发动机工作原理
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1. 发动机原理
发动机原理 发动机的工作原理
发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。
那么，它是怎样完成这个能量转换过程呢？也就是说它是怎样把热能转换成机械能的呢？要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气（或新鲜空气）引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气（或新鲜空气）压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气（或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃）；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。
把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。把完成一个工作循环，曲轴转两圈（720°），活塞上下往复运动四次，称为四行程发动机。
而把完成一个工作循环，曲轴转一圈（360°），活塞上下往复运动两次，称为二行程发动机。下面介绍一下四行程发动机的工作原理和工作过程。
一.四行程汽油机的工作原理 四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。 （1） 进气行程 （图1-22） 由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。
进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。
在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075~0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370~400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。
（2） 压缩行程（图1-23） 曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6~1.2MPa，温度可达600~700K。
压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。 但压缩比太高，容易引起爆燃。
所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。
轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为ε=6~10。 (3) 作功行程（图1-24） 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。
当活塞位于压缩行程接近上止点（即点火提前角）位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3~5MPa，最高温度可达2200~2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3~0.5MPa，气体温度降低到1300~1600K。
4） 排气行程（图1-25） 可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。
实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。
受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105~0.115MPa，温度约为900~1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。
可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 二.四行程柴油机的工作原理 四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同，下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。
四行程柴油机在进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0.0785~0.0932MPa，气体温度约为300~3。
发动机的工作原理是什么
发动机的工作原理： 发动机分为活塞发动机，冲压发动机，火箭发动机，涡轮发动机.进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气.（1） 进气冲程 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= (0.85~0.95)p0，比汽油机高.进气终点温度Ta=300~340K，比汽油机低.（2） 压缩冲程 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ε=16~22）.压缩终点的压力为3 000~5 000kPa，压缩终点的温度为750~1 000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）.(3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa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，最高达5 000~9 000kPa，最高温度达1 800~2 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.（4） 排气冲程 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=700~900K.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.这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程.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.。
发动机原理图
发动机工作，是由活塞做功是4个冲程，带动曲轴旋转，来完成的，如图（自己加标注的）
1.进气过程：
活塞下行（绕主轴顺时针旋转），进气阀门打开，将可燃混合气吸进气缸
（此时，排气阀门关闭，火花塞不工作）
2.压缩过程：
活塞上行，将可燃混合气在气缸内压缩，以提高可燃混合气的密度
（此时，进、排气阀门 均关闭，火花塞不工作）
3.做功过程：
火花塞突然工作，点燃已经经过压缩的可燃混合气，可燃混合气爆燃，推动活塞下行
（此时，进、排气阀门 均关闭，火花塞工作）
4.排气过程：
排气阀门打开，由于活塞上行，将废气从排气阀门排出
（此时，进气阀门关闭，火花塞不工作）
图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一
(1)在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；（2）①∵P=Wt，∴发动机在1s内做功：W=Pt=120*103W*1s=1.2*105J，∵四缸总排量为2.0L，单缸排量：V=14*2.0L=0.5L，②∵发动机在1s内做功1.2*105J，发动机有四个缸同时工作，∴每个缸1s内做功：W=14*1.2*105J=3*104J，又∵转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，∴1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=150*3*104J=600J.(3)∵W′=pV,V=0.5L=0.5*10-3m3，∴燃气对活塞的压强：p=W′v=600J0.5*10-3m3=1.2*106Pa；故答案为：（1）内；机械；（2）①1.2*105;0.5；②600;(3)1.2*106.。
发动机原理？
一、基本理论
汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。
有两点需注意：
1. 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。
2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。
相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。
二、燃烧是关键
汽车的发动机一般都采用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）
4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期（2圈）。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：
1.活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气
2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。
3.当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。
4.活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。
注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。
三、汽缸数
发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。见下图
直列4缸
V6
水平对置4缸
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。
四、排量
混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。
所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。
五、发动机的其他部分
凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。
阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和
燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。
活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封：
1.防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2.防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）
活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油.
发动机工作原理
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，在吸气冲程被吸入汽缸，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冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。 （1） 吸气冲程（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 （图中a 点）汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.80~0.90) 0 p 。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340~400K。
(2) 压缩冲程（pression stroke） 压缩冲程时，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800~2 000kPa，温度达600~750K。在示功图上，压缩行程为曲线a~c。
(3) 做功冲程（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。燃烧最高压力pZ达3 000~6 000kPa，温度TZ达2 200~2 800K。
高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，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300~500kPa，温度降至1 200~1 500K。
在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。
(4) 排气冲程（exhaust stroke） 排气冲程时，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=(1.05~1.20)p0。排气终点温度Tr=900~1100K。
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 四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。
由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同. （1） 进气冲程 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= (0.85~0.95)p0，比汽油机高。
进气终点温度Ta=300~340K，比汽油机低。 （2） 压缩冲程 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ε=16~22）。
压缩终点的压力为3 000~5 000kPa，压缩终点的温度为750~1 000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）。 (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa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，最高达5 000~9 000kPa，最高温度达1 800~2 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。
（4） 排气冲程 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=700~900K。
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。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。
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。
发动机原理 发动机的工作原理
发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。
那么，它是怎样完成这个能量转换过程呢？也就是说它是怎样把热能转换成机械能的呢？要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气（或新鲜空气）引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气（或新鲜空气）压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气（或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃）；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。
把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。把完成一个工作循环，曲轴转两圈（720°），活塞上下往复运动四次，称为四行程发动机。
而把完成一个工作循环，曲轴转一圈（360°），活塞上下往复运动两次，称为二行程发动机。下面介绍一下四行程发动机的工作原理和工作过程。
一.四行程汽油机的工作原理 四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。 （1） 进气行程 （图1-22） 由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。
进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。
在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075~0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370~400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。
（2） 压缩行程（图1-23） 曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6~1.2MPa，温度可达600~700K。
压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。 但压缩比太高，容易引起爆燃。
所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。
轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为ε=6~10。 (3) 作功行程（图1-24） 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。
当活塞位于压缩行程接近上止点（即点火提前角）位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3~5MPa，最高温度可达2200~2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3~0.5MPa，气体温度降低到1300~1600K。
4） 排气行程（图1-25） 可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。
实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。
受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105~0.115MPa，温度约为900~1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。
可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 二.四行程柴油机的工作原理 四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同，下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。
四行程柴油机在进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0.0785~0.0932MPa，气体温度约为300~3。
发动机的工作原理是什么
发动机的工作原理： 发动机分为活塞发动机，冲压发动机，火箭发动机，涡轮发动机.进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气.（1） 进气冲程 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= (0.85~0.95)p0，比汽油机高.进气终点温度Ta=300~340K，比汽油机低.（2） 压缩冲程 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ε=16~22）.压缩终点的压力为3 000~5 000kPa，压缩终点的温度为750~1 000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）.(3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa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，最高达5 000~9 000kPa，最高温度达1 800~2 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.（4） 排气冲程 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=700~900K.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.这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程.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.。
发动机原理图
发动机工作，是由活塞做功是4个冲程，带动曲轴旋转，来完成的，如图（自己加标注的）
1.进气过程：
活塞下行（绕主轴顺时针旋转），进气阀门打开，将可燃混合气吸进气缸
（此时，排气阀门关闭，火花塞不工作）
2.压缩过程：
活塞上行，将可燃混合气在气缸内压缩，以提高可燃混合气的密度
（此时，进、排气阀门 均关闭，火花塞不工作）
3.做功过程：
火花塞突然工作，点燃已经经过压缩的可燃混合气，可燃混合气爆燃，推动活塞下行
（此时，进、排气阀门 均关闭，火花塞工作）
4.排气过程：
排气阀门打开，由于活塞上行，将废气从排气阀门排出
（此时，进气阀门关闭，火花塞不工作）
图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一
(1)在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；（2）①∵P=Wt，∴发动机在1s内做功：W=Pt=120*103W*1s=1.2*105J，∵四缸总排量为2.0L，单缸排量：V=14*2.0L=0.5L，②∵发动机在1s内做功1.2*105J，发动机有四个缸同时工作，∴每个缸1s内做功：W=14*1.2*105J=3*104J，又∵转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，∴1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=150*3*104J=600J.(3)∵W′=pV,V=0.5L=0.5*10-3m3，∴燃气对活塞的压强：p=W′v=600J0.5*10-3m3=1.2*106Pa；故答案为：（1）内；机械；（2）①1.2*105;0.5；②600;(3)1.2*106.。
发动机原理？
一、基本理论
汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。
有两点需注意：
1. 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。
2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。
相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。
二、燃烧是关键
汽车的发动机一般都采用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）
4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期（2圈）。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：
1.活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气
2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。
3.当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。
4.活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。
注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。
三、汽缸数
发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。见下图
直列4缸
V6
水平对置4缸
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。
四、排量
混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。
所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。
五、发动机的其他部分
凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。
阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和
燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。
活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封：
1.防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2.防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）
活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油.
发动机工作原理
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，在吸气冲程被吸入汽缸，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冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。 （1） 吸气冲程（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 （图中a 点）汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.80~0.90) 0 p 。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340~400K。
(2) 压缩冲程（pression stroke） 压缩冲程时，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800~2 000kPa，温度达600~750K。在示功图上，压缩行程为曲线a~c。
(3) 做功冲程（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。燃烧最高压力pZ达3 000~6 000kPa，温度TZ达2 200~2 800K。
高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，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300~500kPa，温度降至1 200~1 500K。
在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。
(4) 排气冲程（exhaust stroke） 排气冲程时，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=(1.05~1.20)p0。排气终点温度Tr=900~1100K。
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 四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。
由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同. （1） 进气冲程 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= (0.85~0.95)p0，比汽油机高。
进气终点温度Ta=300~340K，比汽油机低。 （2） 压缩冲程 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ε=16~22）。
压缩终点的压力为3 000~5 000kPa，压缩终点的温度为750~1 000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）。 (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa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，最高达5 000~9 000kPa，最高温度达1 800~2 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。
（4） 排气冲程 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=700~900K。
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。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。
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。
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北京策达鼎略科技
2024-01-19 广告
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