發動機是怎麼樣工作的

2022-03-06 19:20:18 字數 4694 閱讀 2023

1樓:匿名使用者

以四衝程汽油機為例來說說發動機的基本工作原理,與柴油機的區別也會在其中單獨的說明。

首先需要說明的是,發動機不會自己無緣無故的轉動,必須有一個外力來給它提供原始的動力,這個外力就是由發動機的起動系統來提供的。我們將鑰匙轉到啟動檔的時候,起動機通電運轉,轉動發動機的曲軸,帶動其它機構和系統進入工作狀態,發動機才能自行運轉,工作迴圈才能自動進行下去。如果沒有啟動系統,發動機是不可能工作的,有時候汽車的電瓶沒電了,汽車就無法啟動了,就是這個原因。

當發動機正常工作後,起動系統的使命就完成了。

發動機正常工作時,它的工作迴圈包括四個活塞行程:進氣、壓縮、做功和排氣。

下面分別來說說它們的運動過程。

1、進氣行程

在這個行程中,進氣門開啟,排氣門關閉,活塞從上止點向下止點運動。空氣和汽油的混合物被吸入氣缸,在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。 當進氣行程終了時,氣缸內氣體壓力約為0.

08~0.09 mpa,溫度達到320~400 k。 對於柴油機來說,它吸入的是純空氣,而不是柴油與空氣的混合氣,並且它的進氣系統中沒有節氣門,進氣阻力小,且殘餘廢氣溫度較低,同汽油機相比,進氣終了時缸內氣體壓力略高而溫度略低。

2、壓縮行程

在這個行程中,進氣門和排氣門都關閉,活塞從下止點向上止點運動; 氣缸容積逐漸變小,氣缸內混合氣被壓縮,其壓力和溫度同時升高。當壓縮行程終了時,混合氣壓力可達0.8~1.

5 mpa,溫度可達600~750 k。採用大壓縮比,可提高壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度,從而加快燃燒速度,提高發動機熱效率,但太大容易引起「爆震」和「表面點火」,通常汽油機壓縮比為9~12,柴油機壓縮比為16~22由於柴油機的壓縮比更大,壓縮終了時缸內氣體壓力約為3~5 mpa,溫度約為750~1000 k,都比汽油機的高,並且壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。

3、作功行程

在這個行程中,進排氣門仍然關閉。壓縮行程結束時,火花塞跳火點燃可燃混合氣,火焰迅速傳遍整個燃燒室,並放出大量熱能;燃燒氣體體積膨脹,壓力、溫度升高;氣體壓力推動活塞從上止點運動到下止點,並通過連桿推動曲軸旋轉作功。燃燒最高壓力可達3~6.

5 mpa,最高溫度可達2200~2800 k。作功終了時,氣體壓力降低到0.35~0.

5 mpa,氣體溫度降低到1200~1700 k。

汽油機與柴油機最大的區別就在於此。當壓縮行程結束時,噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室,由於此時氣缸內溫度高於柴油自燃溫度,所以柴油自行著火燃燒,並形成多個火焰中心,燃燒的更加劇烈和暴力,燃燒氣體最高壓力6~9 mpa,最高溫度也可高達1800~2500 k,作功終了時,氣體壓力約為0.2~0.

5 mpa,溫度約為1000~1200 k。所以,人們說柴油機更有勁的原因就在於此。

​4、排氣行程

在這個行程中,進氣門關閉,排氣門開啟;活塞從下止點向上止點運動。膨脹過後的廢氣在其自身剩餘壓力和在活塞的推動下,經排氣門排出氣缸。排氣行程結束後,殘留在燃燒室內的少量廢氣稱為殘餘廢氣。

殘餘廢氣壓力約為0.105~0.12 mpa,溫度約為 900~1100 k。

這個過程柴油機和汽油機差不多,只是柴油機的殘餘廢氣溫度略低。

這個過程說起來很漫長,但發動機運轉起來的時候,每個行程的時間都是非常短的。如果發動機以800轉/分鐘的怠速運轉,每一個行程的時間大約只有0.035秒;如果發動機以1800轉/分鐘的常用轉速運轉,每一個行程的時間大約只有0.

017秒。所以運轉的速度是極快的。

由於發動機做功所需要的空氣和燃料都要在這樣短的時間內進入發動機燃燒室並混合燃燒,因此對發動機的進排氣系統提出了極高的要求,只有讓更多的燃油和空氣進入發動機,發動機的動力才有可能提升。相對而言,讓更多的燃油進入發動機是比較容易的,而讓更多的空氣進入發動機卻是很困難的,所以現代發動機的每一次進步幾乎都是進排氣系統的改進,配氣機構成為了發動機上最複雜、最精密的機構,比如現在普遍採用的可變氣門正時與升程系統,進氣增壓系統等等。

現在應該看明白了吧,發動機在工作時首先由起動系統帶動運轉,然後四個行程反覆迴圈動作,發動機就進入自動執行狀態,將燃料燃燒釋放的化學能轉化為機械能並源源不斷的對外輸出,通過汽車的傳動系統傳遞到車輪上驅動汽車飛速行駛。應該說汽車是人類最偉大的發明之一,它的出現極大的改變了人類社會的文明程序,近一百年來的社會發展遠遠超過了之前幾千年的發展總和。

2樓:北京萬通汽車學校

旋轉運動的,,,,,

3樓:匿名使用者

汽油機一般採用往復活塞式結構,由本體、曲柄連桿機構、配氣系統、供油系統、潤滑系統和點火系統等部分組成。

汽油機比柴油機輕巧,製造成本低,噪聲較小,低溫起動性較好,但熱效率較低且燃料消耗率大。摩托車、油鋸和其他小功率動力機械,為求輕便、價廉,常用二衝程風冷式汽油機;固定式小功率汽油機為求結構簡單、工作可靠而成本較低,大多用四衝程水冷式;轎車和輕型貨車則大多用頂置氣門水冷式汽油機,但隨著油耗問題日益受到重視,柴油機在這類汽車上應用漸廣;小型飛機所用發動機為求輕便和升功率大,大多用半球型燃燒室的風冷式汽油機。

往復活塞式內燃機的組成部分主要有曲柄連桿機構、機體和氣缸蓋、配氣機構、供油系統、潤滑系統、冷卻系統、起動裝置等。

氣缸是一個圓筒形金屬機件。密封的氣缸是實現工作迴圈、產生動力的源地。各個裝有氣缸套的氣缸安裝在機體裡,它的頂端用氣缸蓋封閉著。

活塞可在氣缸套內往復運動,並從氣缸下部封閉氣缸,從而形成容積作規律變化的密封空間。燃料在此空間內燃燒,產生的燃氣動力推動活塞運動。活塞的往復運動經過連桿推動曲軸作旋轉運動,曲軸再從飛輪端將動力輸出。

由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機構是內燃機傳遞動力的主要部分。

活塞組由活塞、活塞環、活塞銷等組成。活塞呈圓柱形,上面裝有活塞環,藉以在活塞往復運動時密閉氣缸。上面的幾道活塞環稱為氣環,用來封閉氣缸,防止氣缸內的氣體漏洩,下面的環稱為油環,用來將氣缸壁上的多餘的潤滑油刮下,防止潤滑油竄入氣缸。

活塞銷呈圓筒形,它穿入活塞上的銷孔和連桿小頭中,將活塞和連桿聯接起來。連桿大頭端分成兩半,由連桿螺釘聯接起來,它與曲軸的曲柄銷相連。連桿工作時,連桿小頭端隨活塞作往復運動,連桿大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉運動,連桿大小頭間的杆身作複雜的搖擺運動。

曲軸的作用是將活塞的往復運動轉換為旋轉運動,並將膨脹行程所作的功,通過安裝在曲軸後端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲存能量,使活塞的其他行程能正常工作,並使曲軸旋轉均勻。為了平衡慣性力和減輕內燃機的振動,在曲軸的曲柄上還適當裝置平衡質量。

氣缸蓋中有進氣道和排氣道,內裝進、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門充入氣缸。膨脹後的燃氣經排氣門、排氣道和排氣管,最後經排氣消聲器排入大氣。

進、排氣門的開啟和關閉是由凸輪軸上的進、排氣凸輪,通過挺柱、推杆、搖臂和氣門彈簧等傳動件分別加以控制的,這一套機件稱為內燃機配氣機構。通常由空氣濾清器、進氣管、排氣管和排氣消聲器組成進排氣系統。

為了向氣缸內供入燃料,內燃機均設有供油系統。汽油機通過安裝在進氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合,然後經進氣管供入氣缸,由汽油機點火系統控制的電火花定時點燃。

內燃機氣缸內的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱,溫度升高。為了保證內燃機正常運轉,上述零件必須在許可的溫度下工作,不致因過熱而損壞,所以必須備有冷卻系統。

內燃機不能從停車狀態自行轉入運轉狀態,必須由外力轉動曲軸,使之起動。這種產生外力的裝置稱為起動裝置。常用的有電起動、壓縮空氣起動、汽油機起動和人力起動等方式。

內燃機的工作迴圈由進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中只有膨脹過程是對外作功的過程,其他過程都是為更好地實現作功過程而需要的過程。按實現一個工作迴圈的行程數,工作迴圈可分為四衝程和二衝程兩類。

四衝程是指在進氣、壓縮、膨脹和排氣四個行程內完成一個工作迴圈,此間曲軸旋轉兩圈。進氣行程時,此時進氣門開啟,排氣門關閉。流過空氣濾清器的空氣,或經化油器與汽油混合形成的可燃混合氣,經進氣管道、進氣門進入氣缸;壓縮行程時,氣缸內氣體受到壓縮,壓力增高,溫度上升;膨脹行程是在壓縮上止點前噴油或點火,使混合氣燃燒,產生高溫、高壓,推動活塞下行並作功;排氣行程時,活塞推擠氣缸內廢氣經排氣門排出。

此後再由進氣行程開始,進行下一個工作迴圈。

二衝程是指在兩個行程內完成一個工作迴圈,此期間曲軸旋轉一圈。首先,當活塞在下止點時,進、排氣口都開啟,新鮮充量由進氣口充入氣缸,並掃除氣缸內的廢氣,使之從排氣口排出;隨後活塞上行,將進、排氣口均關閉,氣缸內充量開始受到壓縮,直至活塞接近上止點時點火或噴油,使氣缸內可燃混合氣燃燒;然後氣缸內燃氣膨脹,推動活塞下行作功;當活塞下行使排氣口開啟時,廢氣即由此排出活塞繼續下行至下止點,即完成一個工作迴圈。

內燃機的排氣過程和進氣過程統稱為換氣過程。換氣的主要作用是儘可能把上一迴圈的廢氣排除乾淨,使本迴圈供入儘可能多的新鮮充量,以使儘可能多的燃料在氣缸內完全燃燒,從而發出更大的功率。換氣過程的好壞直接影響內燃機的效能。

為此除了降低進、排氣系統的流動阻力外,主要是使進、排氣門在最適當的時刻開啟和關閉。

實際上,進氣門是在上止點前即開啟,以保證活塞下行時進氣門有較大的開度,這樣可在進氣過程開始時減小流動阻力,減少吸氣所消耗的功,同時也可充入較多的新鮮充量。當活塞在進氣行程中執行到下止點時,由於氣流慣性,新鮮充量仍可繼續充入氣缸,故使進氣門在下止點後延遲關閉。

排氣門也在下止點前提前開啟,即在膨脹行程後部分即開始排氣,這是為了利用氣缸內較高的燃氣壓力,使廢氣自動流出氣缸,從而使活塞從下止點向上止點運動時氣缸內氣體壓力低些,以減少活塞將廢氣排擠出氣缸所消耗的功。排氣門在上止點後關閉的目的是利用排氣流動的慣性,使氣缸內的殘餘廢氣排除得更為乾淨。

內燃機效能主要包括動力效能和經濟效能。動力效能是指內燃機發出的功率(扭矩),表示內燃機在能量轉換中量的大小,標誌動力效能的引數有扭矩和功率等。經濟效能是指發出一定功率時燃料消耗的多少,表示能量轉換中質的優劣,標誌經濟效能的引數有熱效率和燃料消耗率。

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