热机的发展史及车用内燃机展望.pptVIP

Contents question 关于热机的类型目前还没有公认的分类标准，但大多数热机的工作原理都是利用特定物质（例如煤油、汽油、柴油或是煤炭）所蕴含的化学能，经燃烧作用产生热能与气体，并利用它们产生力量推动机械设备运转与工作 。目前，热机主要分为内燃机，外燃机和火箭发动机。  1.1热机定义 中文名称：热机 英文名称：Heat energy 定义：吸收热能并将其中一部分转换为机械功向外输出的原动机。 热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。 Tip：热机也可成为发动机或动力机 Different types of heat energy 外燃机 外燃机的燃烧过程发生在汽缸之外，例如一个外置的锅炉中。锅炉内燃烧产生的热气经管线导入汽缸或涡轮机（Turbine）内，推动活塞或涡轮扇叶来产生推力。 外燃机是最早投入使用的发动机，最初作为矿场与工厂的动力来源，后来又为发电厂提供动力，在一段较长的时间里，外燃机也作为那些受空间、重量限制较小的交通工具（轮船、火车）的动力。然而由于效率低下，后来已经逐渐不再使用。外燃机依靠燃料燃烧产生的热，驱使工作物质做功。外燃机最主要的工作物质就是水，这类外燃机又被称为蒸汽机。根据做功机构的不同，又可分为往复活塞式、旋转式。 外燃机种类 内燃机 利用燃料燃烧后在有限空间内自身的膨胀直接做功的发动机，被称为内燃机。 内燃发动机中最常见的是往复式发动机：燃烧后的气体推动活塞进行往复运动，活塞再透过曲柄轴（crank）将原本直线往复的动力输出转为旋转运动，是今日汽车与机车上最常见到的动力型式，早期螺旋桨飞机，部分小型船只和某些情况下用来驱动发电机的发动机也都采用这种形式。旋转式发动机又可分为喷气发动机和转子发动机。 2.热机发展史 所谓热机， 就是一种将热能转换为机械能的机械。 在最近4 0 0 年的人类飞速发展中， 热机扮演了非常重要的角色— — 被称为第一次工业革命的动力源的蒸汽机就属于热机中的外燃机， 而在汽车上广泛使用的汽油发动机、柴油发动机则属于热机中的内燃机。 回顾热机的历史， 我们可以清楚地看到以蒸汽机、汽油机与柴油机为代表的几个发展阶段， 它们实现了从往复运动到旋转运动、从燃烧室外置到燃烧室内置、从二冲程到四冲程、从引爆到压燃的发展过程 question 是谁发明了世界上第一台实用的蒸汽机？ 提到蒸汽机， 许多人肯定会不约而同地想起那叫做詹姆士瓦特的英国人， 以为他是蒸汽机的发明者。 可是事实总是无情的， 这样的联想其实是误的! 蒸汽机的发明者并不是詹姆士瓦特， 而是一位英国 铁匠— — 托马斯?? 纽科门。他的发明比们熟知的瓦 特早了半个多世纪。甚至在他去世的时候， 瓦特都还没有出生。 瓦特所做的， 只是蒸汽机进行了改进。 第一台蒸汽机产生背景 18 世纪， 采矿业是英国的主要工业。 采矶那涉及到打洞、排水等工程项目。那时候， 英国的许多矿井都采用人力、畜力进行排水，生产效率很低不说， 成本还很高， 这对于矿主而言， 无疑是致命性的打击。为了解这个问题， 英国资本家希望能有一种机械来代替传统的人力与畜力。 为了满足英国资本家的需求， 托马斯·纽科门利用他在17 0 5 年取得的“ 冷凝进入活塞下部的蒸汽与把活塞与连杆联接以产生运动” 的专利， 在17 12 年设计了一种以他名字命名的蒸汽机。虽然就现在看来，纽科门蒸汽机只适合作为中小学科技活动课上的模型， 但在当时它所带来的进步无疑是革命性的。它将活塞的往复式运动实用化。 纽科门蒸汽机 这种蒸汽机采用金属封闭容器作为气缸， 并设置了用来改变气缸容积的塞。当加热后的蒸汽由燃烧室进入气缸后， 蒸汽的体积膨胀， 压力就会增加， 这时被推动的活塞向缸的上止点( 活塞在汽缸中的最高运行位置) 运动。而在活塞到达上止点后， 再向气缸喷水以降低缸中蒸汽的温度。冷却后的蒸汽体积收缩、压力下降， 活塞在重力的作用下向下止点( 活塞在汽缸中最低运行位置) 运动， 最后到达下止点即完成了一次循环。活塞通过连杆与平衡杠杆连接， 利用它的复式运动， 就能带动排水泵排水。不过由于纽科门蒸汽机的制造工艺落后， 公差也很大， 气缸与活塞间隙足有1 5 m m ， 所以活塞每分钟只能