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四冲程发动机作功原理

时间:2014-11-01  来源:安达润滑油  作者:小刘

(1)四冲程发动机

工作原理:内燃发动机的功能就是将燃料在气缸内燃烧所产生的热能转化为机械能,从而输出动力。上述能量的转换是通过不断地反复进行“进气—压缩—作功—排气”四个连续过程实现的,每进行一次这样的连续过程就叫一个工作循环。活塞在气缸内往复四个冲程完成一个工作循环的,称为四冲程发动机;往复两个冲程完成一个工作循环的,称为二冲程机。

(2)四冲程发动机的主要部件

1.jpg 

1.jpg(3)四冲程汽油发动机的四个冲程

1、吸气

进气阀(L)打开

活塞向下运动

燃油和空气的混和物进入汽缸

当活塞运动至最低时,进气阀关闭

 

2.jpg2、压缩

进气阀与排气阀都关闭着

活塞向上运动

燃油和空气的混和气体被压缩

当活塞运动至最顶部时, 压缩冲程结束

 

3.jpg3、作功

火花点燃混和气体

燃烧的气体急剧膨胀,推动活塞下行

 

 

4.jpg4、排气

排气阀(R)打开

活塞向上运动

将燃烧后的废气排出

当活塞运动至最顶部时,排气阀关闭

 

(4)四冲程柴油发动机的四个冲程

5.jpg  一. 进气冲程. 

  在进气冲程中,活塞从上止点向下正点移动,空气由空气滤清器经过进气管道上的化油器将汽油吸出并雾化成细小的油粒与空气混合,即形成可燃混合气,而后进入气缸。由于进气系统对气流有阻力,所以进气冲程终了时,气缸内的可燃混合气的压力Pa比柴油机低,约为0.075~0.09MPa,温度Ta约为370~400K。气缸内压力的变化,如图2—6中的曲线f心所示。图中P0为大气压力, 和柴油机一样,由于进气开始时,气缸内残留着上—个工作循环未排净的废气,r点的压力Ar也略高于大气压力P0。

 

 

 

6.jpg  二. 压缩冲程

  在进气冲程终了以后,进、排气阀关闭,活塞从下止点向上止点移动,可燃混合气被压缩,气体的压力和温度也随着不断升高,使那些未汽化好的汽袖进一步蒸发,并且和空气混合得更好。压缩比愈大,压缩终了时可燃混合气的压刀和温度也愈高,这可使火花塞点燃混合气后燃烧速度加快,作用在活塞上的气体压力亦增高,发动机的功率和经济性也提高。但压缩比过大时,可能引起可燃混合气过早燃烧和产生爆震,使汽油机零件受到冲击负荷,破坏轴承油膜,加速机件磨损。因此汽油机的压缩比不能过大。一般为5~8.5,个别可达9.5~10。 

 

 

 

7.jpg  三. 燃烧膨胀冲程

  可燃混合气由火花塞点火后,立即放出大量的热,使气缸内气体的温度和压力急剧升高,最高温度Tz可达2200~2700K,最高燃烧压力Pz可达3~5MPa。高压气体膨胀,推动活塞从上止点向下止点移动,并通过连杆使曲轴旋转而作功。 由图可见,点火后,压力突然上升,曲线变化比柴油机更陡一些。在膨胀冲程终点b,压力Pb降低到0.4~0.5MPa,温度Tb降到1200~1500K。

 

 

 

8.jpg  四. 排气冲程 

  汽油机的排气冲程与柴油机的排气冲程基本相同。在排气冲程中,气体温度和压力进一步降低,[如动画中曲线所示]。排气终点的压力Pr约为0.105~0.115MPa,残余废气的温度Tr约为850~950K。可以看出示功图的形状和四冲程柴油机的示功图形状相似。不过由于可燃混合气形成的方法不同,压缩比较小,所以进气线、压缩钱、膨胀线和排气线的变化情况不一样,各特征点的温度和压力值也不同。

 

 

 

(5)、四冲程汽油发动机和柴油发动机的区别

特 性 汽油发动机 柴油发动机
燃油 与空气混和后进入汽缸 被喷入汽缸
点火方式 火花塞点火 自燃
压缩比 10:1

 

14-20:1

 

空气燃料比 约14.6:1

 

可变(通常空气过剩)

 

发动机转数 2000-7000rpm

 

1000-5000rpm

 

重量功率比
噪音
发动机寿命

 

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