演示4缸发动机的工作原理,四缸发动机的工作原理

首页 > 机动车 > 作者:YD1662024-01-07 14:26:36

发动机的动力来源

汽车的动力,来源于汽油或柴油燃烧时产生的爆炸力。那如果把汽油放在一个盆中并把它点燃,为什么只燃烧而不爆炸呢? 这是因为盆子不是密封的,而是敞口的;如果在一个密封容器中装入汽油和空气,然后点燃它们,便会产生爆炸现象。汽车发动机就是根据这个原理设计的。

如果将空气和汽油按照最适合的燃烧比例 (14.7:1)混合,并对它们进行大力压缩使之温度上升,此时点燃它们就会产生更大的爆炸力。将这种力量通过一系列的机构”引导”到车轮上,便会推动汽车前进。

演示4缸发动机的工作原理,四缸发动机的工作原理(1)

汽油在气缸内燃烧示意图

内燃机外燃机有什么不同

我们经常把汽车发动机称为内燃机,其实外燃机也是存在的,比如原来火车上用的蒸汽机,发电厂和轮船上使用的汽轮机等,都是外燃机。它们都是利用燃料在发动机气缸的外部燃烧来产生动力的;如早期的蒸汽机,它利用燃料(木材、煤、煤气、柴油等) 烧开锅炉中的水,使之产生高压蒸汽并进入气缸内,利用蒸汽压力推动活塞做功,从而产生动力。

内燃机则是相对外燃机而言的,它的燃料在气缸内燃烧,现在汽车上用的汽油发动机和柴油发动机,都属于内燃机。

演示4缸发动机的工作原理,四缸发动机的工作原理(2)

发动机排气量及压缩比如何计算

气缸排气量是指活塞从下止点到上止点所通过的气体容积,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各气缸排量的总和,一般用 cc (立方厘米) 、mL(毫升)或 L(升)来表示;由于气缸体是圆柱体,它的容积不太可能正好是整升数,因此才会出现1998cc、2397cc 等数字,它们可近似标示为 2.0L、2.4L 等。

发动机的排量越大,每次吸入的可燃混合气就越多,燃烧时产生的动力就越强。这相当于人的胃口越大,吃的就越多,可能就越有劲儿。

发动机的压缩比是指压缩前的气缸容积与压缩后的气缸容积 (即燃烧室容积) 之比。

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汽油发动机燃烧原理

汽油中最主要的成分是碳氢化合物,这种物质分子中只含有碳和氢两种原子。在汽油爆炸燃烧时,碳氢化合物与吸入空气中的氧产生化学反应,其中1个碳原子和2个氧原子化合生成1个二氧化碳分子,2个氢原子和1个氧原子化合生成1个水分子。如果吸入的空气量不足,那么和碳原子结合的氧原子就会显得少,这样就不会完全生成二氧化碳,便会生成一部分一氧化碳。在爆炸燃烧的过程中,由于温度极高,还会造成空气中的氮原子被氧化生成一氧化氮和二氧化氮。因此,汽车排气中的主要成分就是一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等。

发动机做工循环的原理

活塞在气缸中要完成进气、压缩、做功和排气四个行程,才算是完成一个工作循环。在此期活塞要在气缸内上下运动各两次,曲轴则同时要旋转两周。

看一下汽车上的转速表,就会知道这个过程有多快。如果转速表的指针指向6,则表明此时的发动机转速为每分钟6000转,合计每秒钟100转,那么一个活塞每秒钟就要完成50个工作循环 (一个工作循环内曲轴要转2周),也就是说在一个气缸内要爆炸50次。如果是一台4缸发动机,那么在1秒内4个气缸则要产生200次爆炸。发动机工作时的砰砰声,其实就是燃料燃烧时的爆炸声。

同理,如果转速表指针指向3,则表明此时发动机转速为每分钟3000转,合计每秒钟50转,那么一个活塞每秒钟就要完成25个工作循环,也就是说在一个气缸内要爆炸25次。(转速表表面上反映的是发动机转速,但实际上它是发动机气缸内爆炸次数的体现。转速越高,说明发动机内发生的爆炸次数越多,动力输出就越大。)如果是一台4缸发动机,那么在1秒内4个气缸则要产生100次爆炸。

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