一、四行程汽油发动机工作原理
发动机工作须经过进气,把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸;然后将进入气缸的可燃混合气压缩,压缩接近终点时点燃可燃混合气;可燃混合气着火燃烧,膨胀推动活塞下行实现对外作功;最后排出燃烧后的废气。进气、压缩、作功、排气四个过程。把这四个过程叫做发动机的一个工作循环,工作循环不断地重复,就实现了能量转换,使发动机能够连续运转。
1、进气行程
活塞在曲轴带动下从上止点向下止点运动,这时排气门关闭,进气门打开。随着活塞下移,气缸内容积增大,压力减小,在气缸内形成一定的真空度,空气和汽油混合物通过进气门被吸入气缸,并在气缸内进一步形成可燃混合气。
2、压缩行程:
进气结束终了,曲轴继续旋转,带动活塞从下止点向上止点运动,这时进、排气门均关闭,气缸内成为封闭容积,随着活塞移动,气缸容积不断减小,可燃混合气受到压缩,压力和温度不断升高,当活塞到达上止点时压缩行程结束。
3、做功行程;
做功行程包括燃烧过程和膨胀过程,在这一行程中,进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时,安装在气缸盖上的火花塞产生电火花,点燃可燃混合气,火焰迅速传遍整个燃烧室,同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀,温度和压力急剧升高,最高压力可达3.0~6.5MPa,最高温度可达2200~2800K,高温高压气体膨胀,推动活塞从上止点向下止点移动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械能,除了用于维持发动机本身继续运转外,其余用于对外做功。随着活塞向下运动,气缸内容积增加,气体压力和温度逐渐降低,当活塞运动到下止点时,做功行程结束,气体压力降低到0.35~0.5MPa,气体温度降低到1200~1500K。
4、排气行程:
可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。排气行程开始时,排气门开启,进气门仍然关闭,曲轴通过连杆带动活塞由下止点向上止点运动时,此时废气在自身生剩余压力和在活塞的推动下,经排气门排出气缸之外。活塞越过上止点后,排气门关闭,排气行程结束。
受排气阻力的影响,排气终止时,气体压力仍高于大气压力,约为0.105~0.12MPa,温度约为900~1100K。
曲轴继续旋转,活塞从上止点向下止点运动,又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环,这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程,相应地曲轴旋转了两圈。
实际汽油机的进气过程中,进气门打开。在排气行程中,是排气门早于下止点开启,迟于上止点关闭。
进气门早开晚关的目的是为了增加进入气缸的混合气量,排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量。减少残余废气量,会相应增加进气量。
二、四行程柴油机的工作原理
四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程一样,每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程,但由于柴油机使用的燃料是柴油,柴油与汽油有较大的差别,柴油粘度大,不易蒸发,自燃温度低,故可燃混合气的形成,着火方式,燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同.四冲程柴油机工作原理如下:
1、进气冲程 与汽油机相比,进入柴油机汽缸的不是可燃混合气而是纯空气。进气行程结束时,气体压力为80 -90kpa,温度为310-350K。
2、压缩冲程 压缩的是纯空气,由于柴油机压缩比大,压缩终了时气体的温度和压力比汽油机高。压力约为3000-5000kpa,温度约为800-1000k。
3、做工冲程 压缩行程结束,高压柴油经喷油器呈雾状喷入汽缸,迅速汽化并与空气形成混合气。由于压缩终了汽缸内温度远高于柴油的自然温度(500K左右)柴油立即自行着火燃烧。因此,柴油机没有点火系统。燃烧最高压力为5000-10000kpa,最高温度约为1800-2200K。