发动机简单工作原理

　　一、四冲程汽油机工作原理

　　1.四冲程汽油机工作原理

　　四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名。

　　2.四冲程汽油机工作循环

　　第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0°转到180°，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

　　第二冲程：下止点—上止点，180°～360°，气体被压缩，进排气门均关闭。

　　第三冲程：上止点—下止点，360°～540°，气体膨胀，进排气门均关闭。

　　第四冲程：下止点—上止点，540°～720°，废气被排出，排气门打开。

　　3.四冲程汽油机工作过程

　　（1）进气行程:指由进气门开启到进气门关闭。

　　进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）。·进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸）。·进气终了时刻：气缸压力 p：0.08~0.09mpa<大气压气缸温度 t：320~380k

　　（2）压缩行程·指由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。进排气门都关闭。活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高·压缩终了时刻：气缸压缩压力p：0.8-1.5mpa气缸温度t：600k-750k

　　（3）作功行程（燃烧及膨胀行程）
在压缩上止点前10-15°ca，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。
高温高压燃气推动活塞下行，对外作功。·进排气门都关闭。·作功行程中：燃气最大压力 p：3.0-6.5mpa最高温度t：2200-2800k
作功行程结束时：气缸压力 p：0.35-0.5mpa气缸温度t：1200-1500k

　　（4）排气行程
　　从排气门开启到排气门关闭的时刻
　　排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。
　　排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。
　　在活塞到达下止点之前30-80°ca，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差,使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）
　　气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角
　　排气终了时：气缸压力p：0.105-0.12mpa气缸温度t：900-1100k4ra段曲线：进气行程
　　ac段曲线：压缩行程·czb段曲线：作功行程·br段曲线：排气行程

　　二、四冲程柴油机工作原理

　　1.四冲程柴油机工作原理（视频）

　　（1）进气行程
　　在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085-0.095mpa，温度约为310-340k。

　　（2）压缩行程
　　因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3-5 mpa，温度可高达750-1000k。

　　（3）作功行程·在压缩行程结束时，喷油器将柴油喷入燃烧室，柴油雾化迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，柴油被压燃。
　　高温高压燃气推动活塞下行，对外作功。
　　在作功行程中，燃烧气体的最大压力可达6-9 mpa，最高温度可达1800-2200k。做功结束时压力约为0.2-0.5 mpa，温度约为1000-1200k。

　　（4）排气行程·排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105-0.12mpa，温度为700-900k。

　　2.四冲程柴油机示功
　　ra段曲线：进气行程
　　ac段曲线：压缩行程
　　czb段曲线：作功行程
　　br段曲线：排气行程

　　三、二冲程发动机工作原理

　　1.曲轴箱扫气式二冲程汽油机工作原理（视频）
　　二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。
　　结构：没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现的。

　　（1）工作过程

　　1）上行冲程（第一行程）：活塞由下止点移至上止点。

　　下止点时：进气孔被关闭，排气孔和扫气孔开启，气缸扫气；
　　活塞上移，关闭扫气孔，停止扫气，排气孔尚未关闭，继续额外排气；
　　活塞关闭排气孔，气缸气体被压缩，直至到上止点；
　　活塞到达上止点前，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱（曲轴箱容积增大形成真空）。

　　2）下行冲程（第二行程）：活塞由上止点移至下止点。
　　压缩行程终了时，点火，温度、压力上升，活塞下行作功；此时排气孔和扫气孔被活塞关闭，进气孔开启，混合气继续进气曲轴箱，直至活塞关闭进气孔。
　　活塞下移，排气口先开，作功行程结束，进行先期排气；
　　扫气孔打开，曲轴箱被预压缩的混合气进入气缸，进行扫气。

　　（2）二冲程汽油机的示功
　　a表示排气孔关闭
　　ac为压缩过程
　　czb为作功过程
　　在b点排气孔打开
　　bf为先期排气阶段·在f点扫气孔开启
　　fdh段为扫气过程·在h点扫气孔关闭
　　ha为额外排气阶段

　　2.带扫气泵的气门-气孔式二冲程柴油机工作原理

　　1）上行冲程（第一行程）：活塞由下止点移至上止点，
　　下止点时：进气孔，排气门开启，扫气泵扫气；
　　活塞上移，关闭进气孔同时排气门也关闭，气缸气体被压缩，直至到上止点；

　　2）下行冲程（第二行程）：活塞由上止点移至下止点
　　压缩行程终了时，高压柴油喷入气缸压燃，活塞下行作功；
　　活塞下移2/3行程时，排气门先开，排气；
　　活塞继续下移，进气孔打开，扫气泵扫气直至活塞上移时关闭进气孔

　　3.二冲程与四冲程发动机的比较

　　（1）曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二冲程发动机单位时间的做功次数是四冲程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转角速度比较均匀。

　　（2）二冲程发动机换气过程时间短，仅为四冲程发动机的1/3左右。另外，进排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。

　　（3）曲轴箱换气方式二冲程发动机因为没有进排气门，结构大大简化。

　　（4）综上所述，二冲程优缺点可概括如下：·优点：功率大、运转平稳、配气机构简单·缺点：作功冲程多、机件受热程度增加、经济性差、燃油消耗率高、润滑条件差

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