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            發(fā)動(dòng)機工作原理

            * 來(lái)源 : * 作者 : admin * 發(fā)表時(shí)間 : 2019-11-14
             
            • 按燃油供應方式分類(lèi):化油器發(fā)動(dòng)機和電噴發(fā)動(dòng)機以及缸內直噴發(fā)動(dòng)機。

            發(fā)動(dòng)機排列類(lèi)型發(fā)動(dòng)機排列類(lèi)型(3)

            原理

            由于汽油和柴油的不同特性,汽油機和柴油機在工作原理和結構上有差異。

            汽油發(fā)動(dòng)機(汽油機)的工作原理

            四沖程汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混汽車(chē)發(fā)動(dòng)機汽車(chē)發(fā)動(dòng)機合氣,在吸氣沖程被吸入汽缸,混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能,高溫高壓的氣體作用于活塞頂部,推動(dòng)活塞作往復直線(xiàn)運動(dòng),通過(guò)連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內完成一個(gè)工作循環(huán)。

            ⑴進(jìn)氣沖程(intake stroke)

            活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟,排氣門(mén)關(guān)閉,曲軸轉動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過(guò)程中,汽缸容積逐漸增大,汽缸內氣體壓力從pr逐漸降低到pa,氣缸內形成一定的真空度,空氣和汽油的混合氣通過(guò)進(jìn)氣門(mén)被吸入汽缸,并在汽缸內進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統存在阻力,進(jìn)氣終點(diǎn)時(shí),汽缸內氣體壓力小于大氣壓力p0,即pa= (0.80~0.90)p0。進(jìn)入汽缸內的可燃混合氣的溫度,由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門(mén)和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340~400K。

            ⑵ 壓縮沖程(compression stroke)

            壓縮沖程時(shí),進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)關(guān)閉?;钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運動(dòng),曲軸轉動(dòng)180°?;钊弦茣r(shí),工作容積逐漸縮小,缸內混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高,到達壓縮終點(diǎn)時(shí),其壓力pc可達800~2 000kPa,溫度達600~750K。

            ⑶ 做功沖程(power stroke)

            當活塞接近上止點(diǎn)時(shí),由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣,混合氣燃燒釋放出大量的熱能,使汽缸內氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達3 000~6 000kPa,溫度TZ達2 200~2 800K。高溫高壓的燃氣推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運動(dòng),并通過(guò)曲柄連桿機構對外輸出機械能。隨著(zhù)活塞下移,汽缸容積增加,氣體壓力和溫度逐漸下降,到達 b 點(diǎn)時(shí),其壓力降至300~500kPa,溫度降至1 200~1 500K。在做功沖程,進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)均關(guān)閉,曲軸轉動(dòng)180°。

            ⑷ 排氣沖程(exhaust stroke)

            排氣沖程時(shí),排氣門(mén)開(kāi)啟,進(jìn)氣門(mén)仍然關(guān)閉,活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運動(dòng),曲軸轉動(dòng)180°。排氣門(mén)開(kāi)啟時(shí),燃燒后的廢氣一方面在汽缸內外壓差作用下向缸外排出,另一方面通過(guò)活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統的阻力作用,排氣終點(diǎn)r 點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力,即pr=(1.05~1.20)p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900~1100K?;钊\動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí),燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無(wú)法排出,這部分廢氣叫殘余廢氣。

            四沖程柴油機的工作原理

            四沖程柴油機工作原理汽油機一樣,每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油與汽油相比,自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā),因而柴油機采用壓縮終點(diǎn)壓燃著(zhù)火(壓燃式點(diǎn)火),而汽油機是火花塞點(diǎn)燃。

            ⑴進(jìn)氣沖程

            汽車(chē)發(fā)動(dòng)機汽車(chē)發(fā)動(dòng)機進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進(jìn)氣系統阻力較小,進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油機高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300~340K,比汽油機低。

            ⑵ 壓縮沖程

            由于壓縮的工質(zhì)是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16~22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3 000~5 000kPa,壓縮終點(diǎn)的溫度為750~1 000K,大大超過(guò)柴油的自燃溫度(約520K)。

            ⑶ 做功沖程

            當壓縮沖程接近終了時(shí),在高壓油泵作用下,將柴油以100MPa左右的高壓通過(guò)噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時(shí)間內與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升,最高達5 000~9 000kPa,最高溫度達1 800~2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著(zhù)火燃燒,故稱(chēng)柴油機為壓燃式發(fā)動(dòng)機。

            ⑷ 排氣沖程

            柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700~900K。對于單缸發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō),其轉速不均勻,發(fā)動(dòng)機工作不平穩,振動(dòng)大。這是因為四個(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是做功的,其他三個(gè)沖程是消耗動(dòng)力為做功做準備的沖程。為了解決這個(gè)問(wèn)題,飛輪必須具有足夠大的轉動(dòng)慣量,這樣又會(huì )導致整個(gè)發(fā)動(dòng)機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機可以彌補上述不足?,F代汽車(chē)多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動(dòng)機。

            結構

            配氣機構和曲柄連桿機構配氣機構和曲柄連桿機構

            發(fā)動(dòng)機是由曲柄連桿機構和配氣機構兩大機構,以及冷卻、潤滑、點(diǎn)火、燃料供給、啟動(dòng)系統等五大系統組成。主要部件有氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞銷(xiāo)、連桿、曲軸、飛輪等。往復活塞式內燃機的工作腔稱(chēng)作汽缸,汽缸內表面為圓柱形。在汽缸內作往復運動(dòng)的活塞通過(guò)活塞銷(xiāo)與連桿的一端鉸接,連桿的另一端則與曲軸相連,曲軸由氣缸體上的軸承支承,可在軸承內轉動(dòng),構成曲柄連桿機構?;钊谄變茸魍鶑瓦\動(dòng)時(shí),連桿推動(dòng)曲軸旋轉。反之,曲軸轉動(dòng)時(shí),連桿軸頸在曲軸箱內作圓周運動(dòng),并通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內上下移動(dòng)。曲軸每轉一周,活塞上、下各運行一次,汽缸的容積在不斷的由小變大,再由大變小,如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)。通過(guò)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉實(shí)現向汽缸內充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉由凸輪軸驅動(dòng)。凸輪軸由曲軸通過(guò)齒形帶或齒輪驅動(dòng)。

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