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四冲程汽油机发动机工作原理(图解)
杨继坤
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发动机是汽车的动力装置。发动机的种类很多,结构不同,满足不同车型的需求,但发动机的工作原理是一样的。我们先来简单了解一下4冲程发动机的工作原理。
四冲程汽油机的工作原理简单来说就是进气、压缩、排气、点火四个冲程。
四冲程汽油机的工作循环由四个活塞冲程组成,即进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
摄入-
即燃油和空气的混合气先进入发动机;
当进气门打开,排气门关闭时,活塞从上止点移动到下止点。活塞上方的气缸容积增大,产生真空度,气缸内压力下降到进气压力以下。在真空吸力的作用下,由化油器或汽油喷射装置雾化的汽油与空气混合形成可燃混合气,通过进气口和进气门被吸入气缸。进气过程继续,直到活塞通过下止点,进气门关闭。然后上升的活塞开始压缩气体。
吸气冲程
由于曲轴的旋转,当排气门关闭而进气门打开时,活塞从上止点移动到下止点。在进气过程开始时,活塞处于上止点,最后一个循环中的废气残留在气缸中。因此,气缸内的压力略高于大气压力。随着活塞向下移动,气缸的内部容积增加,压力降低。当压力低于大气压力时,在气缸中产生真空吸力。空气经过空气滤清器,与化油器供给的汽油混合,形成可燃混合气,通过进气门被吸入气缸,直到活塞下移至下止点。在进气过程中,由于空气滤清器、化油器、进气管、进气门等的阻力。进气结束时,缸内气体压力略低于大气压,约为0.075~0.09MPa,同时受残余废气和高温部件发热的影响,温度达到370 ~ 400 K,实际是汽油机的进气门在活塞到达上止点前开启,下止点后延迟关闭,以便吸入更多可燃混合气。
工作特点:进气门开启,排气门关闭,活塞下行。
压缩-
就是压缩进气发动机的混合气。一旦被压缩,可燃混合物的压力和温度将上升;
进气门和排气门都关闭,气缸内的可燃混合气被压缩。混合物的温度和压力上升。在活塞接近上止点前,可燃混合气的压力上升到约0.6 ~ 1.2 MPa,温度可达330 ~ 430。
压缩冲程
曲轴继续旋转,活塞从下止点移动到上止点。此时,进气门和排气门都关闭,气缸成为封闭容积。可燃混合物被压缩,压力和温度不断上升。当活塞到达上止点时,压缩冲程结束。此时,气体的压力和温度主要取决于压缩比。可燃混合气的压力可达0.6 ~ 1.2 MPa,温度可达600 ~ 700 K,压缩比越高,压缩结束时气缸内的压力和温度越高,燃烧速度越快,发动机功率越大。但是压缩比太高,容易引起爆燃。所谓爆燃,是指由于气体的压力和温度较高,可燃混合物在未点燃的情况下自行燃烧,火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外蔓延,产生尖锐的爆震声。会使发动机过热,降低动力,增加油耗,损坏零件。轻微爆燃是允许的,但是强烈爆燃对发动机伤害很大。汽油机的压缩比一般是=6 ~ 10。
工作特点:进气门和排气门关闭,活塞上行,气缸内压力和温度上升。汽车维修技术网
工作
就是点燃高温高压的混合气,混合气燃烧膨胀输出动力。T
做功冲程包括燃烧过程和膨胀过程,其中进气门和排气门保持关闭。当活塞在压缩冲程中接近上止点(即点火提前角)时,火花塞产生电火花来点燃可燃混合物。可燃混合物燃烧后放出大量的热量,使气缸内气体的温度和压力急剧上升。最高压力可达3 ~ 5 MPa,最高温度可达2,200 ~ 2,800,高温高压气体膨胀,推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆转动曲轴,输出机械功。除了用于保持发动机持续运转之外,发动机还可以
随着活塞向下移动,气缸的内部容积增加,气体压力和温度降低。当活塞运动到下止点时,作功冲程结束,气体压力下降到0.3 ~ 0.5 MPa,气体温度下降到1,300 ~ 1,600。
工作特点:进排气门关闭混合气燃烧膨胀活塞下行。汽车
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排气-
燃烧后的气体要排出发动机,为二次进气做准备;
在作功冲程结束时,排气门打开。由于气缸内的压力高于大气压力,高温废气迅速排出气缸。这个阶段属于自由排气阶段,高温废气以局部音速通过排气阀排出。随着排气过程的进行,进入强制排气阶段,活塞越过下止点运动到上止点,迫使气缸内的废气排出。当活塞到达上止点附近时,排气过程结束。排气结束时,缸内气体压力略高于大气压,约为0.105 ~ 0.115 MPa,排气温度约为600 ~ 900。由于燃烧室占有一定的容积,在排气结束时不可能将废气完全排除,剩下的部分废气称为残余废气。
排气冲程
可燃混合物在气缸中燃烧后产生的废气必须从气缸中排出,用于下一个进气冲程。当工作接近尾声时,排气阀打开,
进气门仍然关闭,废气通过废气的压力自由排出。当活塞到达下止点并移动到上止点时,废气将继续被强制排放到大气中。活塞越过上止点后,排气阀将关闭,排气冲程将结束。
汽油机的实际排气冲程是提前开启排气门,延迟关闭排气门,以排出更多的废气。由于燃烧室的容积,不可能将气缸中的废气完全排出。受排气阻力影响,排气终止时,气体压力仍高于大气压,约为0.105~0.115MPa,温度约为900 ~ 1200kk,曲轴继续旋转,活塞从上止点运动到下止点,开始下一个新的循环。
工作特点:进气门关闭,排气门打开,活塞上移。
四冲程汽油机工作原理综述
四冲程汽油机通过进气、压缩、做功、排气四个冲程完成一个工作循环。在这个过程中,活塞上下往复运动四个冲程,对应的曲轴旋转两次。
四冲程汽油机通过进气、压缩、做功、排气四个冲程完成一个工作循环。一个接一个的工作循环使发动机持续运转。从前端看,发动机的曲轴顺时针旋转。活塞在上止点和下止点之间每移动一个冲程,曲轴就转动180度。每次四冲程发动机完成一个工作循环,活塞移动四个冲程,曲轴旋转两次(720)。其中进气和做功冲程活塞从上止点运动到下止点;和排气冲程中活塞都从下止点运动到上止点。
附件:发动机原理基本术语
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