單缸汽油機工作原理

單缸汽油機工作原理講義一．四沖程汽油機的工作原理首先我們就以單缸為例，介紹下四沖程汽油發(fā)動機的工作原理。我們已經(jīng)懂得，發(fā)動機是將化學能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，它的轉(zhuǎn)化過程事實上就是工作循環(huán)的過程，簡樸來說就是是通過燃燒氣缸內(nèi)的燃料，產(chǎn)生動能，驅(qū)動發(fā)動機氣缸內(nèi)的活塞往復(fù)的運動，由此帶動連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄，圍繞曲軸中心作往復(fù)的圓周運動，而輸出動力的?，F(xiàn)在，我們分析一下這個過程：一種工作循環(huán)涉及有四個活塞行程（所謂活塞行程就是指活塞由上止點到下止點之間的距離的過程）：進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（作功行程）和排氣行程。1.進氣行程在這個過程中，發(fā)動機的進氣門啟動，排氣門關(guān)閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而使氣缸內(nèi)的壓力將到大氣壓力下列，即在氣缸內(nèi)造成真空吸力，這樣空氣便經(jīng)由進氣管道和進氣門被吸入氣缸，同時噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充足混合。在進氣終了時，氣缸內(nèi)的氣體壓力約為－。而此時氣缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度已經(jīng)升高到370-400K。2.壓縮行程為使吸入氣缸的可燃混合氣能快速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。在這個過程中，進、排氣門全部關(guān)閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一種行程，即壓縮行程。此時混合氣壓力會增加到，溫度可達600-700K。在這個行程中有個很重要的概念，就是壓縮比。所謂壓縮比，就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。普通壓縮比越大，在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便愈高，燃燒速度也愈快，因而發(fā)動機發(fā)出的功率愈大，經(jīng)濟性愈好。普通轎車的壓縮比在8-10之間，但是現(xiàn)在最新上市的Polo就達成了的高壓縮比，因此它的扭矩體現(xiàn)相對不錯。但是壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒狀況，反而會出現(xiàn)暴燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象（燃油質(zhì)量的影響也是占有相對重要的地位，這方面我們會在后來具體解說）。暴燃是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。暴燃時火焰以極高的速率向外傳輸，甚至在氣體來不及膨脹的狀況下，溫度和壓力急劇升高，形成壓力波，以聲速向前推動。當這種壓力波撞擊燃燒室壁是就發(fā)出鋒利的敲缸聲。同時，還會引發(fā)發(fā)動機過熱，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。嚴重暴燃是甚至會造成氣門燒毀、軸瓦破裂、火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞現(xiàn)象。除了暴燃，過高壓縮比的發(fā)動機還可能要面對另一種問題：表面點火。這是由于缸內(nèi)火熱表面與火熱處（如排氣門頭，火花塞電極，積炭處）點燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒（也稱作火熱點火或早燃）。表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲（較沉悶），產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機負荷增加，減少壽命。3.膨脹行程（作功行程）在這個過程中，進、排氣門仍舊關(guān)閉。當活塞靠近上止點時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣被燃燒后，放出大量的熱能，此時燃氣的壓力和溫度快速增加。其所能達成的最大壓力可達3-5MPa,對應(yīng)的溫度則高達2200-2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞由上止點向下止點運動，通過連桿使曲柄旋轉(zhuǎn)并輸出機械能，除了維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)外，其它即用于對外做功。在活塞的運動過程中，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都快速下降，在此行程終了時，壓力降至，溫度則為1300-1600K。4.排氣行程當膨脹行程（作功行程）靠近終了時，排球門啟動，考廢氣的壓力進行自由排氣，活塞達成下止點后再向上止點移動時，強制降廢氣強制排到大氣中，這就是排氣行程。在此行程中，氣缸內(nèi)壓力稍微高于大氣壓力，約為。當活塞達成上止點附近時，排氣行程結(jié)束，此時的廢氣溫度約為900-1200K。由此，我們已經(jīng)介紹完了發(fā)動機的一種工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點間往復(fù)移動了四個行程，對應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。二．二沖程發(fā)動機原理950發(fā)動機采用的都是小型二沖程發(fā)動機,下面就二沖程發(fā)動機的工作原理和使用維護做一種簡樸的闡明:一、發(fā)動機構(gòu)成二沖程汽油機普通都采用預(yù)壓掃氣式二沖程機，冷卻方式大多是風冷,也有水冷的。按作用功效分由機械、電氣、供油、氣流四個系統(tǒng)構(gòu)成。1）機械系統(tǒng)涉及氣缸、活塞組、連桿、曲軸、箱體等。作用是實現(xiàn)氣體密封，承受氣體壓力及機械力，確保一定運動關(guān)系。2）電氣系統(tǒng)涉及磁電機、點火線圈、火花塞等。其作用是由曲軸傳動磁電機產(chǎn)生電能、完畢氣缸適時高壓點火。3）供油系統(tǒng)由油箱、油箱開關(guān)、濾油器、輸油管和化油器構(gòu)成。其作用是儲存和提供燃油、潤滑油，并使燃油與空氣混合成適宜配比的可燃氣。4）氣流系統(tǒng)涉及空氣濾清器、進氣閥門、排氣消聲器等，作用是提供助燃空氣，帶油進氣缸及減少排氣噪聲。二、基本工作原理起動力傳動曲軸時，活塞組受曲軸、連桿牽連，當活塞向著氣缸頂部（向上）運動時，曲軸箱產(chǎn)生負壓，空氣經(jīng)空氣濾清器，化油器帶上的燃油。通過進氣閥門吸入曲軸箱，當活塞向背離氣缸部（向下）運動時，曲軸箱中可燃氣被壓縮，當掃氣口開放時，可燃氣經(jīng)掃氣道壓入氣缸，活塞再次向上運動時，可燃氣在氣缸中被壓縮，壓力和溫度提高，經(jīng)電器點火燃燒，受熱氣體壓力進一步提高，氣體膨脹、推動活塞向下運動帶動曲軸旋轉(zhuǎn)、輸出動力、當排氣口開放時，燃燒后的廢氣先由壓力噴出，再由掃氣氣流驅(qū)掃出氣缸，經(jīng)消聲器排出機外，進氣、壓縮、膨脹、排氣、周而復(fù)始，曲軸就不停旋轉(zhuǎn)，做功。三、汽油機的特點和分類“汽油機”這個名詞可泛指各類動力機，產(chǎn)生動力的能源不同，動力機可分為電動機、風力發(fā)動機、水力發(fā)動機等。作為移動動力用的發(fā)動機，以熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的熱力發(fā)動機最為普遍，熱機的“熱”是燃料通過燃燒產(chǎn)生的，燃燒在發(fā)動機內(nèi)進行的，這種發(fā)動機稱為內(nèi)燃機，內(nèi)燃機也有活塞式和旋轉(zhuǎn)葉輪式構(gòu)造，常見的內(nèi)燃機是往復(fù)活塞式，隨使用的燃料不同，內(nèi)燃機又可分為汽油機、柴油機、煤油機等，汽油機是燃用汽油的內(nèi)燃機。往復(fù)活塞式發(fā)動機的活塞在氣缸中作直線往復(fù)運動，通過連桿對曲軸銷的可動聯(lián)接，使曲軸傳動，“往復(fù)”二字是在出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機后才加上去的。四、二沖程循環(huán)汽油機活塞通過兩個沖程就可完畢一種工作循環(huán)的四個過程，這種汽油機稱二沖程循環(huán)汽油機。五、燃燒的必要條件熱機都需要燃燒，燃燒是可燃物質(zhì)的激烈氧化反映，同時發(fā)出有光的火焰，并放出熱量的一種化學現(xiàn)象。要燃燒必須同時含有三個條件：1)

燃料在汽油機中的燃料就是汽油。2）助燃劑絕大部分燃燒是以空氣中的氧氣作為助燃劑。３）燃燒溫度使燃料和助燃劑開始起激烈氧化反映的臨界溫度，例如普通的紙是一種燃料，處在空氣中的紙現(xiàn)有了燃料，又有了助燃劑，當點火引燃，使紙升溫到燃燒溫度時，三個條件同時含有，才發(fā)生紙的燃燒，常見的燃燒是持續(xù)燃燒，它暴露在空氣中，助燃劑是取之不盡的，只要保持燃燒溫度和燃料供應(yīng)，燃燒可始終延續(xù)下去，活塞式內(nèi)燃機的燃燒是間隙燃燒，氣缸中的燃料和助燃劑是封閉的、限量的，一旦燒完，燃燒立刻停止，如再要燃燒，必須重新充入燃料和助燃劑，再次引燃，汽油和空氣的混合氣稱可燃氣，要提高燃燒速度，必須提高引燃前可燃氣的溫度，汽油機的壓縮并未使可燃氣達成燃燒溫度，必須點火引燃。六、磁電機發(fā)電機是通過線圈切割磁力線發(fā)電的。勵磁磁場普通由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生。采用永久磁鐵產(chǎn)生勵磁磁場發(fā)電的發(fā)電機稱磁電機，勵磁磁場由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生。磁電機轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸上，其轉(zhuǎn)子兼作儲放旋轉(zhuǎn)慣性能量的電扇，對缸體作強制冷卻。轉(zhuǎn)子與線圈的位置不同，轉(zhuǎn)子是在軸上定心的，線圈鐵芯用兩只螺釘固定，安裝時必須校正氣隙。氣隙減少，點火提前角會加大；氣隙增大，提前角會減小，并使點火強度削弱，氣隙過大可能點不著火。氣隙普通為－0.40mm，有規(guī)定的按規(guī)定值。七、點火系統(tǒng)1)

點火提前角汽油機內(nèi)的燃燒是快速的，但總存在一定的燃燒時間。當可燃氣點火引燃后，隨著燃燒的進行，氣體的溫度和壓力升高。在燃燒基本結(jié)束時，散熱使氣體溫度逐步下降，活塞下降也使溫度減少。在升與降之間總存在著一種最大的氣體壓力，出現(xiàn)最大壓力時的曲軸位置稱為最大（燃燒）壓力點。從點火到最大壓力點，曲軸轉(zhuǎn)過了一定的角度。擬定了最大壓力點，也就擬定了點火點。以上止點為基準的點火角度稱點火提前角。若最大壓力點產(chǎn)生在上止點前，可能產(chǎn)生曲軸反轉(zhuǎn)。最大壓力點在上止點后太近，機件受到?jīng)_擊力大，易受損壞，但推動曲軸傳動的作用不大，汽油機功率小，噪聲大，稱點火過早。最大壓力點在上止點后太遠，曲軸受膨脹氣體作用力推動的角度減小，且最大燃燒壓力也小，汽油機功率也小，稱點火過遲。只有最大壓力點出現(xiàn)在上止點后15o左右時，汽油機功率最佳，能達成這樣規(guī)定的點火相位角是最佳點火角度。對一臺汽油機來說，最佳點火提前角并非是個固定值，它應(yīng)隨曲軸轉(zhuǎn)速的提高而需稍有提高，也應(yīng)隨負荷的變化而變化。除指明特定外轉(zhuǎn)速，普通標明的點火提前角是指怠速轉(zhuǎn)速時點火提前角。八、火花塞的故障與維護火花塞的故障重要發(fā)生在裙部與電極。（１）正常正常指空燃比適宜、點火提前角適宜、火花塞熱值適宜、燃燒室燃燒正常，即無火熱點火，也無漏電斷火。正常狀況下，火花塞幾乎無積炭，干燥，電極基本無燒蝕、呈淺褐色（鐵銹色）或表面略帶淺灰色細粉。維護時只要揩拭掉些微沉積殘渣，可繼續(xù)使用。（２）積炭污損積炭火花塞干燥、附有無光澤的黑色炭層沉積。嚴重時炭層呈毛茸狀。積炭會造成漏電斷火?？扇細膺^濃、火花塞熱值偏高、點火弱或電極間隙過大都會引發(fā)積炭。去除炭層后火花塞仍可使用。（3）過熱使用裙部干燥呈白色或淺灰色，嚴重時瓷管表面有局部疏松隆起。電極明顯燒蝕，中心電極近端而有一圈燒蝕，并有瘤狀微粒粘著?？扇細膺^稀、火花塞熱值偏低或漏氣、點火過早或汽油機過熱，都會引發(fā)過熱燒損，以更新為好。（4）機油污損火花塞頭有機油，光亮油黑，濕膩。混合油中機油過多、曲軸油封漏油、火花塞熱值偏低、怠速或低速運轉(zhuǎn)時間過長，都會引發(fā)機油污損。無專用清洗液較難去除?；鸹ㄈ碾姌O間隙是重要技術(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)按闡明書數(shù)值調(diào)節(jié)。無觸電點火普通為－0.7mm。間隙過大，汽油機高速性能不好；過小，低速性能不好。九、高壓及高壓帽點火線圈輸出高電壓，用厚絕緣的高壓線輸送。高壓線與火花塞的連接，是用銅絲彈簧連接而成。彈簧外面套橡膠接頭，稱高壓帽。十、二沖程汽油機的潤滑機件互相運動存在摩擦，為減少摩擦溫度和機件磨損，并減少摩擦功率損失，都需要潤滑。汽缸、活塞組之間產(chǎn)生著燃燒，溫度很高，更需進行潤滑。曲軸箱預(yù)壓掃氣式二沖程機，曲軸箱有時雖對汽缸封閉，有時卻要相通的。掃氣道開通時，有掃氣氣流高速流動，只要曲軸箱中存有積油，立刻會被吹到汽缸中去。少量潤滑油進入汽缸會引發(fā)汽油機冒黑煙，并加緊積炭，大量機油進入汽缸會使火花塞不能點火，引發(fā)汽油機熄火。二沖程機既要潤滑，又不允許有過多的機油竄入汽缸，必須采用特殊的潤滑方式，并采用特殊的機油,950發(fā)動機規(guī)定使用高品質(zhì)的全合成機油.混合燃料經(jīng)化油器霧化成顆粒，經(jīng)受曲軸箱壓縮，汽油逐步汽化，融溶于汽油中的機油縮成更小的微粒，一部分懸浮在可燃氣中，經(jīng)受不完全燃燒后排出汽缸，一部分粘附于運動件摩擦面的機油起到了潤滑作用，粘附于非摩擦面的機油受氣流吹拂，有部分濺起，其它沿壁面逐步滑移入汽缸，除對汽缸、活塞組有一定潤滑作用外，又被掃七氣流噴散。根據(jù)發(fā)動機的不同普通采用25:1,30:1,50:1等混合比,燃油混合后要盡快用完,長久放置的混合油不能使用.十一、減壓閥（供油）以彈性薄片－－簧片作開閉元件的單向閥、簧片閥的開閉與曲軸轉(zhuǎn)角無特定關(guān)系、只受簧片兩面氣體作用力的控制，是不對稱開閉，活塞上行時曲軸箱出現(xiàn)負壓，簧片被曲軸箱內(nèi)外壓力差頂開，進氣閥啟動；活塞下行時，曲軸箱內(nèi)氣體壓力回升，當進氣沖力不大于一定值時，簧片內(nèi)外壓力差不大于簧片彈力，簧片彈回閥座，進氣閥門關(guān)閉，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變動，進氣沖力變動，簧片的開關(guān)時間也變動，簧片閥能啟動早、關(guān)閉早，進氣沖量較活塞閥充足，且閥門開閉早晚能隨曲軸轉(zhuǎn)速變動?；推鞯淖饔煤头诸愖饔茫夯推魇沁\用汽油機進氣氣流，把吸出的汽油吹成微粒（霧化），使汽油增大與空氣的接觸面積，并快速汽化的部件，又稱汽化器。分類：化油器的構(gòu)造型式諸多，按供油部分構(gòu)造分，有浮子式和膜片式。膜片式化油器沒有油池，不怕翻轉(zhuǎn)傾倒，因此大多數(shù)動力傘汽油機上采用這種,品牌大多為WALBRO,因有自吸泵，油箱可低于化油器。950汽油機用的是浮子式化油器?？杖急绕偷闹匾煞质荂和H。抱負的燃燒是C+O2→CO2（二氧化碳），2H+O→H2O（水）。在完畢全燃燒時，空