内燃机摘要内燃式引擎internalcombustionengine俗称为内燃机.PDF

內燃機 摘要 內燃式引擎（internal combustion engine ），俗稱為內燃機，簡記為I. C. E. ，諸如 汽油機、柴油機、燃氣輪機（gas turbine ）等均屬內燃機，本文擬針對內燃機， 介紹其發展簡史與設計觀點。 1. 簡介 內燃機 燃料導入汽缸後使之引火燃燒，藉燃燒後 熱效率較高，構造輕巧。 產生高 溫氣體之膨脹壓力，推動活塞而做 功。即燃燒與做功過程均在汽缸內發生。 2. 歷史 西元1800 年後 許多內燃機之試驗機開始陸續有人製造，但是，均不十分 理想。 西元1862 年 法國工程師Beau de Rochas 發明熱力循環。 西元1876 年 德國的引擎製造者N.A.Otto 造出第一部成功的鄂圖燃燒引擎( Otto Gas Engine) 。是依照Beau de Rochas 所發明的熱力循環。 現代製造之大多數內燃機都按照此相同原理，所以，鄂圖引擎可說是內燃 機之始祖。 西元1893 年 Rudolf Diesel 製造狄賽爾( Diesel Engine)引擎 ，在許多方面與鄂圖引擎有 別。 3. 構造 由 活塞 / 活塞環 / 活塞銷 / 連桿 / 曲軸 / 飛輪 / 汽缸 / 汽缸蓋 / 進氣閥 / 排氣閥 / 閥彈簧 / 進排氣孔 組成 動力傳遞部份 活塞 (Piston) 為汽缸的活動封蓋，上端密閉下端開口， 頭部稱為活塞頭，下部稱為活塞裙， 靠 近頭部有方溝三至五條，以安放活塞環。 活塞與高溫高壓之氣體接觸，又以高速作 往復運動，故製造材料必須質輕、強度夠、 散熱快及耐磨蝕。 鑄鐵活塞較耐磨、膨 脹係數小，與汽缸壁之間需較小間隙、鋁 合金質較輕、 熱傳性好，可減少震動並 較易控制 汽缸燃燒室內之溫度與燃燒。 活塞裙上常有裂槽設計，橫向裂槽是為了縮短熱傳路線，縱向裂槽是使其在膨脹 時不增加活塞直徑， 特種合金invar 預鑄於鋁合金活塞內，可減少其膨脹。 活塞環(Piston rings) 主要功能為保持汽缸壓力，同時減少汽缸壁與活塞之接觸面積，減少摩擦。 另外之重要功能為幫助汽缸內壁之潤滑並防止潤滑由過分消耗，及把活塞 的熱量傳給汽缸壁。 活塞環有兩種，其中壓縮環剖面呈方形，位置 靠近活塞頭，每活塞有數條；而油環通常僅一條，位置比壓縮環低，上有 槽孔。 活塞環直徑大於汽缸內徑，需壓縮後才可裝入 汽缸內，接縫處的間隙為活塞間隙，供熱膨脹 之需。 活塞銷 (Piston pin) 活塞銷的功能為連接活塞與連桿，由表面硬化處理過之合金鋼製成，中空 而有精確之表面加工。 連桿 (Connecting rod) 連結曲軸柄和活塞之機件。使活塞之 往復直線運動、經連桿及曲軸柄變成 曲軸之迴轉運動。需承受強大的壓縮 力、拉力、變曲力等負荷，其結構必 須十分強固。為高級鍛鋼製成斷面多成 I 型，與活塞連接端稱小頭，與曲 軸連接端稱大頭。 曲軸 (Crankshaft) 引擎之主要迴轉機件，引擎所發生之動力經由此軸傳至外界做功，曲軸之 形式取決於引擎之形式、大小和速度。 曲軸之形狀不規則，又需高速迴 轉，故特別需注意其慣性平衡，以減輕其震動與因震動而產生的應力。 飛輪 (Flywheel) 飛輪通