發動機工作過程和基本原理分析

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：wlj123 類別：汽車構造維修時間：2007-10-13

發動機工作過程和原理基本分析

發動機是一種能量轉換機構，它將燃料燃燒產生的熱能轉變成機械能。那么，它是怎樣完成這個能量轉換過程呢？也就是說它是怎樣把熱能轉換成機械能的呢？要完成這個能量轉換必須經過進氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進入氣缸的可燃混合氣(或新鮮空氣)壓縮，壓縮接近終點時點燃可燃混合氣(或將柴油高壓噴入氣缸內形成可燃混合氣并引燃)；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動活塞下行實現對外作功；最后排出燃燒后的廢氣。即進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。

　　把這四個過程叫做發動機的一個工作循環，工作循環不斷地重復，就實現了能量轉換，使發動機能夠連續運轉。把完成一個工作循環，曲軸轉兩圈(720°)，活塞上下往復運動四次，稱為四行程發動機。而把完成一個工作循環，曲軸轉一圈(360°)，活塞上下往復運動兩次，稱為二行程發動機。下面介紹一下四行程發動機的工作原理和工作過程。

一.四行程汽油機的工作原理

　　四行程汽油機的運轉是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環反

（1)進氣行程（圖1-22）

　　由于曲軸的旋轉，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內殘存有上一循環未排凈的廢氣，因此，氣缸內的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內容積增大，壓力減小，當壓力低于大氣壓時，在氣缸內產生真空吸力，空氣經空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。

　　在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關閉，以便吸入更多的可燃混合氣。

　　（2)壓縮行程（圖1-23）

　　曲軸繼續旋轉，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關閉，氣缸內成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發動機功率也越大。

　　但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為ε＝6～10。

　　（3)作功行程（圖1-24）

　　作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3～5MPa，最高溫度可達2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械功，除了用于維持發動機本身繼續運轉外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運動，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度降低，當活塞運動到下止點時，作功行程結束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。