把這四個過程叫做發(fā)動機的一個工作循環(huán),工作循環(huán)不斷地重復(fù),就實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換,使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)。把完成一個工作循環(huán),曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°),活塞上下往復(fù)運動四次,稱為四行程發(fā)動機。而把完成一個工作循環(huán),曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°),活塞上下往復(fù)運動兩次,稱為二行程發(fā)動機。下面介紹一下四行程發(fā)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(zhuǎn)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(huán)反復(fù)的。
(1) 進氣行程 (圖1-22)
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由于曲軸的旋轉(zhuǎn),活塞從上止點向下止點運動,這時排氣門關(guān)閉,進氣門打開。進氣過程開始時,活塞位于上止點,氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣,因此,氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移,氣缸內(nèi)容積增大,壓力減小,當(dāng)壓力低于大氣壓時,在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力,空氣經(jīng)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(nèi)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(guān)閉,以便吸入更多的可燃混合氣。
(2) 壓縮行程(圖1-23)
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曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn),活塞從下止點向上止點運動,這時進氣門和排氣門都關(guān)閉,氣缸內(nèi)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(dāng)活塞到達上止點時壓縮行程結(jié)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(nèi)的壓力和溫度越高,則燃燒速度越快,發(fā)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(shù)倍的速度向外傳播,造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)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(fā)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)
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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(guān)閉。當(dāng)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(chǎn)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(nèi)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(zhuǎn)并輸出機械功,除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外,其余用于對外作功。隨著活塞向下運動,氣缸內(nèi)容積增加,氣體壓力和溫度降低,當(dāng)活塞運動到下止點時,作功行程結(jié)束,氣體壓力降低到0.3~0.5MPa,氣體溫度降低到1300~1600K。
(轉(zhuǎn)載)