一、汽油发动机的行程。 发动机之所以能源源不断地提供动力,是因为气缸内的进气、压缩、做功、排气这四个行程的往复循环运动,为了完成这一工作循环,需要有配气机构配合实现气门的定时打开和关闭。 汽油发动机采用火花点火方式,即混合气通过电火花塞点燃。发动机通过循环燃烧汽油-空气混合气产生热能。在密封气缸燃烧室内,火花塞将一定比例的汽油-空气混合气体在合适的时刻里瞬间点燃,就会产生巨大的爆炸力,而燃烧室顶部是固定的,巨大的压力迫使活塞向下运动,通过连杆推动曲轴，在此过程中将活塞的直线运动转化为曲轴的转动发动机就是这样往复循环运转,再通过一系列机构把动力传到驱动轮上,最终推动汽车(图2.3-1)。 (1)第一冲程进气行程 进气行程(图2.3-2)是指汽油-空气混合气被吸入燃烧室内。 进气行程开始时,活塞位于上止点。进气门打开。活塞向下移动时,燃烧室容积增大。 此时产生轻微真空压力,从而使新鲜汽油-空气混合气通过打开的进气门吸入燃烧室内。 活塞到达下止点时,燃烧室内充满汽油·空气混合气,进气门关闭。
(2)第二冲程—压缩行程 压缩行程(图2.3-3)是指吸入的汽油空气混合气被活塞压缩。
压缩行程开始时,气门都关闭,活塞从下止点向上止点移动。由于燃烧室容积减小且汽油-空气混合气无法排出,因此混合气经过高度压缩,燃烧室内的压力明显增大。
进行快速压缩时,燃烧室内的温度也随之升高。活塞即将到达上止点前,混合气被火花塞的火花点燃,此时称为点火时刻。汽气混合气开始燃烧并释放出热能,温度升高时气体迅速膨胀。但燃烧室是一个封闭空间,气体无法快速膨胀,因此燃烧室内的压力急剧增大。
(3)第三冲程—做功行程 做功行程(图2.3-4)是指汽油一空气混合气开始燃烧。产生的压力促使活塞向下移动。
做功行程开始时,燃烧室内的高压向其边界面(燃烧室壁、燃烧室顶和活塞)加作用力。
活塞在作用力下向下止点方向移动。此时容积增大,气体能够膨胀,燃烧室内的压力减小。
因此,进行做功,燃油内存储的化学能转化为机械功。气体膨胀还导致燃烧室内的温度下降活塞到达下止点时排气门打开,压力值降至环境压力。
(4)第四冲程—排气行程。排气行程(图2.3-5)是指排出燃烧室内的废气。
排气行程开始时,活塞从下止点向上止点移动。燃烧室容积减小,通过打开的排气门排出燃烧废气。燃烧室内的压力短时稍稍增大,最后重新降至环境压力。第四冲程结束且活塞到达上止点时,排气门关闭。排气行程结束,进气行程开始。四冲程过程重新开始循环作业。
2.汽油发动机的分类。
(1)进气管喷射式发动机。这种发动机每个气缸都配有一个喷油嘴,在进气门前将汽油喷入进气管(道)内。在进气管中吸入的空气形成涡流,因而空气流动速度加快,这是汽油与空气可靠混合的最佳条件。汽油与空气充分混合后形成的混合气,也被称为均匀混合气。进气管喷射原理如图2.3-6和图2.3-7所示。
(2)直接喷射式发动机对于直接喷射式发动机,汽油-空气混合气在燃烧室内才产生,即只吸入空气,而汽油被直接单独喷射到燃烧室中。直接喷射原理如图2.3-8~图2.3-10所示。
(3)稀混合气发动机。稀混合气发动机就是混合气中的汽油含量低,汽油与空气之比 可达1:25以上的发动机,用一种极稀的混合气驱动。这就是说,此种混合气的空气含量 更高。优点是相对于常规汽油喷射发动机来说耗油量较低,缺点是有害物质含量较高和空 气不足时可靠燃烧过程不能保证。 稀薄燃烧技术是将喷油嘴喷岀少量的燃油通过活塞头的特殊导流槽与空气混合,并 使最高浓度的油气混合气在火花塞附近达到点燃浓度的下限,进而由火花塞引燃。随 后周围的稀薄混合气也可被明火引燃,实现用最小的燃油达到燃烧的目的。如图2.3-11 所示。
二、柴油发动机的工作原理。
柴油发动机(图2.3-12)和汽油发动机的工作原理一样,也是由进气、压缩、做功和排气这四个冲程来完成的,这四个冲程构成了一个工作循环。所不同的是，柴油发动机在压缩过程中只充有空气,这些空气被强力压缩,并因此被加热,在压缩快结束时喷射的柴油自动点火并燃烧(自燃)。所以柴油发动机靠压缩自燃(不需要火花塞),而汽油发动机靠火花塞点燃混合气。
