往复式发动机使用活塞将化学能转换为机械运动。它通过燃烧燃料,然后引导热气,从而推动活塞来实现这一点。活塞的连接方式使其开始转动圆形曲轴;当活塞到达其行程末端时,它将返回其原始位置,而不会将曲轴带回来。从历史上看,最常见的往复式发动机是蒸汽机和内燃机。往复式发动机提供的动力量与其气缸的总内部容积有关。。
广泛使用的往复式发动机的第一个例子是蒸汽机。到19世纪初,英国工程师开发出蒸汽机设计,提供足够的动力与水轮机竞争。蒸汽机很快进入工厂、铁路机车和轮船,成为第一次工业革命的推动力。
在这些蒸汽机中,煤被燃烧以提供热水。由此产生的高压蒸汽随后被导入带有活塞的气缸中。活塞被推到气缸的末端,通过连杆转动曲轴。在这一点上,阀门引导蒸汽离开汽缸,使其不再作用在活塞上。现在曲轴正在移动,其动量可以将活塞拖回其原始位置,循环可以重新开始。。
另一种往复式发动机是内燃机。内燃机从化学燃料(如汽油)中获取热量,这种燃料在气缸内燃烧。进气阀允许空气在燃油燃烧前流入。同样,在燃烧发生后,排气阀允许气体从发动机中排出。化油器,或者越来越多的喷油器,允许燃料和空气的适当混合,以实现理想的燃烧。
在内燃机中,活塞通过机械方式与曲轴相连。如果一个活塞移动,所有其他活塞都必须随之移动。然而,它们的位置是交错的,这样当一个活塞正在燃烧时,另一个活塞可能正在排气。这种配置使得往复式发动机的抖动更小,因为动力是在整个循环的不止一个部分产生的。在汽车中,内燃机通常有四到八个气缸。
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