四冲程汽油机的活塞每运动四个行程,完成一个工作循环:进气、压缩、做功、排气。在此循环中,发动机的曲轴旋转两周,进、排气门各开闭一次。如图2-56所示。
1.进气行程
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时排气门关闭,进气门开启。在活塞移动过程中,气缸容积逐渐增大,气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸,并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。
2.压缩行程
进气行程结束后,曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时,进、排气门均关闭。随着活塞移动,气缸容积不断减小,气缸内的混合气被压缩,其压力和温度同时升高。
3.做功行程
压缩行程结束时,安装在气缸盖上的火花塞产生电火花,将气缸内的可燃混合气点燃,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,压力和温度迅速升高。在气体压力的作用下,活塞由上止点移至下止点,并通过连杆推动曲轴旋转做功。这时,进、排气门仍旧关闭。
4.排气行程
排气行程开始,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移至上止点,此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和活塞的推动下,排出气缸。
总结:
四冲程汽油机经过进气、压缩、做功和排气四个行程,完成一个工作循环。一个接一个的工作循环,维持了发动机的连续运转。
(二)四冲程柴油机工作原理
四冲程的柴油机和汽油机一样,每个工作循环也包括进气、压缩、做功和排气四个行程(图2-56),但由于柴油和汽油的使用性能不同,使柴油机和汽油机在混合气形成方法及点火方式上都存在不同,主要区别如下:
1.进气行程
在柴油机进气行程中,被吸入气缸的只是纯净的空气。由于进气阻力小,上一循环残留在气缸内的废气温度较低等原因,进气行程终了的压力约为80~95kPa,温度约为320~350K。进气行程如图2-57a所示。
图2-56 四冲程汽油机原理
2.压缩行程
压缩纯空气,由于柴油机的压缩比大,压缩终了的压力和温度都比汽油机高,压力可达3000~5000kPa,温度可达800~1000K。压缩行程如图2-57b所示。
3.做功行程(www.xing528.com)
在压缩行程结束时,喷油泵将柴油泵入喷油器,并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高,喷孔直径很小,所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴迅速蒸发汽化,与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点,因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高,体积急剧膨胀。在气体压力的作用下,活塞推动连杆,连杆推动曲轴旋转做功。
燃烧的瞬时压力可达6~9MPa。瞬时温度可达1800~2200K。做功行程终了时,压力约为200~400kPa,温度约为1200~1500K。做功行程如图2-57c所示。
4.排气行程
排气行程开始,排气门开启,进气门仍然关闭,燃烧后的废气排出气缸。排气终了气缸内压力约为105~125kPa,温度约为800~1000K。如图2-57d所示。
图2-57 四冲程柴油机工作原理
(三)普通柴油机与电控柴油机的区别
1.汽油机与柴油机的比较
以四冲程汽油机和柴油机为例。
(1)相同点
①每个工作循环都包含进气、压缩、做功和排气四个活塞行程,每个行程各占180°。曲轴每旋转两周完成一个工作循环。
②四个活塞行程中,只有一个做功行程有效,其余三个是辅助行程。
(2)不同点
①汽油机的混合气是在气缸外部的进气道形成的,而柴油机的混合气是在气缸内部形成的。汽油机在进气行程时,吸入气缸的是混合气;柴油机在进气行程时,吸入气缸内的是纯空气。
②汽油机在压缩终了时,靠火花塞打出电火花点燃混合气,而柴油机靠高温使柴油自燃。
2.机械式燃油系统与电子式燃油系统的比较
机械式燃油系统与电子式燃油系统的比较如图2-58所示。
图2-58 机械式与电子式
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