內燃機(Internal Combustion Engine, ICE) 係一種將液體或氣體燃料與空氣混合後,直接在機器內部燃燒,並將燃燒產生嘅熱能轉換為機械能嘅動力裝置。佢係現代汽車嘅核心動力來源,通常所講嘅「汽車引擎」正係指活塞式內燃機。
絕大多數汽車內燃機採用四衝程工作循環,即活塞往復四個行程完成一次能量轉換,分別係:
進氣行程:活塞下行,進氣門打開,可燃混合氣(汽油機)或純空氣(柴油機)被吸入氣缸。
壓縮行程:活塞上行,進氣門關閉,氣體被壓縮,溫度同壓力急劇升高。
做功行程:火花塞點燃汽油機內嘅混合氣(點火式),或柴油機噴入嘅燃油在高溫空氣中自燃(壓燃式),產生嘅高溫高壓燃氣推動活塞下行,對外輸出機械功。
排氣行程:排氣門打開,活塞上行,將燃燒後嘅廢氣推出氣缸。
內燃機可根據多種特徵進行劃分:
| 分類方式 | 常見類型 | 簡要說明 |
|---|---|---|
| 所用燃料 | 汽油機、柴油機、天然氣 (CNG) 發動機、乙醇發動機等 | 燃料不同,決定咗其點火方式同效率差異。 |
| 著火方式 | 點火式(汽油機為代表,火花塞點火) 壓燃式(柴油機為代表,利用壓縮高溫自燃) |
呢個係汽油機同柴油機嘅本質區別之一。 |
| 衝程數 | 四衝程(主流) 二衝程(曲軸每轉一圈完成一個循環) |
絕大多數汽車引擎採用四衝程。 |
| 氣缸排列 | 直列、V 型、水平對置、W 型等 | 決定咗引擎嘅尺寸、重心同佈局方式。 |
| 冷卻方式 | 水冷(依賴冷卻液循環) 風冷(依賴空氣對流) |
絕大多數現代汽車採用更高效嘅水冷式。 |
| 進氣方式 | 自然吸氣 增壓式(渦輪或機械增壓) |
增壓方式能顯著提升引擎功率同效率。 |
在電動化浪潮下,內燃機並未走向終結,反而正經歷一場技術變革。
效率不斷突破:當前中國量產汽油機嘅熱效率已達到43% 以上,混動專用引擎效率更係突破咗45%,未來汽油機有效效率有望突破 50%。
混合動力成主力:根據《節能與新能源汽車技術路線圖 3.0》,未來 5-15 年內燃機仍將係汽車嘅重要動力來源,且傳統能源乘用車將全面混動化。混動技術成為內燃機轉型升級嘅關鍵環節。
零碳燃料探索:氫、甲醇、氨等低碳/零碳燃料在內燃機上嘅應用成為重要方向,呢個有望讓內燃機實現「重生」。吉利等企業已在醇氫引擎上取得咗全球領先嘅熱效率成績。