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1、发动机工作原理内容简介:现在车用发动机按所有燃料可分为汽油机和柴油机;按工作循环可分为二冲程和四冲程;按运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式。看发动机的重要参数:排气量、压缩比、功率和扭矩发动机按运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式。现在汽车广泛应用的发动机是往复活塞式发动机,它利用一个称为曲柄连杆机构的装置,实现活塞的往复直线运动和曲轴旋转运动的转换。无论是柴油机或汽油机、二冲程或四冲程发动机,曲柄连杆机构是发动机工作的基础。单缸汽油机结构图:从中可以看到活塞、连杆和曲轴和往复活塞式发动机不同的是一种旋转活塞式发动机,在1954年,由汪克尔发明,采用三角转子旋转驱动方式代替传统往复式活塞驱动
2、发动机,被称为转子发动机。三角形活塞转子发动机图:从图中可以看到三角形活塞(也称为转子)但是转子式发动机有初期面临主要问题:如何提高发动机的耐久性、如何润滑三角转子减少缸壁的磨损和如何保证气缸的密封性能。所以各大汽车厂家纷纷退出了转子发动机的研发。现在只有马自达坚守着马自达发动机的研发和应用,转子发动机一直以来都是Mazda的精神领袖。面临着环保新时代的降临,转子发动机的发展究竟又何去何从呢?要了解往复活塞式发动机工作原理,需要了解几个重要的概念:上止点、下止点、气缸、燃烧室、压缩比和冲程。因为活塞在气缸内作往复直线运动,当活塞处于气缸的最高点位置时称为上止点,相反处于最低点位置时称为下止点。
3、活塞从上止点到下止点称为一个冲程,相同的道理,活塞从下止点到上止点也称为一个冲程,一个冲程曲轴转动半圈180度。活塞上止点、下止点、燃烧室容积图压缩比是一个重要的概念,当活塞处于下止点时,活塞上部的气缸空间内充入气体,当活塞上行至上止点时,活塞上部的空间称为燃烧室,即活塞上行最终将气体压入燃烧室,燃烧室相对越小,压缩比越大,最终压缩结束后气体的压力和温度越高。无论是汽油机、柴油机、二冲程或四冲程、往复活塞式或旋转活塞式发动机,均采用的是奥托循环式发动机,在工作中可燃气体要经过进气、压缩、作功和排气四个过程,注意在这里是过程而不是冲程。完成这四个过程称为一个工作循环。对于四冲程发动机,完成进气、
4、压缩、作功和排气这一工作循环需要四个冲程,曲轴要转两圈,所以得名四冲程发动机。对于二冲程发动机,完成进气、压缩、作功和排气这一工作循环需要两个冲程,曲轴要转一圈,所以得名二冲程发动机。转子发动机活塞转子在运动过程中也在完成着进气、压缩、作功和排气这一工作循环。四冲程汽油机工作循环原理图:从左至右为进气、压缩、作功和排气四个冲程先来谈谈四冲程发动机工作原理,这里包括了汽油机和柴油机1进气冲程:曲轴带动活塞由上止点向下止点运动,此时进气门要打开、而排气门处于关闭状态,因为活塞的下行在进气管形成一定的真空负压,所以气体被吸入气缸。柴油机和汽油机的区别在于:汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气,柴油机
5、吸入气缸的是纯空气。汽油机的供油系统在提前在进气管将一定比例的汽油和空气混合好。当活塞到达下止点,进气冲程结束。2压缩冲程:压缩时曲轴带动活塞由下止点向上止点运动,此时进气门和排气门均被关闭,气缸内混合气(汽油机)或空气(柴油机)被压缩,压力和温度升高,至活塞到达上止点,压缩冲程结束。在前面提到压缩比,因为汽油机和柴油机的压缩比不同,汽油机达812,而柴油机可达1522,所以压缩结束对于气缸的压力和温度,柴油机要明显高于汽油机。3作功冲程:在作功时,气缸气体需要燃烧膨胀,推动活塞下行输出动力,但是柴油机和汽油机在供油和着火方式有着明显的不同:对于汽油机,气缸内已是汽油和空气的混合气,在压缩冲程
6、即将结束,活塞到达上止点前的某一刻,需要点火系统提供的高压电作用于火花塞,火花塞跳火,点燃气缸的混合气,因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点,同时混合气迅速燃烧膨胀作功,推动活塞下行。对于柴油机,先前进气时吸入气缸的空气,所以在压缩冲程即将结束,活塞到达上止点前的某一刻,需要供油提供的高压柴油喷入燃烧室并迅速的形成混合气,因为气缸的高温达到柴油的自燃温度,混合气自行点火。所以称汽油机为点燃式,而柴油机是压燃式。4排气冲程:排气冲程汽油机和柴油机相似:曲轴带动活塞由下止点向上止点运动,排气门打开,燃烧后的废气经排气门排出。排气结束,活塞处于上止点,进行下一个进气、压缩、作功和排气的工作循环。为了保证发动机的正常工作,需要各个机构和系统的良好配合:重要的两个机构是曲柄连杆机构和配气机构: