汽车发动机的工作过程 发动机的工作顺序介绍


发动机的工作过程 四冲程汽油发动机

常见的汽车发动机大部分为四冲程汽油发动机。四冲程汽油发动机由进气、压缩、做功和排气四个过程周而复始地循环工作。

四冲程汽油发动机的工作原理示意图如下图所示。

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(1) 进气行程
进气行程是将汽油和空气混合成的可燃气体吸入气缸。进气行程开始时,进气门打开,排气门关闭,曲轴转动使活塞由上止点向下止点运动,活塞上方容积增大,压力降低。由汽油和空气组成的可燃混合气在压力差的作用下进入气缸[上图(a)]。曲轴转过半周,活塞行至下止点,进气门关闭,进气行程结束。进气终了时其压力为75~90kPa,混合气温度为80~130℃。

(2) 压缩行程
压缩行程提高可燃混合气的压力和温度,为其迅速燃烧创造条件。压缩行程开始时,进、排气门关闭,曲轴继续转动,活塞从下止点向上止点运动,活塞上方容积缩小,压缩可燃混合气使其温度和压力升高[上图(b)]。曲轴转过第二个半周,活塞到达上止点,压缩行程结束。压缩行程终了时的压力为800~1400kPa,混合气温度为350~450℃。

压缩比是压缩行程的重要指标,压缩比越大,压缩终了时混合气的压力和温度就越高,越有利于提高发动机的动力。但压缩比受汽油抗爆性能的限制,不宜过大,否则会引起发动机爆燃,反而会降低动力,使耗油量增加,加速机件损坏。

(3) 做功行程
做功行程使压缩终了的可燃混合气燃烧后膨胀做功。做功行程时,进、排气门仍然关闭,当压缩接近终了时,火花塞发出电火花,可燃混合气被点燃迅猛燃烧,使燃烧气体的压力和温度急剧升高,推动活塞由上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转而对外做功,所以做功行程也称为膨胀冲程[上图(c)]。

做功行程燃气最高压力可达2940~3920kPa, 温度可达1800~2000℃。随着活塞向下运动,活塞上方容积增大,压力、温度随之降低。活塞运动至下止点,曲轴转过第三个半周,做功行程结束。此时燃气压力为300~500kPa,温度为1200℃。

(4) 排气行程
排气行程排除气缸内膨胀做功后的废气。排气行程开始时,进气门仍关闭,排气门开启,曲轴继续转动使活塞由下止点向上止点移动,把膨胀做功后的废气挤出气缸[上图(d)]。曲轴转过第四个半周,活塞到达上止点,排气行程结束。排气行程终了时压力为105~120kPa,温度为600~900℃。

综上所述, 发动机每完成一个工作循环时, 曲轴转动两周(720°),进、排气门各开启1次,活塞完成四个冲程,其中进气、压缩和排气行程是消耗动力,只有做功行程产生动力。

多缸发动机的工作顺序

四冲程发动机工作时,只有一个冲程做功,其余三个冲程都是消耗功的。因此,单缸发动机既不能平稳工作,又不能发出足够动力,故现代汽车都采用多缸发动机,其中以四缸和六缸发动机最为普遍。

(1) 四冲程四缸发动机的工作顺序
四冲程四缸发动机的气缸一般为直列,曲轴上四个连杆轴颈配置在一个平面内,一、四连杆轴颈在一方,二、三连杆轴颈在另一方,两个方向互成180°,如下图所示。
汽车发动机的工作过程 发动机的工作顺序介绍

曲轴转动时,第一和第四气缸的活塞同时上下,第二和第三气缸的活塞同时上下。因此,四缸发动机的工作顺序为1、2、4、3 或1、3、4、2。各缸的工作顺序如下表所示。
汽车发动机的工作过程 发动机的工作顺序介绍
四缸发动机各缸工作顺序

(2) 四冲程直列六缸发动机的工作顺序
曲轴连杆轴颈多数按如下排列:面对曲轴前端,一、六连杆轴颈在上面,二、五连杆轴颈偏左面,三、四连杆轴颈偏右面,三个方向互成120°,如下图所示。

汽车发动机的工作过程 发动机的工作顺序介绍

六缸发动机的点火顺序为1、5、3、6、2、4,如下表所示。

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发动机基本术语
上止点:活塞顶离曲轴旋转中心最远的位置,即图中活塞顶达到的最高位置。
下止点:活塞顶离曲轴旋转中心最近的位置,即图中活塞顶达到的最低位置。
活塞行程:活塞在上、下止点所移过的距离。
燃烧室容积:当活塞在上止点时,活塞顶上方的空间容积。
气缸总容积:当活塞在下止点时,活塞顶上方的整个空间容积。
气缸工作容积:活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。
发动机排量:多缸发动机各气缸工作容积的总和,等于气缸工作容积与缸数的乘积。
压缩比:气缸总容积与燃烧室容积之比,它反映了气缸内的气体被压缩的程度。

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