什么是内燃机与发动机有什么不同,汽车发动机与内燃机的区别

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-02-11 09:13:37

蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机都是发动机(产生动力的机械装置)的一种,最终目的都是为了产生动力(用于不同的需求),它们的区别主要在运行原理、体积大小和应用场景的不同,其实没有孰优孰劣的说法。

一、运行原理的不同

发动机最基本的运行原理都是通过燃烧等方式,将化学能源(煤、油、气等)转换为机械动力,带动负载。因此,发动机按工作流程可以粗略的分成燃烧系统和动力系统两个部分。

如果燃烧系统和动力系统是分开的,即先燃烧化学能源,后通过介质推动产生动力,这种发动机可以称为“外燃机”;而相对的,燃烧时直接产生动力,这种发动机可以称为“内燃机”。

外燃机包括通常说的蒸汽轮机和燃气轮机,内燃机包括通常说的柴油发动机和汽油发动机。

外燃机一般做的是旋转运动,即通过介质推动涡轮叶片高速旋转(所以都带一个“轮”字)。

什么是内燃机与发动机有什么不同,汽车发动机与内燃机的区别(1)

轮机轮机就是要有“轮”

而内燃机一般做的是往复运动,即直接推动活塞(吸气→压缩→动力→排气)做往复运动。

老式的拖拉机、摩托车能清楚的听到发动机“哐、哐、哐、哐”或者“噔、噔、噔、噔”的声音,就是内燃机(柴油&汽油发动机)往复运动(来回撞击)的声音。

什么是内燃机与发动机有什么不同,汽车发动机与内燃机的区别(2)

蒸汽轮机和燃气轮机(Gas Turbine)主要区别就在于“汽”和“气”,就是推动涡轮叶片高速旋转的介质不同:蒸汽轮机的介质是高压蒸汽(水),燃气轮机的介质是压缩气体(气)。

蒸汽轮机首先燃烧化学能源,产生高温高压的蒸汽,锅炉蒸汽进入涡轮后,经过一系列喷嘴等系统最终喷到涡轮叶片上,使装有一排排叶片的涡轮转子高速旋转,从而产生动力。

而燃气轮机在燃烧化学能源后,是通过压缩机不断地从大气中吸进空气并进行压缩,压缩空气进入燃烧室,与注入的燃料混合燃烧,形成高温气体,进入燃气涡轮膨胀做功,推动涡轮叶片与压气机叶轮一起高速旋转,从而产生动力。注意,高温高压气体做功的单位能力显著提高,因此可以以较小体积的发动机产生较大的动力。

二、体积大小的不同

如果你明白了上述工作原理的不同,就可以轻易想到,同样是首先燃烧化学能源,蒸汽轮机是用于产生高温高压的蒸汽,而燃气轮机直接压缩空气。显然,蒸汽轮机体积更大,而燃气轮机启动更快。

与这两种外燃机不同,内燃机是汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发直接产生动力,所以内燃机先天是一种更小型的动力装置。

因此粗略的说,体积大小:蒸汽轮机>燃气轮机>内燃机。

三、应用场景的不同

体积大小的不同直接决定了他们应用场景的不同。

蒸汽轮机中的蒸汽流量是连续的、高速的,单位面积能通过的流量大,所以能发出很大的功率。也就是说,应用于更大规模的应用。而大功率蒸汽轮机采用较高的蒸汽压力和温度,因此热效率也更高,换句话说,单位成本也更低,综合来算更省钱。

因此,蒸汽轮机优先应用于规模很大、地点固定、连续运转、对成本很敏感的行业,最典型的就是火力发电。

什么是内燃机与发动机有什么不同,汽车发动机与内燃机的区别(3)

蒸汽轮机也应用于功率要求很高(但对启动时间不敏感)的移动设施,比如航空母舰这种超级船舶。

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