值确定，而不是由平均有效压力值确定，这就要求组件留有足够大的尺寸余量。

汽油发动机的优点：

- 数十年的丰富经验，设计可控；

- 发动机机构经济；

- 活塞/气缸的结构有利于承受高压。

汽油发动机的缺点：

- 必须使用高端燃料；

- 压力值的最大值和最小值之比偏低；

- 效率偏低：燃料中包含的化学能仅有30%转化为了机械功；

-有害物质的排放量相对较高：一氧化氮（NO），碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO）；

- 噪声较大；

- 需要变速箱。

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