發(fā)動機排列類型(3)
由于汽油和柴油的不同特性，汽油機和柴油機在工作原理和結構上有差異。
汽油發(fā)動機（汽油機）的工作原理
四沖程汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混
汽車發(fā)動機合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。
⑴進氣沖程（intake stroke)
活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，氣缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，進氣終點時，汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力p0，即pa= (0.80～0.90）p0。進入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。
⑵ 壓縮沖程（compression stroke)
壓縮沖程時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800～2 000kPa，溫度達600～750K。
⑶ 做功沖程（power stroke)
當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達3 000～6 000kPa，溫度TZ達2 200～2 800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達 b 點時，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1 200～1 500K。在做功沖程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。
⑷ 排氣沖程（exhaust stroke)
排氣沖程時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點r 點的壓力稍高于大氣壓力，即pr=（1.05～1.20）p0。排氣終點溫度Tr=900～1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
四沖程柴油機的工作原理
四沖程柴油機工作原理汽油機一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油與汽油相比，自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機采用壓縮終點壓燃著火（壓燃式點火），而汽油機是火花塞點燃。
⑴進氣沖程
汽車發(fā)動機進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力pa= (0.85～0.95）p0，比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300～340K，比汽油機低。
⑵ 壓縮沖程
由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高（一般為ε=16～22）。壓縮終點的壓力為3 000～5 000kPa，壓縮終點的溫度為750～1 000K，大大超過柴油的自燃溫度（約520K）。
⑶ 做功沖程
當壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以100MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5 000～9 000kPa，最高溫度達1 800～2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。
⑷ 排氣沖程
柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700～900K。對于單缸發(fā)動機來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足。現(xiàn)代汽車多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機。
配氣機構和曲柄連桿機構
發(fā)動機是由曲柄連桿機構和配氣機構兩大機構，以及冷卻、潤滑、點火、燃料供給、啟動系統(tǒng)等五大系統(tǒng)組成。主要部件有氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪等。往復活塞式內(nèi)燃機的工作腔稱作汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復運動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，曲軸由氣缸體上的軸承支承，可在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動，構成曲柄連桿機構。活塞在汽缸內(nèi)作往復運動時，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)。反之，曲軸轉(zhuǎn)動時，連桿軸頸在曲軸箱內(nèi)作圓周運動，并通過連桿帶動活塞在氣缸內(nèi)上下移動。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞上、下各運行一次，汽缸的容積在不斷的由小變大，再由大變小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進氣門和排氣門。通過進、排氣門的開閉實現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進、排氣門的開閉由凸輪軸驅(qū)動。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪驅(qū)動。
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