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    四沖程發動機作功原理

    時間:2014-11-01  來源:安達潤滑油  作者:小劉

    (1)四沖程發動機

    工作原理:內燃發動機的功能就是將燃料在氣缸內燃燒所產生的熱能轉化為機械能,從而輸出動力。上述能量的轉換是通過不斷地反復進行“進氣—壓縮—作功—排氣”四個連續過程實現的,每進行一次這樣的連續過程就叫一個工作循環?;钊跉飧變韧鶑退膫€沖程完成一個工作循環的,稱為四沖程發動機;往復兩個沖程完成一個工作循環的,稱為二沖程機。

    (2)四沖程發動機的主要部件

    1.jpg 

    1.jpg(3)四沖程汽油發動機的四個沖程

    1、吸氣

    進氣閥(L)打開

    活塞向下運動

    燃油和空氣的混和物進入汽缸

    當活塞運動至最低時,進氣閥關閉

     

    2.jpg2、壓縮

    進氣閥與排氣閥都關閉著

    活塞向上運動

    燃油和空氣的混和氣體被壓縮

    當活塞運動至最頂部時, 壓縮沖程結束

     

    3.jpg3、作功

    火花點燃混和氣體

    燃燒的氣體急劇膨脹,推動活塞下行

     

     

    4.jpg4、排氣

    排氣閥(R)打開

    活塞向上運動

    將燃燒后的廢氣排出

    當活塞運動至最頂部時,排氣閥關閉

     

    (4)四沖程柴油發動機的四個沖程

    5.jpg  一. 進氣沖程. 

      在進氣沖程中,活塞從上止點向下正點移動,空氣由空氣濾清器經過進氣管道上的化油器將汽油吸出并霧化成細小的油粒與空氣混合,即形成可燃混合氣,而后進入氣缸。由于進氣系統對氣流有阻力,所以進氣沖程終了時,氣缸內的可燃混合氣的壓力Pa比柴油機低,約為0.075~0.09MPa,溫度Ta約為370~400K。氣缸內壓力的變化,如圖2—6中的曲線f心所示。圖中P0為大氣壓力, 和柴油機一樣,由于進氣開始時,氣缸內殘留著上—個工作循環未排凈的廢氣,r點的壓力Ar也略高于大氣壓力P0。

     

     

     

    6.jpg  二. 壓縮沖程

      在進氣沖程終了以后,進、排氣閥關閉,活塞從下止點向上止點移動,可燃混合氣被壓縮,氣體的壓力和溫度也隨著不斷升高,使那些未汽化好的汽袖進一步蒸發,并且和空氣混合得更好。壓縮比愈大,壓縮終了時可燃混合氣的壓刀和溫度也愈高,這可使火花塞點燃混合氣后燃燒速度加快,作用在活塞上的氣體壓力亦增高,發動機的功率和經濟性也提高。但壓縮比過大時,可能引起可燃混合氣過早燃燒和產生爆震,使汽油機零件受到沖擊負荷,破壞軸承油膜,加速機件磨損。因此汽油機的壓縮比不能過大。一般為5~8.5,個別可達9.5~10。 

     

     

     

    7.jpg  三. 燃燒膨脹沖程

      可燃混合氣由火花塞點火后,立即放出大量的熱,使氣缸內氣體的溫度和壓力急劇升高,最高溫度Tz可達2200~2700K,最高燃燒壓力Pz可達3~5MPa。高壓氣體膨脹,推動活塞從上止點向下止點移動,并通過連桿使曲軸旋轉而作功。 由圖可見,點火后,壓力突然上升,曲線變化比柴油機更陡一些。在膨脹沖程終點b,壓力Pb降低到0.4~0.5MPa,溫度Tb降到1200~1500K。

     

     

     

    8.jpg  四. 排氣沖程 

      汽油機的排氣沖程與柴油機的排氣沖程基本相同。在排氣沖程中,氣體溫度和壓力進一步降低,[如動畫中曲線所示]。排氣終點的壓力Pr約為0.105~0.115MPa,殘余廢氣的溫度Tr約為850~950K??梢钥闯鍪竟D的形狀和四沖程柴油機的示功圖形狀相似。不過由于可燃混合氣形成的方法不同,壓縮比較小,所以進氣線、壓縮錢、膨脹線和排氣線的變化情況不一樣,各特征點的溫度和壓力值也不同。

     

     

     

    (5)、四沖程汽油發動機和柴油發動機的區別

    特 性 汽油發動機 柴油發動機
    燃油 與空氣混和后進入汽缸 被噴入汽缸
    點火方式 火花塞點火 自燃
    壓縮比 10:1

     

    14-20:1

     

    空氣燃料比 約14.6:1

     

    可變(通??諝膺^剩)

     

    發動機轉數 2000-7000rpm

     

    1000-5000rpm

     

    重量功率比
    噪音
    發動機壽命

     

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