發(fā)動機為了持續(xù)工作,不斷地輸出動力,需要反復(fù)依次進(jìn)行“由進(jìn)氣行程—壓縮行程—做功行程—排氣行程”四個連續(xù)過程才能實現(xiàn),每進(jìn)行一次這樣的連續(xù)過程就稱為一個工作循環(huán)。
活塞往復(fù)4個行程完成一個工作循環(huán)的,稱為四沖程發(fā)動機;活塞往復(fù)兩個行程完成一個工作循環(huán)的,稱為二沖程發(fā)動機。(即曲軸轉(zhuǎn)2圈)。
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四沖程汽油機的工作原理
1、進(jìn)氣行程在此行程中,活塞由上止點運動到下止點,進(jìn)氣門開啟,排氣門關(guān)閉,曲軸旋轉(zhuǎn)180度。
當(dāng)活塞由上止點向下止點運動時,氣缸內(nèi)部的壓力下降,將汽油和空氣的混合氣經(jīng)進(jìn)氣門吸入氣缸,由于存在進(jìn)氣阻力,當(dāng)活塞到達(dá)下止點時,氣缸內(nèi)的壓力低于大氣壓。
2、壓縮行程中,活塞由下止點運動到上止點,進(jìn)、排氣門均關(guān)閉,曲軸旋轉(zhuǎn)180度。
當(dāng)活塞由下止點向上止點運動時,氣缸內(nèi)的混合氣溫度壓力不斷上升,使其易于點燃。較大的壓縮比有利于提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性,但壓縮比過高,易造成發(fā)動機工作不正常。
3、做功行程中,進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉,活塞由上止點運動到下止點,曲軸旋轉(zhuǎn)180度。
在壓縮沖程活塞達(dá)到上止點之前,火花塞點燃混合氣,在混合氣燃燒產(chǎn)生的高壓作用下,活塞由上止點被推向下止點而產(chǎn)生動力。氣缸內(nèi)最高瞬間壓力可達(dá)3到5MPao
4、排氣行程中,活塞由下止點運動到上止點,進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開,曲軸旋轉(zhuǎn)180度。
在活塞由下止點向上止點運動時,燃燒的廢氣被排出。當(dāng)活塞到達(dá)排氣上止點時,由于燃燒室容積的存在,氣缸內(nèi)還有少量廢氣,其壓力也因排氣阻力而高于大氣壓。此時,活塞又恢復(fù)到進(jìn)氣行程初始狀態(tài),這樣,發(fā)動機氣缸完成了一個工作循環(huán)。
綜上所述,四沖程汽油發(fā)動機經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個行程,完成一個工作循環(huán)。這期間活塞在上、下止點間往復(fù)移動了四個行程,相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。
四沖程柴油機工作特點
四沖程柴油機和四沖程汽油發(fā)動機工作原理基本相同,也是由進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個行程組成,其活塞、連桿、曲軸等主要機件的運動方式也完全相同,其主要的不同點在于:
1、著火方式不同 汽油機是依靠火花塞點燃可燃混合氣,而柴油機是依靠壓縮終了的壓力、溫度使混合氣自燃。
2、混合氣的形成方式不同 大多數(shù)汽油發(fā)動機的混合氣是在氣缸外部開始形成的,而進(jìn)入柴油機氣缸的是純空氣,柴油則是在壓縮行程后期被直接噴入氣缸,與氣缸內(nèi)的空氣混合,即柴油機的混合氣是在缸內(nèi)形成的。
附,十大關(guān)鍵術(shù)語:
1.工作循環(huán)(cycle):由進(jìn)氣(intake)、壓縮(compression)、做功(power)和排氣(exhaust)等四個工作過程組成的封閉過程。
2.上、下止點:活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點(TopDeadCenter,TDC);活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(BottomDeadCenter,BDC)?;钊麖囊粋€止點運動至另一個止點的過程稱為沖程(stroke)。
3.活塞行程(pistonstroke):上、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半徑R稱為曲柄半徑。顯然,曲軸每回轉(zhuǎn)1周,活塞移動2個活塞行程。對于汽缸中心線通過曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機,有S=2R。
4.汽缸工作容積:上、下止點間所包容的汽缸容積稱為汽缸工作容積(sweptvolume),
5.發(fā)動機排量:發(fā)動機所有汽缸工作容積的總和稱為發(fā)動機排量(enginedisplacement),
6.燃燒室容積:活塞位于上止點時,活塞頂面以上汽缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室,其容積稱為燃燒室容積(clearancevolume),也叫壓縮容積,
7.汽缸總?cè)莘e:汽缸工作容積與燃燒室容積之和稱為汽缸總?cè)莘e,
8.壓縮比:汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比(compressionratio),壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時,汽缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大,壓縮終了時汽缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。轎車用汽油機的壓縮比一般為8~11。
9.工況:內(nèi)燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況,以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速(speed)。
10.負(fù)荷率:內(nèi)燃機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負(fù)荷率,以百分?jǐn)?shù)表示。負(fù)荷率通常簡稱負(fù)荷(load)。
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