往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油和柴油。由于汽油和柴油的不同性质,因而在发动机的工作原理和结构上有所差异。
1.四冲程汽油发动机工作原理
汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的可燃混合气,在进气行程被吸入气缸,混合气经压缩点火而产生热能,高温高压的气体作用在活塞的顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环,曲轴转2周(720°CA)。
(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,同时产生大量的热能。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在活塞的推动下,经排气门排出气缸。当活塞到达上止点时,排气行程结束,排气门关闭。(www.xing528.com)
2.四冲程柴油发动机工作原理
四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、做功和排气四个行程,在各个活塞行程中,进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同。只是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着火方式上有着根本的差别。
(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。
(2)压缩行程 因为柴油机的压缩比大,所以压缩行程终了时气体压力高。
(3)做功行程 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。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化,并借助于空气的运动,迅速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,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。
(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。
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