五.多缸发动机的工作原理
前面介绍的是单缸发动机的工作过程 , 而现代汽车发动机都是多缸四行程发动机 , 那么 , 多缸四行程发动机与单缸四行程发动机的工作过程有什么区别呢?就能量转换过程 , 发动机的每一个气缸和单缸机的工作过程是完全一样的 , 都要经过进气、压缩、作功和排气四个行程 。
但是单缸发动机的四个行程中只有一个行程作功 , 其余三个行程不作功 , 即曲轴转两圈 , 只有半圈作功 , 所以运转平稳性较差 , 功率越大 , 平稳性就越差 。为了使运转平稳 , 单缸机一般都装有一个大飞轮 。而多缸发动机的作功行程是差开的 , 按照工作顺序作功 , 即曲轴转两圈交替作功 , 因此 , 运转平稳 , 振动小 。缸数越多 , 作功间隔角越小 , 同时参与作功的气缸越多 , 发动机运转越平稳 。多缸机使用最多的有四缸发动机 , 六缸发动机和八缸发动机 。
四行程汽油机的每个工作循环
汽油机是将汽油和空气混合成可燃混合气 , 然后进入气缸用电火花点燃 。四行程汽油机的每个工作循环均经过如下四个行程 , 见图1—3 。
1.进气行程 在这个行程中 , 进气门开启 , 排气门关闭 , 气缸与化油器相通 , 活塞由上止点向下业点移动 , 活塞上方容积增大 , 气缸内产生一定的真空度 。可燃混合气被吸人气缸内 。活塞行至下止点时 , 曲轴转过半周 , 进气门关闭 , 进气行程结束 。
由于进气道的阻力 , 进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压 , 约为0.07~0.09MPa 。混合气进入气缸后 , 与气缸壁、活塞等高温机件接触 , 并与上一循环的高温残余废气相混合 , 所以温度上升到370—400K 。
2.压缩行程 进气行程结束后 , 进气门、排气门同时关闭 。曲轴继续旋转 , 活塞由下止点向上止点移动 , 活塞上方的容积缩小 , 进入到气缸中的混合气逐渐被压缩 , 使其温度、压力升高 。活塞到上止点时 , 压缩行程结束 。
压缩终了时 , 混合气温度约为600~700K , 压力一般为0.6~1.2MPa 。:混合气被压缩之后 , 密度增大 , 压力和温度迅速升高 , 为燃烧创造了良好条件 。
3.作功行程 当压缩冲程临近终了时 , 火花塞发出电火花 , 点燃可燃混合气 。由于混合气迅速燃烧膨胀 , 在极短时间内压力可达到3~5MPa , 最高温度约为2200~2800K 。高温、高压的燃气推动活塞迅速下行 , 并通过连杆使曲轴旋转而对外作功 。
在作功行程中 , 活塞自上止点移至下止点 , 曲轴转至一周半 。随着活塞下移 , 活塞上方容积增大 , 燃气温度、压力逐渐降低 。作功行程终了时 , 燃气温度降至1300~1600K , 压力降至0.3-0 , 5kPa 。
4.排气行程 混合气燃烧后成了废气 , 为了便于下一个工作循环 , 这些废气应及时排出气缸 , 所以在作功行程终了时 , 排气门开启 , 活塞向上移动 , 废气便排到大气中 。当活塞到达上止点时 , 排气门关闭、曲轴转至两周 , 完成一个工作循环 。
由于废气受到流动阻力及燃烧室容积的影响 , 不可能完全排尽 。所以排气终了时 , 气缸内废气压力总是高于大气压力 , 约为0.105~0.115MPa , 温度为900~1200K 。留在缸内的废气 , 称残余废气 , 它对下一循环的进气行程是有妨碍的 , 因此要求排气尽可能干净 。
综上所述 , 四行程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功和排气四个过程 , 完成一个工作循环 。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程 , 相应地曲轴旋转了两周 。
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