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4沖程内燃機動态圖
4沖程内燃機動态圖
更新时间:2025-04-03 12:20:57
  • 四沖程汽油機工作原理,按:進氣——壓縮——做功——排氣,這四個沖程循環往複的工作。

4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)1

四沖程汽油機的工作原理

4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)2

四沖程汽油機做功示意圖

進氣沖程:

(1)作用:吸入新鮮混合氣

(2)活塞運動: 從上止點向下止點

(3)曲軸轉角:0~180 度

(4)氣門狀态:進氣門打開,排氣門關閉

(5)終了壓力: 75~90 kPa

(6)終了溫度: 80~130 攝氏度

壓縮沖程:

  • 四沖程柴油機工作原理:同樣包括進氣壓縮做功排氣四個過程。

  • 在各個活塞行程中,進、排氣門的開閉和曲柄連杆機構的運動與汽油機完全相同。隻是由于柴油和汽油的使用性能不同,使柴油機和汽油機在混合氣形成方法及着火方式上有着根本的差别。

    進氣行程

    在柴油機進氣行程中,被吸入氣缸的隻是純淨的空氣

    壓縮行程

    因為柴油機的壓縮比大,所以壓縮行程終了時氣體壓力高。

    做功行程

    在壓縮行程結束時,噴油泵将柴油泵入噴油器,并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高,噴孔直徑很小,所以噴出的柴油呈細霧狀。細微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發汽化,并借助于空氣的運動,迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸内的溫度遠高于柴油的自燃點,因此柴油随即自行着火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高,體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下,活塞推動連杆,連杆推動曲軸旋轉做功。

    排氣行程

    排氣行程開始,排氣門開啟,進氣門仍然關閉,燃燒後的廢氣排出氣缸。

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)3


    • 汽油機柴油機比較

    共同點:

    1)每個工作循環都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行程,每個行程各占180°曲軸轉角,即曲軸每旋轉兩周完成一個工作循環。

    2)四個活塞行程中,隻有一個做功行程,其餘三個是耗功行程。顯然,在作功行程曲軸旋轉的角速度要比其他三個行程時大得多,即在一個工作循環内曲軸的角速度是不均勻的。為了改善曲軸旋轉的不均勻性,可在曲軸上安裝轉動慣量較大的飛輪或采用多缸内燃機并使其按一定的工作順序依次進行工作。

    不同之處是:

    1)汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續到進氣和壓縮行程終了,時間較長。柴油機的可燃混合氣在氣缸内部形成,從壓縮行程接近終了時開始,并占小部分做功行程,時間很短。

    2)汽油機的可燃混合氣用電火花點燃,柴油機則是自燃。所以又稱汽油機為點燃式内燃機,稱柴油機為壓燃式内燃機。

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)4

    四沖程汽油機、柴油機缸内壓力、溫度比較(p:Mpa;T:K)

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)5

    四沖程汽油機、柴油機特點比較

    1、由于柴油機壓縮比較高,燃料燃燒非常完全,所以柴油機的有效熱效率好,經濟性好。

    汽油機:be=270~325 g/(kw.h)

    柴油機: be=214~285 g/(kw.h)

    2、柴油機無點火系,所以故障少些,易保養。但柴油機有高精度零件如噴油泵、噴油器等,其成本較高,并且加工較難。

    3、柴油機最高爆發壓力高,所以對發動機的零部件強度要求高,這樣導緻柴油機笨重。

    4、柴油機轉速低于汽油機

    原因:

    a.由于柴油機的壓縮比高,所以其受到的機械負荷較大,故其零部件的質量需較大,導緻運動時慣性力較大。

    b.汽油機可燃混合氣的混合時間和質量優于柴油機。

    5、柴油機運轉噪音高,但有害氣體的排放優于汽油機,而微粒排放較高。

    6、柴油機啟動困難,汽油機易啟動。


    • 發動機的性能指标用來表征發動機的性能特點,并作為評價各類發動機性能優劣的依據。同時,發動機性能指标的建立還促進了發動機結構的不斷改進和創新。因此,發動機構造的變革和多樣性是與發動機性能指标的不斷完善和提高密切相關的。

    一、動力性指标

    動力性指标是表征發動機作功能力大小的指标,一般用發動機的有效轉矩、有效功率、轉速和平均有效壓力等作為評價發動機動力性好壞的指标。

    1.有效轉矩 :

    發動機對外輸出的轉矩稱為有效轉矩,記作 Te,單位為 N·m 。有效轉矩與曲軸角位移的乘積即為發動機對外輸出的有效功。

    2.有效功率:

    發動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率,記作 pe 單位為 KW。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。發動機的有效功率可以用台架試驗方法測定,也可用測功器測定有效轉矩和曲軸角速度,然後用公式計算出發動機的有效功率 pe:

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)6

    式中:Te—有效轉矩,N·m;

    n—曲軸轉速,r/min。

    3.發動機轉速

    發動機曲軸每分鐘的回轉數稱為發動機轉速,用 n 表示,單位為 r/min 。發動機轉速的高低,關系到單位時間内作功次數的多少或發動機有效功率的大小,即發動機的有效功率随轉速的不同而改變。因此,在說明發動機有效功率的大小時,必須同時指明其相應的轉速。在發動機産品标牌上規定的有效功率及其相應的轉速分别稱作标定功率和标定轉速。發動機在标定功率和标定轉速下的工作狀況稱作标定工況。标定功率不是發動機所能發出的最大功率,它是根據發動機用途而制定的有效功率最大使用限度。

    4.平均有效壓力

    單位氣缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力,記作 pme,單位為 MPa 。顯然,平均有效壓力越大,發動機的作功能力越強。

    二、 經濟性指标

    發動機經濟性指标包括有效熱效率和有效燃油消耗率等。

    1.有效熱效率:

    燃料燃燒所産生的熱量轉化為有效功的百分數稱為有效熱效率,記作 ηe。顯然,為獲得一定數量的有效功所消耗的熱量越少,有效熱效率越高,發動機的經濟性越好。

    2.有效燃油消耗率:

    發動機每輸出 1kW 的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率,記作 be,單位為 g/(kW·h)。

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)7

    式中:B—發動機在單位時間内的耗油量,kg/h;

    Pe—發動機的有效功率,kW。

    顯然,有效燃油消耗率越低,經濟性越好

    三、強化指标

    強化指标是指發動機承受熱負荷和機械負荷能力的評價指标,一般包括升功率和強化系數等。

    1.升功率:

    發動機在标定工況下,單位發動機排量輸出的有效功率稱為升功率。升功率大,表明每升氣缸工作容積發出的有效功率大,發動機的熱負荷和機械負荷都高。

    2.強化系數 :

    平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數。活塞平均速度是指發動機在标定轉速下工作時,活塞往複運動速度的平均值。

    四、緊湊性指标

    緊湊性指标是用來表征發動機總體結構緊湊程度的指标,通常用比容積和比質量衡量。

    1.比容積:

    發動機外廓體積與其标定功率的比值稱為比容積。

    2.比質量:

    發動機的幹質量與其标定功率的比值稱為比質量。幹質量是指未加注燃油、機油和冷卻液的發動機質量。比容積和比質量越小,發動機結構越緊湊。

    五、環境指标

    環境指标用來評價發動機排氣品質和噪聲水平。由于它關系到人類的健康及其賴以生存的環境,因此各國政府都制定出嚴格的控制法規,以期消減發動機排氣和噪聲對環境的污染。

    六、可靠性指标

    可靠性指标是表征發動機在規定的使用條件下,正常持續工作能力的指标。可靠性有多種評價方法,如首發故障行駛裡程、平均故障間隔裡程、主要零件的損壞率等。

    七、耐久性指标

    耐久性指标是指發動機主要零件磨損到不能繼續正常工作的極限時間。通常用發動機的大修裡程,即發動機從出廠到第一次大修之間汽車行駛的裡程數來衡量。

    八、工藝性指标

    工藝性指标是指評價發動機制造工藝性和維修工藝性好壞的指标。發動機結構工藝性好,則便于制造,便于維修,就可以降低生産成本和維修費用。

    九、内燃機速度特性

    汽車發動機的工況在很廣泛的範圍内變化。當發動機的工況(即功率和轉速)發生變化時,其性能(包括動力性、經濟性、排放性和噪聲等)也随之改變。因此,在評價和選用發動機時就必須考察它在各種工況下的性能,才能全面判斷其好壞及能否滿足汽車的要求。


    發動機性能指标随調整狀況及運行工況而變化的關系稱為發動機特性,利用特性曲線可以簡單而又方便地評價發動機性能。

    發動機的有效功率 Pe、有效轉矩 Te 和有效燃油消耗率 be 随發動機轉速 n 的變化關系稱為發動機速度特性。

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)8

    發動機速度特性曲線圖

    發動機負荷率的定義,如果利用發動機的速度特性來說明負荷率或負荷的概念就更為清楚。曲線I為外特性,曲線II、III為部分速度特性。在 n=3500r/min時,若節氣門全開,可得到該轉速下可能發出的最大功率45KW。但如果不全開而開到II和III的位置,則同樣轉速下隻能發出32KW和20KW的功率。根據上述定義,可求出 a、b、c 和 d 四個工況下的負荷值:

    4沖程内燃機動态圖(四沖程内燃機的工作原理與性能指标)9

    工況 a 負荷為零(稱為發動機空轉工況);

    工況 b 負荷=20/45×100%=44.4%;

    工況 c 負荷=32/45 ×100%=71.1%;

    工況 d 負荷=45/45×100%=100%(即發動機全負荷)。

    以上就是全部内容,信息化的時代是知識共享和普及的時代。但是還有一種是需要人們花費時間不斷鍛煉、練習才能獲得的能力,叫做技能。社會上有兩種人才,一種是知識型,一種是技能型,學會技能能夠更有效率和更好的完成所需的工作和任務,而知識的學會則大多數不會很快的顯現出它的用處和價值,所以利用好自己儲存的知識再加之學會必要的生存技能,才會活出更高質量的生活,希望我們共同努力一起往這方面發展、前進!

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