汽车发动机的机器原理

汽车发动机的机器原理汽车发动机发动机一一是将某一种形式的能量转换为机械能的机器其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力汽车的动力来自发动机根据所用的燃料不同常见的发动机可分为汽油发动机（简称汽油机）和柴油发动机（简称柴油机）两种汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机基本原理发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油（gasoline）或柴油（diesel）o由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异一.四冲程汽油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混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，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1进气行程intake stroke活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa,汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气由于进气系统存在阻力，进气终点汽缸内气体压力小于大气压力0p,即pa=

0.

800.90〜0p进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K〜2压缩行程compression stroke压缩行程时，进、排气门同时关闭活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达8002OOOkPa,温度达600〜〜750K3做功行程power stroke当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高燃烧高压力pZ达30006OOOkPa,温度TZ达22002800K高温高压的燃气推动活塞从上止点向〜〜o下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b点时,其压力降至300500kPa,温度〜降至12001500K在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°〜o4排气行程exhaust stroke排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气由于排气系统的阻力作用，排气终点r点的压力稍高于大气压力，即pr=

1.

051.20p0〜排气终点温度Tr=900HOOK活塞运动到上〜止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气二.四冲程柴油机工作原理四冲程发动机的工作过程四冲程发动机是活塞往复四个行程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程四行程柴油机和汽油机一样经历进气、压缩、作功、排气的过程但与汽油机的不同之处在于汽油机是点燃，柴油机是压燃1进气行程进入汽缸的工质是纯空气由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=

0.85~

0.95p0,比汽油机高进气终点温度Ta二300340K,比汽〜油机低2压缩行程由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高一般为e=1622压缩终点的压力为30005OOOkPa,压缩终点的温度为7501〜〜〜000K,大大柴油的自燃温度约520K3做功行程当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以lOMPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧汽缸内气体的压力急速上升，高达50009OOOkPa,高温度达1800-2〜000K由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机o4排气行程柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低一般Tr=700900K对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振〜动大这是因为四个行程中只有一个行程是做功的，其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加采用多缸发动机可以弥补上述不足现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。