发动机是怎么样工作的?

如题所述

以四冲程汽油机为例来说说发动机的基本工作原理,与柴油机的区别也会在其中单独的说明。

首先需要说明的是,发动机不会自己无缘无故的转动,必须有一个外力来给它提供原始的动力,这个外力就是由发动机的起动系统来提供的。我们将钥匙转到启动档的时候,起动机通电运转,转动发动机的曲轴,带动其它机构和系统进入工作状态,发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行下去。如果没有启动系统,发动机是不可能工作的,有时候汽车的电瓶没电了,汽车就无法启动了,就是这个原因。当发动机正常工作后,起动系统的使命就完成了。

发动机正常工作时,它的工作循环包括四个活塞行程:进气、压缩、做功和排气。
下面分别来说说它们的运动过程。

1、进气行程

在这个行程中,进气门打开,排气门关闭,活塞从上止点向下止点运动。空气和汽油的混合物被吸入气缸,在气缸内进一步混合形成可燃混合气。 当进气行程终了时,气缸内气体压力约为0.08~0.09 MPa,温度达到320~400 K。 对于柴油机来说,它吸入的是纯空气,而不是柴油与空气的混合气,并且它的进气系统中没有节气门,进气阻力小,且残余废气温度较低,同汽油机相比,进气终了时缸内气体压力略高而温度略低。

2、压缩行程

在这个行程中,进气门和排气门都关闭,活塞从下止点向上止点运动; 气缸容积逐渐变小,气缸内混合气被压缩,其压力和温度同时升高。当压缩行程终了时,混合气压力可达0.8~1.5 MPa,温度可达600~750 K。采用大压缩比,可提高压缩终了时气缸内的压力和温度,从而加快燃烧速度,提高发动机热效率,但太大容易引起“爆震”和“表面点火”,通常汽油机压缩比为9~12,柴油机压缩比为16~22由于柴油机的压缩比更大,压缩终了时缸内气体压力约为3~5 MPa,温度约为750~1000 K,都比汽油机的高,并且压缩终了温度超过柴油的自燃温度。

3、作功行程

在这个行程中,进排气门仍然关闭。压缩行程结束时,火花塞跳火点燃可燃混合气,火焰迅速传遍整个燃烧室,并放出大量热能;燃烧气体体积膨胀,压力、温度升高;气体压力推动活塞从上止点运动到下止点,并通过连杆推动曲轴旋转作功。燃烧最高压力可达3~6.5 MPa,最高温度可达2200~2800 K。作功终了时,气体压力降低到0.35~0.5 MPa,气体温度降低到1200~1700 K。

汽油机与柴油机最大的区别就在于此。当压缩行程结束时,喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室,由于此时气缸内温度高于柴油自燃温度,所以柴油自行着火燃烧,并形成多个火焰中心,燃烧的更加剧烈和暴力,燃烧气体最高压力6~9 MPa,最高温度也可高达1800~2500 K,作功终了时,气体压力约为0.2~0.5 MPa,温度约为1000~1200 K。所以,人们说柴油机更有劲的原因就在于此。


4、排气行程

在这个行程中,进气门关闭,排气门开启;活塞从下止点向上止点运动。膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下,经排气门排出气缸。排气行程结束后,残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.105~0.12 MPa,温度约为 900~1100 K。这个过程柴油机和汽油机差不多,只是柴油机的残余废气温度略低。

这个过程说起来很漫长,但发动机运转起来的时候,每个行程的时间都是非常短的。如果发动机以800转/分钟的怠速运转,每一个行程的时间大约只有0.035秒;如果发动机以1800转/分钟的常用转速运转,每一个行程的时间大约只有0.017秒。所以运转的速度是极快的。

由于发动机做功所需要的空气和燃料都要在这样短的时间内进入发动机燃烧室并混合燃烧,因此对发动机的进排气系统提出了极高的要求,只有让更多的燃油和空气进入发动机,发动机的动力才有可能提升。相对而言,让更多的燃油进入发动机是比较容易的,而让更多的空气进入发动机却是很困难的,所以现代发动机的每一次进步几乎都是进排气系统的改进,配气机构成为了发动机上最复杂、最精密的机构,比如现在普遍采用的可变气门正时与升程系统,进气增压系统等等。

现在应该看明白了吧,发动机在工作时首先由起动系统带动运转,然后四个行程反复循环动作,发动机就进入自动运行状态,将燃料燃烧释放的化学能转化为机械能并源源不断的对外输出,通过汽车的传动系统传递到车轮上驱动汽车飞速行驶。应该说汽车是人类最伟大的发明之一,它的出现极大的改变了人类社会的文明进程,近一百年来的社会发展远远超过了之前几千年的发展总和。
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第1个回答  2020-04-22
旋转运动的,,,,,本回答被提问者采纳
第2个回答  2020-04-21
汽油机一般采用往复活塞式结构,由本体、曲柄连杆机构、配气系统、供油系统、润滑系统和点火系统等部分组成。

汽油机比柴油机轻巧,制造成本低,噪声较小,低温起动性较好,但热效率较低且燃料消耗率大。摩托车、油锯和其他小功率动力机械,为求轻便、价廉,常用二冲程风冷式汽油机;固定式小功率汽油机为求结构简单、工作可靠而成本较低,大多用四冲程水冷式;轿车和轻型货车则大多用顶置气门水冷式汽油机,但随着油耗问题日益受到重视,柴油机在这类汽车上应用渐广;小型飞机所用发动机为求轻便和升功率大,大多用半球型燃烧室的风冷式汽油机。

往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。
气缸是一个圆筒形金属机件。密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。各个装有气缸套的气缸安装在机体里,它的顶端用气缸盖封闭着。活塞可在气缸套内往复运动,并从气缸下部封闭气缸,从而形成容积作规律变化的密封空间。燃料在此空间内燃烧,产生的燃气动力推动活塞运动。活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动,曲轴再从飞轮端将动力输出。由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。
活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。活塞呈圆柱形,上面装有活塞环,借以在活塞往复运动时密闭气缸。上面的几道活塞环称为气环,用来封闭气缸,防止气缸内的气体漏泄,下面的环称为油环,用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下,防止润滑油窜入气缸。活塞销呈圆筒形,它穿入活塞上的销孔和连杆小头中,将活塞和连杆联接起来。连杆大头端分成两半,由连杆螺钉联接起来,它与曲轴的曲柄销相连。连杆工作时,连杆小头端随活塞作往复运动,连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动,连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。
曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动,并将膨胀行程所作的功,通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。飞轮能储存能量,使活塞的其他行程能正常工作,并使曲轴旋转均匀。为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动,在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。
气缸盖中有进气道和排气道,内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管,最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮,通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的,这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。
为了向气缸内供入燃料,内燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合,然后经进气管供入气缸,由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。
内燃机气缸内的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热,温度升高。为了保证内燃机正常运转,上述零件必须在许可的温度下工作,不致因过热而损坏,所以必须备有冷却系统。
内燃机不能从停车状态自行转入运转状态,必须由外力转动曲轴,使之起动。这种产生外力的装置称为起动装置。常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。
内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程,其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数,工作循环可分为四冲程和二冲程两类。
四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环,此间曲轴旋转两圈。进气行程时,此时进气门开启,排气门关闭。流过空气滤清器的空气,或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气,经进气管道、进气门进入气缸;压缩行程时,气缸内气体受到压缩,压力增高,温度上升;膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火,使混合气燃烧,产生高温、高压,推动活塞下行并作功;排气行程时,活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始,进行下一个工作循环。
二冲程是指在两个行程内完成一个工作循环,此期间曲轴旋转一圈。首先,当活塞在下止点时,进、排气口都开启,新鲜充量由进气口充入气缸,并扫除气缸内的废气,使之从排气口排出;随后活塞上行,将进、排气口均关闭,气缸内充量开始受到压缩,直至活塞接近上止点时点火或喷油,使气缸内可燃混合气燃烧;然后气缸内燃气膨胀,推动活塞下行作功;当活塞下行使排气口开启时,废气即由此排出活塞继续下行至下止点,即完成一个工作循环。
内燃机的排气过程和进气过程统称为换气过程。换气的主要作用是尽可能把上一循环的废气排除干净,使本循环供入尽可能多的新鲜充量,以使尽可能多的燃料在气缸内完全燃烧,从而发出更大的功率。换气过程的好坏直接影响内燃机的性能。为此除了降低进、排气系统的流动阻力外,主要是使进、排气门在最适当的时刻开启和关闭。
实际上,进气门是在上止点前即开启,以保证活塞下行时进气门有较大的开度,这样可在进气过程开始时减小流动阻力,减少吸气所消耗的功,同时也可充入较多的新鲜充量。当活塞在进气行程中运行到下止点时,由于气流惯性,新鲜充量仍可继续充入气缸,故使进气门在下止点后延迟关闭。
排气门也在下止点前提前开启,即在膨胀行程后部分即开始排气,这是为了利用气缸内较高的燃气压力,使废气自动流出气缸,从而使活塞从下止点向上止点运动时气缸内气体压力低些,以减少活塞将废气排挤出气缸所消耗的功。排气门在上止点后关闭的目的是利用排气流动的惯性,使气缸内的残余废气排除得更为干净。
内燃机性能主要包括动力性能和经济性能。动力性能是指内燃机发出的功率(扭矩),表示内燃机在能量转换中量的大小,标志动力性能的参数有扭矩和功率等。经济性能是指发出一定功率时燃料消耗的多少,表示能量转换中质的优劣,标志经济性能的参数有热效率和燃料消耗率。
第3个回答  2020-11-05
最佳答案
发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
电刷上不加直流电压,用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动,线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线,而在其中感应产生电动势,电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转,,因此,必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割n极和s极下的磁力线,虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的.线圈内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷a,b端的电动势却为直流电动势(说得确切一些,是一种方向不变的脉振电动势)。因为,电枢在转动过程中,无论电枢转到什么位置,由于换向器配合电刷的换向作用,电刷a通过换向片所引出的电动势始终是切割n极磁力线的线圈边中的电动势,因此,电刷a始终有正极性。同样道理,电刷b始终有负极性,所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多,可使脉振程度减小,就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。
从基本电磁情况来看,一台直流电机原则上既可工作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是约束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上,加上直流电压,将电能输入电枢,机械能从电机轴上输出,拖动生产机械,将电能转换成机械能而成为电动机,如用原动机拖动直流电机的电枢,而电刷上不加直流电压,则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源,可输出电能,电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机,能作电动机或作发电机运行的这种原理.在电机理论中称为可逆原理。
组成:定子
转子
机壳
整流调压元件
细分的话还有轴承
电刷
皮带轮
风扇
定子铁芯
绕组
转子铁芯
绕组等
第4个回答  2020-09-28

发动机的工作原理

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