四冲程汽油机工作原理。

Question

如题所述

Answer 1

　　我们以单缸汽油发动机为例，讲解一下汽油机的工作原理。
　　气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。
　　活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。
　　活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL表示。
　　四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。
　　进气行程
　　化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。
　　压缩行程
　　为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。
　　压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示：
　　压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。
　　作功行程
　　在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。
　　排气行程
　　可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。
　　当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。在排气行程中气缸内压力稍高于大气压力，约为0.105-0.115Mpa。排气终了时，废气温度约为900-1200K。
　　由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，留下的这一部分废气称为残余废气。
　　综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，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。

Answer 2

四冲程汽油机的工作原理：
(1)
进气行程。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。活塞移动过程中，气缸内容积逐渐增大，形成真空度，于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点，进气门关闭时结束。
由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为0.075MPa～0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，气体温度升高到370K～440K。
(2)
压缩行程。进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸内容积逐渐减小。此时进、排气门均关闭，可燃混合气被压缩，至活塞到达上止点时压缩结束。压缩过程中，气体压力和温度同时升高，并使混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa～1.2MPa，温度约为600K～800K。
(3)
作功行程。在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。
作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3MPa～5MPa，瞬时温度可达2200K～2800K。
(4)
排气行程。在作功行程接近终了时，排气门打开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。因排气系统存在排气阻力，排气冲程终了时，气缸内压力略高于大气压力，约为0.105MPa～0.115MPa，温度约为900K～1200K。

Answer 3

汽油机和柴油机的工作原理基本怕同，也是在有活塞上、下往复各两次的四个行程中，完成由进气、压引、燃烧膨胀和排气四个冲程所组成的一个工作循环。但是，由于汽油机所用的燃料是汽曲，其粘度小，容易蒸发，所以可燃混合气的形成以及点火方式都和柴油机不同
　　汽油机和柴油机的工作原理基本怕同，也是在有活塞上、下往复各两次的四个行程中，完成由进气、压引、燃烧膨胀和排气四个冲程所组成的一个工作循环。但是，由于汽油机所用的燃料是汽曲，其粘度小，容易蒸发，所以可燃混合气的形成以及点火方式都和柴油机不同，气缸气缸中的燃烧过程以及气体温度、压力的变化也和柴油机不同。
　　首先让我们看看下面的动画：
一、进气冲程.
在进气冲程中，活塞从上止点向下正点移动，空气由空气滤清器经过进气管道上的化油器将汽油吸出并雾化成细小的油粒与空气混合，即形成可燃混合气，而后进入气缸。由于进气系统对气流有阻力，所以进气
　　一、进气冲程.
　　在进气冲程中，活塞从上止点向下正点移动，空气由空气滤清器经过进气管道上的化油器将汽油吸出并雾化成细小的油粒与空气混合，即形成可燃混合气，而后进入气缸。由于进气系统对气流有阻力，所以进气冲程终了时，气缸内的可燃混合气的压力Pa比柴油机低，约为0.075～0.09MPa,温度Ta约为370～400K。气缸内压力的变化，如图2?6中的曲线f心所示。图中P0为大气压力，
和柴油机一样，由于进气开始时，气缸内残留着上?个工作循环未排净的废气，r点的压力Ar也略高于大气压力P0。
　　二、压缩冲程
　　在进气冲程终了以后，进、排气阀关闭，活塞从下止点向上止点移动，可燃混合气被压缩，气体的压力和温度也随着不断升高，使那些未汽化好的汽袖进一步蒸发，并且和空气混合得更好。
　　压缩比对汽油机的功率和经济性影响很大，因为压缩比愈大，压缩终了时可燃混合气的压刀和温度也愈高，这可使火花塞点燃混合气后燃烧速度加快，作用在活塞上的气体压力亦增高，发动机的功率和经济性也提高。但压缩比过大时，可能引起可燃混合气过早燃烧和产生爆震，爆震使汽油机零件受到冲击负荷，破坏轴承油膜，加速机件磨损。因此汽油机的压缩比不能过大，一般为5～8.5，个别可达9.5～10。由此可见，汽油机的压缩比比柴油机低的多。压缩终点的气体压力和温度也比柴油机低，一般Pc=0.8～1.4MPa，Tc＝600～700K。
　　由于混台气燃烧需要一定时间，为了提高热量利用率，汽油机需在上止点前10～30°CA(曲轴转角)提前点火。点火过早或过迟都会使汽油机功率降低。
　　三、燃烧膨胀冲程
　　可燃混合气由火花塞点火后，立即放出大量的热，使气缸内气体的温度和压力急剧升高，最高温度Tz可达2200～2700K，最高燃烧压力Pz可达3～5MPa。高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点移动，并通过连杆使曲轴旋转而作功。
　　由图可见，点火后，压力突然上升，曲线变化比柴油机更陡一些。在膨胀冲程终点b，压力Pb降低到0.4～0.5MPa，温度Tb降到1200～1500K。
四、排气冲程
汽油机的排气冲程与柴油机的排气冲程基本相同。在排气冲程中，气体温度和压力进一步降低，[如动画中曲线所示]。排气终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa，残余废气的温度Tr约为850～950K。可以看出示功图
　　四、排气冲程
　　汽油机的排气冲程与柴油机的排气冲程基本相同。在排气冲程中，气体温度和压力进一步降低，[如动画中曲线所示]。排气终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa，残余废气的温度Tr约为850～950K。可以看出示功图的形状和四冲程柴油机的示功图形状相似。不过由于可燃混合气形成的方法不同，压缩比较小，所以进气线、压缩钱、膨胀线和排气线的变化情况不一样，各特征点的温度和压力值也不同。
　　五、四冲程柴油视与汽油机的比较
　　四冲程柴油机和汽油机比较，具有下列优点：
　　（1）柴油机的压缩比较高，气体膨胀较充分，热量利用程度较好，燃油消耗率比汽油机少30一40％左右。同时，柴油的价格比汽油便宜。因此，柴油机的使用经济性较好。
　　（2）柴油的密度比汽油大，相同容积的油箱可贮存较多重量的柴油。
　　（3）柴油比汽油容易储存和保管，不易发生火灾。特别是在舰艇上采用柴油机以减少作战中的火灾危险性。
　　（4）柴油机排气污染少。
　　（5）有利于改成多种燃料工作的多燃料内燃机，而使用柴油、汽油、煤油等工作。在作战条件下，可以就便用油。
　　（6）有利于采用增压方法提高功率、降低燃油消耗率。
　　柴油机的缺点是：
　　（1）柴油机燃烧时气体压力较高，为了保证受力零件的强度与刚度，机件比较笨重，同时，由于可燃混合气形成方法与汽油机不同，限制了转速的提高。因而，在功率相同的情况下，柴油机的尺寸和重量比汽油机大。
　　（2）由于柴油不易蒸发，柴油机低温起动性不如汽油机好。
　　（3）柴油机工作过程粗暴，噪音较大。
　　（4）柴油机每千瓦的金属用量较多，重要零件还要采用较好的材料，制造成本较高。
　　目前，船舶、内燃机车、重型汽车、拖拉机等从经济性方面考虑，绝大多数采用柴油机。

Answer 4

四冲程汽油机的工作原理
四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。
一.进气行程
此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。
二.压缩行程活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用/

Answer 5

化油器将空气和汽油混合成混合气，进入汽缸，活塞将混合气压缩，火花塞点火，混合气燃烧暴涨推动活塞做直线运动，并携带能量，曲轴将直线运动转化转动携带能量