蔣明磊

摘要：內(nèi)燃機(jī)是促進(jìn)世界工業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)物之一，給人類文明的進(jìn)步和人們生活水平的提高形成了巨大的推動(dòng)作用。而目前我們對(duì)于內(nèi)燃機(jī)原理以及所出現(xiàn)的各種問(wèn)題研究并不透徹，導(dǎo)致對(duì)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用效率較低的情況。本文主要對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作原理以及幾個(gè)常見的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)；原理；震爆燃燒；扭矩儲(chǔ)備

中圖分類號(hào)：TK1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）15-0224-01

內(nèi)燃機(jī)從發(fā)明應(yīng)用到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了一百多年，給人類社會(huì)的發(fā)展形成了非常巨大的推動(dòng)作用。內(nèi)燃機(jī)也被稱之為曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽油機(jī)有效熱效率是25-35%，而柴油機(jī)則為30-45%。以何種方法才能更好地提高內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行效率，還值得廣大從業(yè)人員更為積極的探索。

1 內(nèi)燃機(jī)概述

內(nèi)燃機(jī)，屬于動(dòng)力機(jī)械，主要是燃料在機(jī)械內(nèi)部進(jìn)行燃燒，將其所釋放出的熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的一種熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。從廣義上將，內(nèi)燃機(jī)主要包括往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)、自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)以及旋轉(zhuǎn)葉輪燃?xì)廨啓C(jī)等，不過(guò)通常我們所說(shuō)的內(nèi)燃機(jī)指的都是活塞式內(nèi)燃機(jī)，而活塞式內(nèi)燃機(jī)則主要以往復(fù)式活塞最常見。該種內(nèi)燃機(jī)主要是讓燃料跟空氣之間混合，在汽缸當(dāng)中燃燒，從而釋放熱能，讓汽缸當(dāng)中形成高溫高壓燃?xì)?。而燃?xì)馔ㄟ^(guò)膨脹來(lái)推動(dòng)活塞做功，隨后利用曲柄連桿等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)機(jī)械工的輸出，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械工作。

2 內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)問(wèn)題

2.1 內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)條件

就理論層次來(lái)說(shuō)，將內(nèi)燃機(jī)的工作流程進(jìn)行抽象化處理，忽略對(duì)其形成影響的一些次要因素，將基本熱力工程當(dāng)作理想的循環(huán)，之后做出相應(yīng)計(jì)算，更好的完善內(nèi)燃機(jī)性能，提高其動(dòng)力性以及經(jīng)濟(jì)性。所以，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行以下假設(shè)：①假設(shè)內(nèi)燃機(jī)處在封閉循環(huán)當(dāng)中運(yùn)行，不考慮排氣流動(dòng)的損失與影響。②不考慮內(nèi)燃機(jī)在工作過(guò)程當(dāng)中所出現(xiàn)的摩擦、漏氣、傳熱和熱力損失等。③對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃燒的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，在等壓條件下對(duì)工質(zhì)加熱，將加熱過(guò)程看作定容放熱。④將循環(huán)氣體假設(shè)成理想氣體，將比熱當(dāng)作一個(gè)固定值，不考慮變熱比的影響。結(jié)合上述假設(shè)條件的設(shè)置，將內(nèi)燃機(jī)整體簡(jiǎn)化成定容加熱循環(huán)，讓高增壓以及低速大型柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)向定壓加熱循環(huán)的簡(jiǎn)化。

2.2 內(nèi)燃機(jī)的爆震燃燒

在二十世紀(jì)三十年代末，美國(guó)科學(xué)家就提出了關(guān)于爆震燃燒的理論，也就是目前我們所熟悉的尖銳爆聲、積碳過(guò)多以及發(fā)火撞振等。利用實(shí)驗(yàn)研究我們可以得知，內(nèi)燃機(jī)在發(fā)生爆震燃燒的過(guò)程當(dāng)中會(huì)有以下幾種情況出現(xiàn)：在火焰行至末端會(huì)大幅加劇，壓力明顯提升，出現(xiàn)極高峰值。而在內(nèi)燃機(jī)燃燒即將結(jié)束時(shí)，混氣當(dāng)中會(huì)形成高頻壓力波，導(dǎo)致火焰輻射能力大幅提升。在該種情況之下，壓力波將會(huì)強(qiáng)迫汽缸振動(dòng)，出現(xiàn)尖銳的爆聲。不過(guò)結(jié)合近幾年的研究證實(shí)，在爆震過(guò)程當(dāng)中，會(huì)受到多種因素影響，其內(nèi)部化學(xué)成分非常復(fù)雜，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況做出判定。為了提高內(nèi)燃機(jī)性能，從而避免爆震燃燒的情況出現(xiàn)，應(yīng)該對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)其影響因素做出全面分析。①在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，應(yīng)該對(duì)最佳點(diǎn)火提前角進(jìn)行選擇，并對(duì)混合氣體成分以及轉(zhuǎn)速所帶來(lái)的影響進(jìn)行考量，從而在最大程度上控制爆震燃燒，選擇出最為優(yōu)質(zhì)的燃料。②設(shè)計(jì)工作人員需要將壓縮比控制好，對(duì)燃燒室進(jìn)行合理劃分，提高其抗暴性能，確保波流運(yùn)動(dòng)的正常，縮減可燃混合氣體溫度，合理設(shè)置火花塞位置并增加進(jìn)氣量，優(yōu)化冷卻方式。

結(jié)合美國(guó)泰勒兄弟所做的研究，內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部因?yàn)橛土虾涂諝庵g沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)摻和，正常燃燒的情況之下，壓力升高率會(huì)比點(diǎn)燃震爆時(shí)混氣壓力升高率慢。而在內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)之前，有較長(zhǎng)的延遲期，空氣跟油料之間混合效果比較好，可以在短時(shí)間之內(nèi)提高壓力升高率，會(huì)形成燃機(jī)爆震聲波，稱之為撞振。壓燃機(jī)在震爆的過(guò)程中，火箭將會(huì)以很快的速度擴(kuò)散，汽缸當(dāng)中的壓力會(huì)急劇上升。

2.3 柴油機(jī)扭矩儲(chǔ)備

依據(jù)內(nèi)燃機(jī)原理，柴油機(jī)速度特性指的主要是噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置確定時(shí)，柴油機(jī)相應(yīng)性能指標(biāo)會(huì)隨著轉(zhuǎn)速而出現(xiàn)變化的關(guān)系。而在將油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直接固定在所標(biāo)定功率位置的時(shí)候，所測(cè)得速度特性稱之為外特性。經(jīng)分析可知，扭矩會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的變化逐漸趨于平緩，這樣很難滿足于機(jī)械柴油機(jī)對(duì)于扭矩儲(chǔ)備方面的需求。為了更好地滿足工程機(jī)械的工作要求，通常需要針對(duì)柴油機(jī)平緩的外部特性扭矩曲線作矯正處理，而扭矩矯正的本質(zhì)其實(shí)就是對(duì)噴油泵油量的校正。因此，油量校正裝置的主要作用是在柴油機(jī)外界的阻力矩呈現(xiàn)出不斷增加導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降的時(shí)候，噴油泵自動(dòng)提升供油量，從而讓低速時(shí)扭矩增加，提升扭矩的儲(chǔ)備指數(shù)。校正方法主要包括兩種：出油閥校正以及彈簧校正器校正，通常采用后者。

因?yàn)閷?duì)外特性的定義中，噴油泵的油量調(diào)節(jié)裝置位置固定，因此只能對(duì)油泵校正作用加以反映，無(wú)法體現(xiàn)出彈簧校正器所具備的作用。內(nèi)燃機(jī)原理提出對(duì)彈簧校正器以及出油閥都可以提升柴油機(jī)所具備的扭矩儲(chǔ)備。而真實(shí)情況是因?yàn)橥馓匦砸笳{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)需要固定，在進(jìn)行外特性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，彈簧校正器無(wú)法發(fā)揮出作用，這明顯是不夠合理的。因?yàn)閺椈尚Ｕ魉邆涞男Ｕ饔脽o(wú)法在外特性扭矩方面得到反映，若想達(dá)到工程機(jī)械所應(yīng)用柴油機(jī)在扭矩儲(chǔ)備方面的指標(biāo)是非常困難的。在工作實(shí)踐當(dāng)中，為了能夠達(dá)到所規(guī)定范圍的考核指標(biāo)，需要利用調(diào)速特性的最大扭矩當(dāng)作外特性曲線當(dāng)中的最大扭矩，而不用實(shí)際外特性線當(dāng)中的扭矩，這也就說(shuō)明了在目前的定義當(dāng)中存在一些不合理因素。經(jīng)過(guò)以上的論述我們可以得知，在柴油機(jī)配有校正裝置的時(shí)候，外特性上最大扭矩并不是柴油機(jī)真實(shí)的最大扭矩，所以不能夠以此為依據(jù)對(duì)柴油機(jī)實(shí)際扭矩儲(chǔ)備情況以及動(dòng)力性能進(jìn)行衡量。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理加以更為深入的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)國(guó)家工業(yè)行業(yè)發(fā)展具有良好的推動(dòng)作用。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該積極探索，對(duì)國(guó)外的一些先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)和理念加以借鑒，繼而與我國(guó)工業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況相結(jié)合，創(chuàng)建出一套更為符合我國(guó)國(guó)情的內(nèi)燃機(jī)科研與應(yīng)用體系，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入源源不斷的活力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白衛(wèi)星. 內(nèi)燃機(jī)原理若干問(wèn)題的分析研究[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2018（3）.

[2] 甄旭東. 關(guān)于汽車構(gòu)造2-1與內(nèi)燃機(jī)原理課程在教學(xué)中的探討[J]. 現(xiàn)代職業(yè)教育， 2017（10）.

[3] 許翔， 姜大海， 安相璧， 等. 內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)， 2014， 16（1）.