内燃机的工做原理
内燃机的工做原理是操纵燃料在气缸内燃烧产生的热能,通过气体受热膨胀鞭策活塞挪动,再颠末连杆传递到曲轴使其扭转做功。
内燃机在现实工做时,由热能到机械能的改变是无数次的持续改变。而每次能量改变,都必需履历进气、压缩、做功和排气四个过程。
每停止一次进气、压缩、做功和排气喊做一个工做轮回。若曲轴每转两圈,活塞颠末四人冲程完成一个工做轮回的喊做四冲程内燃机;若曲轴每转一圈,活塞只颠末两个冲程就完成一个工做轮回的喊做二冲程内燃机。
(一)四冲程柴油机的工做过程四冲程柴油机的工做过程
1、进气冲程
进气冲程是实现吸进别致空气的过程。
靠飞轮扭转惯性的感化车动曲轴,将活塞由上行点位置逐步拉向下行点,那时通过配气机构开启进气门、封闭排气门,跟着活塞向下挪动,气缸内的容积逐步增大,产生实空吸力,别致空气不竭地被吸进气缸。活塞挪动到下行点(即活塞挪动一冲程),进气冲程完毕,进气门封闭。
2、压缩冲程
在飞轮带动下,曲轴陆续扭转鞭策活塞由下行点向上行点运动。那时进、排气门均封闭,在活塞挪动中气缸内的容积逐步减小,而气体的压力和温度逐步升高。当活塞挪动到上行点时,气缸内气体的压力可到达2940~4410千帕(30~45千克力。
平方厘米),温度可达500~700摄试度(比柴油的自燃温度高150~250摄试度)。至此活塞挪动了第二个冲程,曲轴累计回转了一圈,压缩冲程结束。
3、做功冲程
当压缩冲程接近结束时,进、排气门陆续封闭,喷油器起头向气缸内喷进雾状柴油,在气缸内高温空气的感化下,油雾很快被蒸发,并与高温空气混合成可燃混合气体而敏捷自行着火燃烧,放出大量热能,负气缸内气体受热发作猛烈膨胀,气体的压力敏捷增到5900~8800千帕(60~90千克力/平方厘米),温度可达1500~2000摄试度。
从而产生很大的推力迫使活塞从上行点向下行点运动,并通过连杆使曲轴扭转,从而带动飞轮扭转,起储能感化,将柴油发出的热能改变为曲轴扭转的机械能。跟着活塞向下行点运动,气缸内气体的压力和温度下降。至活塞挪动到下行点,曲轴累计回转了一圈半,做功冲程结束。
4、排气冲程
由飞轮带动,曲轴陆续扭转,活塞由下行点移向上行点,通过配气机构开启排气门,气缸中燃烧后的废气被向上运动的活塞挤压,经排气门排出气缸,排气的温度为300~500摄试度,压力为103~122千帕(1。05~1。25千克力/平方厘米),活塞抵达上行点时,排气冲程完毕,排气门封闭。
至此,活塞挪动了四个冲程,曲轴累计回转两圈。
上述四个冲程完成后,即完成了一个工做轮回。当活塞再次从上行点移向下行点时,又起头了第二个工做轮回。如许循环往复,柴油机持续运转,不竭向外输出动力。在那个工和轮回中曲轴回转了两圈,活塞颠末了四个冲程,所以称那种柴油机为四冲程柴油机。
(二)四冲程汽油机的工做过程
四冲程汽油机的工做过程与四冲程柴油机的工做过程根本不异,每一个工做轮回同样有进气、压缩、做功、排气四个冲程。其次要区别有以下几点:
1、在进气过程中,进进气缸的不是纯空气,而是空气与汽油相混合的可燃混合气。
在进气通道上拆有化油器,空气在进气冲程的吸力感化下,以较高的流速流经化油器,将被吸进化油器喉管的汽油吹散和雾化,构成可燃混合气进进气缸。
2、汽油机吸进的混合气是由电火花强逼点火,而不是压缩自燃(压缩比力小,压力和温度都比力低,不敷以引起自燃)。
在气缸兽上拆有火花塞,当活塞在压缩冲程运行光临近上行点时,炎花塞在高压电的感化下产生电火花将可燃混合气点燃。
从以上柴油机和汽油机的工做过程中能够见到在工做轮回中只要一个做功冲程是活塞驱动曲轴扭转而做功的,其它三个冲程都是为做功冲程做预备,均需要由曲轴带动活塞运动,要消耗一部门能量。
因而,在曲轴的一端均拆有一动弹惯量较大的飞轮。在做功冲程驱动曲轴及飞轮扭转,产生动弹惯量带动在气缸中运动的。别的,单缸四冲程内燃机曲轴每扭转两圈只要半圈(做功冲程)做功,运转不平均,所以会产生较大的震动,因而在单缸机上都有尺寸较大的、重量较重的飞轮来贮存能量,连结运转的平稳性。
(三)多缸四冲程内燃机的工做过程
具有两个或两个以上气缸的内燃机称为多缸内燃机。若单机要求较大的功率时,摘用单缸内燃机则需加大气缸的曲径和冲程,响应的零部件都要加大尺寸,使机器相当粗笨。运动部件的运动惯量增大,难以平衡,招致工做起来不不变,震动较大。
因而,较大功率的内燃机,一般都不摘用单缸加大缸径体例,而是摘用较小缸径、多缸的型式。因为多缸内燃机的做功冲程是彼此瓜代平均分配的,所以多缸比单缸内燃机扭转平均、工做不变。
多缸四冲程内燃机可视为由多个单缸机共用一根曲轴和一个大机体组合而成的,每个气缸与单缸机一样各自完成自己的工做轮回,只是各气缸的做功冲程彼此错开,使各缸的统一冲程按必然的工做挨次摆列组合
二缸四冲程内燃机曲轴的两个曲柄位于统一平面内,方位相反而彼此错开180度。
三缸四冲程内燃机曲轴的曲柄夹角互为120度,其工做挨次为1—2--3缸或1--3--2缸两种体例。三缸四冲程内燃机做功间隔是平均的,在每一缸的做功冲程后都有60度的间歇时间,下缸才起头做功,三缸机运转平稳,是小缸径多缸机的开展标的目的。
(四)二冲程内燃机的工做过程
四冲程内燃机的曲轴扭转两圈,活塞颠末了四个冲程才完成一个工做轮回;而二冲程内燃机的曲轴转一圈,活塞颠末两个冲程就可完成一个工做轮回,那是四冲程与二冲程内燃机的根本区别。
第一冲程:当活塞从下行点向上行点运动时,活塞起着一个上挤下吸的感化。
在运动中活塞封闭了换气孔和排气孔,在活塞的上部使进进气缸内燃机混合气遭到压缩。当活塞陆续上升,活塞的下部将进气孔翻开时,起头吸气,因为曲轴箱的容积不竭增加,产生吸力,化油器中的可燃混合气便被吸进曲轴箱。
第二冲程:当活塞接近上行点时,火花塞点燃被压缩的可燃混合气,活塞起着上推下压感化。
在活塞上方燃气膨胀产生的压力使活塞向下挪动而做功。当活塞陆续向下挪动时,在活塞的下方起首封闭气孔,使曲轴箱内的可燃混合气遭到挤压,当陆续向下挪动时,排气孔被翻开,气缸中的废气遭到燃气压力的感化自行排出。当活塞再向下挪动时,换气孔被翻开,曲轴箱内受挤压的可燃气体经换气孔进进气缸,并搀扶帮助驱扫废气。
该扫气过程现实上是排气和进气两个工做过程的连系,不断到活塞颠末下行点后,再向上运动将换气孔和排气孔封锁后才完毕。
由此可知,二冲程汽油机没有一个零丁的进气和排气冲程,进气和排气过程别离是与压缩和做功的过程同时停止的。所以,二冲程汽油机曲轴转一圈,活塞走两个冲程即完成一个工做轮回。