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你知道嗎,發動機是如何工作的?

大家有時一定感到很奇怪,汽車的發動機為什麼自己就會轉起來呢?今天老侯就帶領大家,去看看發動機內部的奧秘,探究一下發動機的工作原理。

發動機原理的一些基本概念

1、工作循環

活塞式內燃機的工作循環是由進氣、壓縮、作功和排氣等四個工作過程組成的封閉過程。周而復始地進行這些過程,內燃機才能持續地作功。

2、上、下止點

活塞頂離曲軸迴轉中心最遠處為上止點;活塞頂離曲軸迴轉中心最近處為下止點。在上、下止點處,活塞的運動速度為零

3、活塞行程

上、下止點間的距離 S 稱為活塞行程。曲軸的迴轉半徑 R 稱為曲柄半徑。顯然,曲軸每迴轉一周,活塞移動兩個活塞行程。對於氣缸中心線通過曲軸迴轉中心的內燃機,其 S=2R

4、氣缸工作容積

上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。

5、發動機排量發動機所有氣缸工作容積的總和稱為內燃機排量。6、 燃燒室容積

活塞位於上止點時,活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室,其容積稱為燃燒室容積,也叫壓縮容積。

7、氣缸總容積氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容積。8、壓縮比

氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比 e 。 壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時,氣缸內的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大,壓縮終了時氣缸內的氣體壓力和溫度就越高。

9、工況

內燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況,以該時刻內燃機輸出的有效功率和曲軸轉速表示。曲軸轉速即為內燃機轉速。

10、負荷率

內燃機在某一轉速下發出的有效功率與相同轉速下所能發出的最大有效功率的比值稱為負荷率,以百分數表示。負荷率通常簡稱負荷。

這些概念,有些枯燥,但是在以後的文章中會經常提到,有些對於我們的車主在用車、修車過程中偶爾也會用到,權當是知識儲備吧。

下面,就來說一說,發動機究竟是怎樣工作的。(以四衝程汽油機為例)

四衝程發動機的工作循環包括四個活塞行程:

進氣、壓縮、做功和排氣

進氣行程

進氣門打開,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。 進氣終了時,氣缸內氣體壓力約為0.08~0.09 MPa,溫度達到320~400 K

壓縮行程

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。 壓縮終了時,混合氣壓力可達0.81.5 MPa,溫度可達600750 K

作功行程

進排氣門仍然關閉。 壓縮行程結束時,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22002800 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12001700 K。

排氣行程

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。 排氣行程結束后,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

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,以發動機轉數1800轉/分鐘為例,每一個行程的時間大約只有0.017秒,運轉的速度是極快的。而發動機做功所需要的空氣和燃料都要做這樣短的時間內進入發動機燃燒室並混合燃燒,對發動機的進排氣系統提出了極高的要求,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,在以後的文章里,我會做詳細的講解。

發動機的這四個行程反覆循環動作,發動機就會自動的運轉,源源不斷的輸出動力,帶動汽車飛奔



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