常见的汽车发动机大部分为四冲程汽油发动机。四冲程汽油发动机由进气、压缩、做功和排气四个过程周而复始地循环工作。四冲程汽油发动机的工作原理示意图如图1-16所示。
(1)进气行程 进气行程是将汽油和空气混合成的可燃气体吸入气缸。进气行程开始时,进气门打开,排气门关闭,曲轴转动使活塞由上止点向下止点运动,活塞上方容积增大,压力降低。由汽油和空气组成的可燃混合气在压力差的作用下进入气缸(图1-16a)。曲轴转过半周,活塞行至下止点,进气门关闭,进气行程结束。进气终了时其压为75~90kPa,混合气温度为80~130℃。
(2)压缩行程 压缩行程可提高可燃混合气的压力和温度,为其迅速燃烧创造条件。压缩行程开始时,进、排气门关闭,曲轴继续转动,活塞从下止点向上止点运动,活塞上方容积缩小,压缩可燃混合气使其温度和压力升高(图1-16b)。曲轴转过第二个半周,活塞到达上止点,压缩行程结束。压缩行程终了时的压力为800~1400kPa,混合气温度为350~450℃。
压缩比是压缩行程的重要指标,压缩比越大,压缩终了时混合气的压力和温度就越高,越有利于提高发动机的动力。但压缩比受汽油抗爆性能的限制,不宜过大,否则会引起发动机爆燃,反而会降低动力,使耗油量增加,加速零件损坏。
(3)做功行程 做功行程使压缩终了的可燃混合气燃烧后膨胀做功。做功行程时,进、排气门仍然关闭,当压缩接近终了时,火花塞发出电火花,可燃混合气被点燃迅猛燃烧,使燃烧气体的压力和温度急剧升高,推动活塞由上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转而对外做功。所以做功行程也称为膨胀行程(图1-16c)。
做功行程燃气最高压力可达2940~3920kPa,温度可达1800~2000℃。随着活塞向下运动,活塞上方容积增大,压力、温度随之降低。活塞运动至下止点,曲轴转过第三个半周,做功行程结束。此时燃气压力为300~500kPa,温度约为1200℃。(www.xing528.com)
(4)排气行程 排气行程排除气缸内膨胀做功后的废气。排气行程开始时,进气门仍关闭,排气门开启,曲轴继续转动使活塞由下止点向上止点移动,把膨胀做功后的废气挤出气缸(图1-16d)。曲轴转过第四个半周,活塞到达上止点,排气行程结束。排气行程终了时压力为105~120kPa,温度为600~900℃。
综上所述:发动机每完成一个工作循环时,曲轴转动两周(720°),进、排气门各开启一次,活塞完成四个行程,其中进气、压缩和排气行程是消耗动力,只有做功行程产生动力。
图1-16 四冲程汽油发动机的工作原理示意
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