简述四行程发动机的工作循环

核心提示四行程汽油机的每个工作循环汽油机是将汽油和空气混合成可燃混合气,然后进入气缸用电火花点燃。四行程汽油机的每个工作循环均经过如下四个行程,见图1—3。1.进气行程 在这个行程中,进气门开启,排气门关闭,气缸与化油器相通,活塞由上止点向下业点移

四行程汽油机的每个工作循环

汽油机是将汽油和空气混合成可燃混合气,然后进入气缸用电火花点燃。四行程汽油机的每个工作循环均经过如下四个行程,见图1—3。

1.进气行程 在这个行程中,进气门开启,排气门关闭,气缸与化油器相通,活塞由上止点向下业点移动,活塞上方容积增大,气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸人气缸内。活塞行至下止点时,曲轴转过半周,进气门关闭,进气行程结束。

由于进气道的阻力,进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压,约为0.07~0.09MPa。混合气进入气缸后,与气缸壁、活塞等高温机件接触,并与上一循环的高温残余废气相混合,所以温度上升到370—400K。

2.压缩行程 进气行程结束后,进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转,活塞由下止点向上止点移动,活塞上方的容积缩小,进入到气缸中的混合气逐渐被压缩,使其温度、压力升高。活塞到上止点时,压缩行程结束。

压缩终了时,混合气温度约为600~700K,压力一般为0.6~1.2MPa。:混合气被压缩之后,密度增大,压力和温度迅速升高,为燃烧创造了良好条件。

3.作功行程 当压缩冲程临近终了时,火花塞发出电火花,点燃可燃混合气。由于混合气迅速燃烧膨胀,在极短时间内压力可达到3~5MPa,最高温度约为2200~2800K。高温、高压的燃气推动活塞迅速下行,并通过连杆使曲轴旋转而对外作功。

在作功行程中,活塞自上止点移至下止点,曲轴转至一周半。随着活塞下移,活塞上方容积增大,燃气温度、压力逐渐降低。作功行程终了时,燃气温度降至1300~1600K,压力降至0.3-0,5kPa。

4.排气行程 混合气燃烧后成了废气,为了便于下一个工作循环,这些废气应及时排出气缸,所以在作功行程终了时,排气门开启,活塞向上移动,废气便排到大气中。当活塞到达上止点时,排气门关闭、曲轴转至两周,完成一个工作循环。

由于废气受到流动阻力及燃烧室容积的影响,不可能完全排尽。所以排气终了时,气缸内废气压力总是高于大气压力,约为0.105~0.115MPa,温度为900~1200K。留在缸内的废气,称残余废气,它对下一循环的进气行程是有妨碍的,因此要求排气尽可能干净。

综上所述,四行程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功和排气四个过程,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。

四行程发动机的工作循环过程包含四个重要环节:

进气行程进气门处于打开状态,排气门处于关闭状态,活塞在曲轴的带动下由上止点向下止点运行,空气或可燃混合气由进气门进入气缸。活塞运行到下止点,进气行程结束,进气门关闭。

压缩行程进排气门都处于关闭状态,活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运行,运行到上止点,压缩行程结束。在压缩行程完成时,汽油机的燃料与空气得到进一步的混合,压力、温度显著增高;柴油机气缸内的压缩空气能够达到柴油的自燃温度。

作功行程进排气门仍处于关闭状态,火花塞点火,引燃混合气(柴油机是喷油嘴喷油,柴油与压缩空气形成的混合气在压缩完成时的高温下着火),作功开始,混合气膨胀,推动活塞下行,并通过连杆推动曲轴旋转。活塞运行到下止点,作功行程结束。

排气行程排气门打开(进气门仍处于关闭状态),活塞在曲轴的带动下,由下止点向上止点运行,燃烧的废气通过排气门排出。活塞运行到上止点,排气行程结束,排气门关闭。

发动机就是在不断完成以上四个行程的过程中周而复始地运转起来的。活塞每进行一个行程,曲轴需要旋转180度;发动机完成一个工作循环(即四个行程),曲轴需要旋转两圈(720度)。

发动机的四个行程中,只有作功行程作功,其他行程是辅助行程。飞轮储存作功行程的能量和惯性,带动活塞在气缸内作往复运动,并向外输出动力。发动机的动力来源于燃料与压缩空气混合燃烧发生的膨胀。

为了使燃料燃烧得更充分,让发动机更节油,就要使进入气缸的空气量最多,废气排出得更彻底,因此,进排气门都是早开晚关的,点火或喷油时间也是提前一些曲轴转角进行的。

以上是对四行程发动机工作循环的简单描述。

二行程发动机工作循环也是要完成以上四个环节的。但它的四个环节是在曲轴转一圈(360度,活塞在气缸内往复运行两次)内完成的。由于二行程发动机的结构不是十分完美,实际运行起来比较费油,且可挖掘的潜力少,故被逐渐淘汰。

 
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