四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程在此行程中,活塞由上止点运动到下止点,进气门开启,排气门关闭,曲轴旋转180度。
当活塞由上止点向下止点运动时,气缸内部的压力下降,将汽油和空气的混合气经进气门吸入气缸,由于存在进气阻力,当活塞到达下止点时,气缸内的压力低于大气压。
2、压缩行程中,活塞由下止点运动到上止点,进、排气门均关闭,曲轴旋转180度。
当活塞由下止点向上止点运动时,气缸内的混合气温度压力不断上升,使其易于点燃。较大的压缩比有利于提高发动机的动力性和经济性,但压缩比过高,易造成发动机工作不正常。
3、做功行程中,进气门、排气门均关闭,活塞由上止点运动到下止点,曲轴旋转180度。
在压缩冲程活塞达到上止点之前,火花塞点燃混合气,在混合气燃烧产生的高压作用下,活塞由上止点被推向下止点而产生动力。气缸内最高瞬间压力可达3到5MPao
4、排气行程中,活塞由下止点运动到上止点,进气门关闭,排气门打开,曲轴旋转180度。
在活塞由下止点向上止点运动时,燃烧的废气被排出。当活塞到达排气上止点时,由于燃烧室容积的存在,气缸内还有少量废气,其压力也因排气阻力而高于大气压。此时,活塞又恢复到进气行程初始状态,这样,发动机气缸完成了一个工作循环。
综上所述,四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧做功、排气四个行程,完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程,相应地曲轴旋转了两周。
单缸四冲程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环,在这个过程中,活塞上下往复运动四个行程,相应的曲轴旋转两周。
1、吸气冲程
进气阀(L)打开,活塞向下运动,燃油和空气的混合物进入汽缸,当活塞运动至最低时,进气阀关闭。
2、压缩冲程
进气阀与排气阀都关闭着,活塞向上运动,燃油和空气的混合气体被压缩,当活塞运动至最顶部时,压缩冲程结束,将机械能转化为内能。
3、做功冲程
火花点燃混和气体,燃烧的气体急剧膨胀,推动活塞下行,将内能转化为机械能。
4、排气冲程
排气阀(R)打开,活塞向上运动,将燃烧后的废气排出,当活塞运动至最顶部时,排气阀关闭。
(2)汽油机工作原理扩展资料
单缸四冲程发动机属于往复活塞式内燃机,根据所用燃料种类的不同,分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。
使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。汽油和柴油都是石油制品,是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机,如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。
单缸四冲程柴油机的工作原理与四冲程汽油机相同,也是由进气、压缩、做功、排气四个形成组成。
不同的是柴油机进气行程进的是纯空气,在压缩行程接近上止点时,由喷油器将柴油喷入燃烧室,由于这时汽缸内的温度已经远远超过柴油的自燃温度,喷入的柴油经过短暂的着火延迟后,自行着火燃烧,对外做功。
四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。
(1)进气行程。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动,此时,进气门开启,排气门关闭。活塞移动过程中,气缸内容积逐渐增大,形成真空度,于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸,直至活塞到达下止点,进气门关闭时结束。由于进气系统存在进气阻力,进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力,约为0.075MPa~0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热,气体温度升高到370K~440K。(2)压缩行程。进气行程结束时,活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动,气缸内容积逐渐减小。此时进、排气门均关闭,可燃混合气被压缩,至活塞到达上止点时压缩结束。压缩过程中,气体压力和温度同时升高,并使混合气进一步均匀混合,压缩终了时,气缸内的压力约为0.6MPa~1.2MPa,温度约为600K~800K。(3)作功行程。在压缩行程末,火花塞产生电火花点燃混合气,并迅速燃烧,使气体的温度、压力迅速升高,从而推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转作功,至活塞到达下止点时作功结束。作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升,瞬间压力可达3MPa~5MPa,瞬时温度可达2200K~2800K。(4)排气行程。在作功行程接近终了时,排气门打开,进气门关闭,曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在活塞推动下,被排出气缸,至活塞到达上止点时,排气门关闭,排气结束。因排气系统存在排气阻力,排气冲程终了时,气缸内压力略高于大气压力,约为0.105MPa~0.115MPa,温度约为900K~1200K。
如图所示是四冲程汽油机工作示意图,其中压缩冲程是把 机械 能转化为内能。
如14-1-6甲、乙是我们课堂演示的两个实验,
与压缩冲程原理相同的是_甲_实验.
汽油发动机(Gasoline Engine )是以汽油作为燃料,将内能转化成动能的的发动机。由于汽油粘性小,蒸专发快,属可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使
四冲程汽油机的工作过程由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。进气行程活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动,此时,进气门开启,排气门关闭。压缩冲程又名第二冲程,是将机械能转化为内能的冲程。燃烧膨胀行程,在发动机工作的四个行程中,只有这个在行程才实现热能转化为机械能。
详细介绍
1、进气行程
此时,活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动,同时,进气门开启,排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容积增大,气缸内的气体压力下降,形成一定的真空度。由于进气门开启,气缸与进气管相通,混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时,气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。
2、压缩行程
活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,气缸内气体容积逐渐减小,气体被压缩,气缸内的混合气压力与温度随着升高。
3、燃烧膨胀行程
此时,进排气门同时关闭,火花塞点火,混合气剧烈燃烧,气缸内的温度、压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中,只有这个在行程才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为作功行程。
4、排气行程
此时,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的上行,被排出气缸。由于排气系统有阻力,且燃烧室也占有一定的容积,所以在排气终了地,不可能将废气排净,这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。
排气行程结束时,活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后,曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,开始下一个循环。如此周而复始,发动机就不断地运转起来。
(7)汽油机工作原理扩展资料:
大部分的四冲程发动机,气门都是简单地随着弹簧的返回而关闭。随着发动机转速的提高,弹簧推动气门开合的时间会有所改变,而这时间的改变不利于发动机的性能发挥。
这个问题的解决办法之一是连控轨道阀(Desmodromic valve)调速系统。这个系统是用一个机械装置调整气门的开合。这样就可以得到更高转速的发动机。这个系统的缺点是复杂程度高、成本高,有的制造商将其用在为摩托车发动机的杜卡迪系统。
汽油的发动机一般都采用4冲程。4冲程分别是:进气、压缩、燃烧、排气。完成专这4个过程一个周期(2圈属)。理解4冲程
活塞,它由一个活塞杆和曲轴相联,过程如下:
1.活塞在顶部开始,进气阀打开,活塞往下运动,吸入油气混合气
2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气,使得爆炸更有威力。
3.当活塞到达顶部时,火花塞放出火花来点燃油气混合气,爆炸使得活塞再次向下运动。
4.活塞到达底部,排气阀打开,活塞往上运动,尾气从汽缸由排气管排出。注意:发动机最终产生的运动是转动的,活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动,这样才能驱动汽车轮胎。
汽车的曲拐连着连杆,连杆带动活塞在气缸里做往复运动,四个冲程为一个工作循环,而空气和汽油的混合气体从进气门进入气缸里被活塞压缩,因为气压而往复运动,然后车轮就在动了、呵呵~
现在让我们了解下发动机是怎样工作的吧。
??首先我们就以单缸为例,介绍下四冲程汽油发动机的工作原理。
??我们已经知道,发动机是将化学能转化为机械能的机器,它的转化过程实际上就是工作循环的过程,简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料,产生动能,驱动发动机气缸内的活塞往复的运动,由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄,围绕曲轴中心作往复的圆周运动,而输出动力的。
??现在,我们分析一下这个过程:
??一个工作循环包括有四个活塞行程(所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程):进气行程、压缩行程、膨胀行程(作功行程)和排气行程。
??进气行程
??在这个过程中,发动机的进气门开启,排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而使气缸内的压力将到大气压力以下,即在气缸内造成真空吸力,这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸,同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时,气缸内的气体压力约为0.075-0.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。
??压缩行程
??为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,即需要有压缩过程。在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程,即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa,温度可达600-700K。
在这个行程中有个很重要的概念,就是压缩比。所谓压缩比,就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大,在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高,燃烧速度也愈快,因而发动机发出的功率愈大,经济性愈好。一般轿车的压缩比在8-10之间,不过现在最新上市的Polo就达到了10.5的高压缩比,因此它的扭矩表现相对不错。但是压缩比过大时,不仅不能进一步改善燃烧情况,反而会出现暴燃和表面点火等不正常燃烧现象(燃油质量的影响也是占有相对重要的地位,这方面我们会在以后详细讲解)。
??暴燃是由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。暴燃时火焰以极高的速率向外传播,甚至在气体来不及膨胀的情况下,温度和压力急剧升高,形成压力波,以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁是就发出尖锐的敲缸声。同时,还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重暴燃是甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
??除了暴燃,过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题:表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处(如排气门头,火花塞电极,积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧(也称作炽热点火或早燃)。表面点火发生时,也伴有强烈的敲缸声(较沉闷),产生的高压会使发动机负荷增加,降低寿命。
??膨胀行程(作功行程)
??在这个过程中,进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时,火花塞发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后,放出大量的热能,此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动,通过连杆使曲柄旋转并输出机械能,除了维持发动机本身继续运转外,其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中,气缸内容积增加,气体压力和温度都迅速下降,在此行程终了时,压力降至0.3-0.5MPa,温度则为1300-1600K。
??排气行程
??当膨胀行程(作功行程)接近终了时,排球门开启,考废气的压力进行自由排气,活塞到达下止点后再向上止点移动时,强制降废气强制排到大气中,这就是排气行程。在此行程中,气缸内压力稍微高于大气压力,约为0.105-0.115MPa。当活塞到达上止点附近时,排气行程结束,此时的废气温度约为900-1200K。
??由此,我们已经介绍完了发动机的一个工作循环,这期间活塞在上、下止点间往复移
动了四个行程,相应地曲轴旋转了两周。