车辆的推进力通常由发动机获得，也称为原动机，即能够将燃料的化学能转化为机械能的机械装置。顺便说一下，英语术语“engine”很可能起源于法语古法语单词“engin”，而这个词又被认为来自拉丁语“ingenium”(与“ingénieur”或“engineer”有相同的词根)。华体会官网app下载
燃料的化学能首先通过燃烧转化为热，然后通过工质将热转化为机械功。这种工作介质可以是液体，也可以是气体。事实上，燃烧产生的热增加了它的压力或比容，由于它的膨胀，得到了机械功。
在内燃机(ICE)中，燃烧产物(如空气和燃料)本身被用作工作介质，而在外燃发动机中，燃烧产物通过热交换器将热量传递到不同的工作介质。此外，在内燃机中，燃烧发生在汽缸内，而在外燃发动机中，燃烧是在一个单独的室中进行的，通常称为燃烧器。
自燃烧过程当ICE改变工质的特性时，只有通过定期更换工质本身，即通过开路循环，才能实现循环运行。因此，内燃机的术语“循环”是指必须定期更换的发动机的工作循环，而不是指工作流体的热力学循环。燃料必须具有与ICE操作兼容的特性，这意味着其燃烧产物应允许用作工作介质(例如，燃烧不应像在烟囱中那样形成灰烬，这会导致发动机机构卡住)。
内燃机
通常选用往复式内燃机作为地面车辆的推进动力，但也有例外情况(电动马达对于有轨电车，无轨电车或电动汽车)，由于它们有利的功率密度和相对较低的制造和服务成本(例如，与燃气轮机相比)。
在往复ICE中，活塞进入气缸的运动，在另一端被气缸盖封闭，产生气缸体积的循环变化。活塞与杆连接，曲柄与轴连接，轴的稳定旋转导致活塞在两个极端位置之间循环运动，即上止点(TDC，离气缸盖最近)和下止点(BDC，离气缸盖最远)。这两个位置分别对应最小气缸容积(间隙容积，Vc)和最大气缸容积(总容积，Vt)。最大体积与最小体积之差称为扫掠体积或气缸位移Vd。最后，最大体积与最小体积之比称为压缩比(rc)。
冰的分类
内燃机可以分为不同的种类。最重要的两种是基于燃烧过程(火花点火vs压缩点火)和工作循环(2冲程vs 4冲程)。额外的分类可以基于进气(自然吸气或涡轮增压)，加油(间接或直接喷射)，以及冷却系统(风冷或水冷)。在本文中，只介绍燃烧过程之间的区别。
火花点火和压缩点火
火花点火
在火花点火发动机中，使用反应性相对较低的燃料，如汽油、压缩天然气(CNG)或液化石油气(GPL)。这种燃料与空气混合，形成可燃的、均匀的空气/燃料混合物，然后压缩到发动机中，达到约700k(400°C)的温度和约20bar的压力，而不会发生自燃。
这种现象可以从燃料分子特征来解释:火花点火(SI)发动机使用的碳氢燃料由短链、刚性和紧凑的结构分子组成(如CNG的CH4或汽油的异辛烷值C8H18)，即使在高温高压下，启动燃烧过程所需的时间也相当长。然而，这一概念绝不能与液体燃料在室温下蒸发并在环境空气中形成可燃混合物的能力相混淆。这种能力与汽油是高的，并决定了爆炸的危险，如果提供点火源。
因此，在SI发动机中，燃烧过程只能通过外部的燃烧源启动(至少对于经典的燃烧)能源，如电火花。通过放电添加到混合物中的能量很小(大约10兆焦耳量级)，但无论如何都是启动燃烧过程所必需的。
从火花点燃的第一个内核开始，燃烧在混合物中扩散:一层又一层，火焰前端穿过燃烧室，主要是由于燃烧气体和新鲜混合物之间的对流热交换，直到到达远离火花的最后一个区域(称为“末端气体”)。
火焰前沿速度约为20- 40m /s，并随着混合气内部湍流的出现而大大提高(湍流增大了新鲜气体与燃烧气体之间的表面积，从而增加了热交换，从而提高了火焰传播速度)。由于湍流强度随着发动机转速的增加而增加，而火焰前端速度与湍流强度成正比，火焰前端速度将随着发动机转速的增加而增加，从而补偿了可用燃烧时间的减少。因此，几乎没有限制SI发动机的发动机转速由燃烧决定(一级方程式发动机每分钟可以跑到20000转)。
然而，当空气/燃料混合物长时间处于高温和高压下时，最终会发生自燃。因此，当末端气体在火焰锋面到达之前自动自燃时，就会发生异常燃烧。这种不正常的燃烧会引起温度的突然升高液压缸压力随后，燃烧室内的压力波通过发动机结构传递到周围环境。这被称为“爆震”，由于热疲劳应力，会对活塞和气缸造成损坏。为了避免爆震的发生，SI发动机必须遵守以下几个限制:最大火焰路径长度(将最大气缸直径限制在100毫米左右)和末端(新鲜)气体的最大允许温度和压力(限制压缩比和升压)。
此外，只有当空气/燃料比非常接近化学计量比时，才能获得较高的火焰速度值:因此，当SI发动机必须在部分负载下运行时，不可能在保持进入气缸的空气质量不变的情况下仅减少燃料。然后，需要使用一个装置来减少空气质量流量来控制负载(通常选择进气节流阀)，即使它在部分负载下会导致效率降低。
[colored_box variation= "苔藓绿"标题= "什么是化学计量学? "化学计量的定义是，在混合物中，所有的氧气被消耗，所有的燃料被燃烧。汽油的质量比为14.7:1(1克燃料含有14.7克空气)。[/ colored_box]
压缩点火
当使用反应性较高的燃料时，如柴油，它们不能与空气混合，然后被压缩到气缸中，否则在压缩行程中燃烧过程将自发开始。事实上，柴油是一种碳氢化合物的混合物，可以用十六烷C16H34表示，它有一个长直链分子，在高温和高压下，氧化过程的初步反应进行得非常快。
因此,柴油以高压喷射液体喷射到已经压缩的空气中，在理想的燃烧开始之前(在传统柴油燃烧的情况下)。微小的燃料液滴(直径约10微米)被热压缩空气(约900k)包围，迅速蒸发，燃烧过程在极短的点火延迟下自发开始。
与SI发动机不同的是，柴油发动机的燃烧过程不能自行调整其特性，以适应发动机转速增加时可进行燃烧的时间(即燃料蒸发、混合和点火延迟所需的时间不会随着发动机转速的增加而减少)。因此，这些发动机不能以高于5000转/分的速度运行。
最后，与SI发动机不同，这种燃烧在空气/燃料比方面没有严格的要求。在部分负载时，在保持相同诱导空气量的情况下，减少了喷射燃料量，不需要任何节流装置，因此没有任何增加的损失。
资料来源:费德里科·米罗教授，都灵理工大学
Romain Nicolas的观点:
两种最常见的燃烧类型(火花点火和压缩点火)今天已经知道很长一段时间，并很好地掌握。然而，随着标准规定的污染物和燃料消耗限制越来越低，我们正在达到这些过程的极限。达到这些标准的成本越来越高，还有一些替代燃烧过程引擎架构正在实验室和研究中心进行测试。你认为我们现在所知道的火花点火和压缩点火发动机会被一些替代方案所取代吗，比如CAI, PCCI，双燃料燃烧或其他?
