四冲程内燃机示功图 四冲程内燃机百科
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2024-01-26
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1.我们以单缸汽油发动机为例来解释汽油发动机的工作原理。
2.气缸内安装有活塞,活塞通过活塞销和连杆与曲轴连接。
3.活塞在气缸内往复运动,并通过连杆带动曲轴转动。
4.为了吸入新鲜气体和排出废气,设置了进气门和排气门。
5.活塞顶部离曲轴中心最远,即活塞的最高位置,称为上止点。
6.活塞顶部最靠近曲轴中心的位置是活塞的最低位置,称为下止点。
7.上下死点之间的距离称为活塞行程,曲轴与连杆下端的连接中心到曲轴中心的距离称为曲轴半径。
8.活塞的每个冲程对应于180°的曲柄角度。
9.对于气缸中心线穿过曲轴中心线的发动机,活塞冲程等于曲柄半径的两倍。
10.活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量,用符号VL表示。
11.四冲程发动机的工作循环包括四个活塞冲程,即进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程(做功冲程)和排气冲程。
12.进气冲程化油器汽油发动机首先在气缸外的化油器中混合空气和燃料,然后将其吸入气缸。
13.在进气冲程中,进气门打开,排气门关闭。
14.当活塞从上止点移动到下止点时,活塞上方气缸的容积增加,因此气缸内的压力下降到大气压以下,这导致气缸内产生真空吸力。
15.这样,可燃混合气通过进气管和进气门被吸入气缸。
16、压缩冲程为了使吸入缸内的可燃混合气迅速燃烧,从而产生更大的压力,使发动机能产生更大的功率,就需要在燃烧前对可燃混合气进行压缩,使其体积减小,密度增大,温度升高,即需要一个压缩过程。
17.在这个过程中,进气门和排气门都关闭,曲轴推动活塞从下止点移动到上止点,进行一个称为压缩冲程的冲程。
18.压缩结束时,活塞到达上止点,活塞上方形成一个小空间,称为燃烧室。
19.压缩前气缸内气体的最大体积与压缩后的最小体积之比称为压缩比,用ε表示:压缩比越大,压缩结束时混合气的压力和温度越高,燃烧速度越快,因此发动机产生的功率越大,经济性越好。
20,但当压缩比过大时,不仅不能进一步改善燃烧情况,反而会出现爆燃和表面着火等异常燃烧现象。
21.爆燃是可燃混合物在燃烧室内远离点火中心的一端因气体压力和温度过高而自燃引起的异常燃烧。
22.爆燃过程中,火焰以非常高的速度向外扩散,即使气体来不及膨胀,温度和压力也会急剧上升。
23.同时还会造成发动机过热、动力下降、油耗增加等一系列不良后果。
24.表面点火是另一种异常燃烧(也称为热点火或预点火),由燃烧室中的热表面和热位置(如排气阀头、火花塞电极和积碳)点燃的混合物引起。
25.当发生表面点火时,伴有强烈的爆震声(沉闷),产生的高压会增加发动机零部件的负荷,降低使用寿命。
26.做功冲程在这个冲程中,进气门和排气门仍然关闭。
27.当活塞接近上止点时,安装在气缸盖上的火花塞发出电火花,点燃压缩的可燃混合物。
28.可燃混合物燃烧后,释放出大量热能。因此气体的压力和温度迅速升高,可达到的最高压力约为3-5Mpa,对应的温度为2200-2800K K
29.高温高压气体推动活塞从上止点运动到下止点,曲轴通过连杆转动并输出机械能,除维持发动机本身继续运转外,用于对外做功。
30.在排气冲程中可燃混合物燃烧后产生的废气必须在下一个进气冲程中从气缸中排出。
31.当膨胀接近结束时,排气阀打开,废气在废气压力的作用下自由排出。当活塞到达下止点然后移动到上止点时,废气将继续被强制排放到大气中。
32.当活塞到达上止点时,排气冲程结束。
33.在排气冲程期间,气缸内的压力略高于大气压力,约为0.105-0.115兆帕。
34、在排气结束时,排气温度约为900-1200K k..
35、由于燃烧室占有一定的容积,所以在排气结束时,不可能将废气排出,留下的这部分废气称为残余废气。
36.综上所述,四冲程汽油机通过进气、压缩、燃烧做功和排气四个冲程完成一个工作循环。
37.在此期间,活塞在上死点和下死点之间往复运动四个冲程,曲轴相应地旋转两周。
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