第三節(jié)  發(fā)動機的工作原理

一、四沖程汽油機的工作原理

四沖程汽油機是由進氣,、壓縮,、作功和排氣完成一個工作循環(huán)的，如左圖1—2為單缸四沖程汽油機工作原理示意圖,。

1,、進氣過程：活塞由曲軸帶動從上止點向下止點運動。此時,，進氣門開啟,，排氣門關閉。由于活塞下移,，汽缸容積增大,，形成一定真空度，在真空吸力的作用下,，經(jīng)過濾清的空氣與化油器供給的汽油形成混合氣,，經(jīng)進氣門被吸入氣缸，至活塞運動到下止點時,，進氣門關閉,，進氣過程結(jié)束。

2,、壓縮過程：進氣過程結(jié)束時,，活塞在曲軸的帶動下，從下止點向上止點運動,。此時進排氣門均關閉,，隨著活塞上移，活塞上腔容積不斷減少,，混合氣被壓縮,，至活塞到達上止點時，壓縮行程結(jié)束,。

3,、做功過程：壓縮過程結(jié)束,，火花塞產(chǎn)生火花，點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣,，并迅速著火燃燒,，氣體產(chǎn)生高溫、高壓,，在氣體壓力作用下,，活塞由上止點向下止點運動，再通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出做功,，至活塞運動到下止點時,，做功過程結(jié)束。

4,、排氣過程：在做功過程終了時,，排氣門被打開，活塞在曲軸帶動下由下止點向上止點運動（圖1—2d）,，廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)動作用下自排氣門排出氣缸,，至活塞運動到上止點時，排氣門關閉,，排氣過程結(jié)束,。

排氣行程結(jié)束后，進氣門再次開啟,，又開始下一個工作循環(huán),，如此周而復始，發(fā)動機就自行運轉(zhuǎn),。

二,、四沖程柴油機的工作原理

四沖程柴油機和四沖程汽油機工作原理一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣,、壓縮、作功,、排氣四個行程組成,，但是柴油和汽油性質(zhì)不同，柴油機在可燃混合氣的形成,、著火方式等與汽油機有較大的區(qū)別,。下面主要介紹與汽油機工作原理不同之處，見下頁圖１—３為單缸四沖程柴油機工作原理示意圖,。

1,、進氣行程：如圖1—3a所示，它不同于汽油機的是進入氣缸的不是混和氣而是純空氣,。

2,、壓縮行程：如圖1—3b所示,，不同于汽油機的是壓縮的是純空氣，且由于柴油機壓縮比大,，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高,，壓力可達3MPa—5Mpa，溫度可達800~1000K

3,、作功行程：如圖1—3c所示,，此行程與汽油機油很大不同。壓縮行程末噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中,，迅速汽化并與空氣形成可燃混和氣,，因為此時氣缸內(nèi)的溫度遠高于柴油的自燃 溫度（約為500K左右），柴油自行著火燃燒,，且以后的一段時間內(nèi)邊噴射邊燃燒,，氣缸內(nèi)溫度、壓力急劇升高,，推動活塞下行作功,。

4、排氣行程：如圖1—3d所示,，與汽油機排氣行程基本相同,，排氣終了，氣缸壓力約為105～125MPa,，溫度約為800～1000K,。

由上述工作過程可知，四行程發(fā)動機的各行程都有其特性和規(guī)律,，并互相聯(lián)系和影響,。其中進氣、壓縮,、排氣三個行程消耗功,，為作功行程作準備；作功行程對外做功,，為三個行程提供能量,。因四個行程只有一個行程做功，所以單缸四行程發(fā)動機的工作不平穩(wěn),。為改善曲軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性,，必須設置較大的飛輪。

三,、二沖程汽油機的工作原理

二沖程汽油機完成一個工作循環(huán)也需向氣缸內(nèi)引入可燃混和氣,，然后將其壓縮著火作功后，再將燃燒后的廢氣排到大氣中去,，但它完成上述工作,，是在活塞往復運動兩個行程完成的,。

單缸二行程汽油機的結(jié)構特點是：

1）沒有專設的配氣機構，而是在汽缸壁不同高度上設有進氣孔,、排氣孔和換氣孔,。其中進氣孔和排氣孔分別與化油器和排氣管相連；換氣孔與密封的曲軸箱相通,。發(fā)動機工作時,，汽油和空氣的可燃混合氣先通過化油器進入曲軸箱，活塞向下運動使曲軸箱內(nèi)容積減小,，氣體壓力上升,，氣體經(jīng)換氣道和換氣孔送入汽缸。汽缸的進氣和排氣,，是通過活塞的上下移動使各孔依次開閉來完成,。

2）曲軸箱為密閉

其工作原理示意圖如圖1—4。從圖看氣缸上開了三個口,，排氣口位于作功時活塞行程的三分之二處,，它稍高于換氣口，進氣口在氣缸的下面,。其工作原理如下：

第一行程：活塞在曲軸的帶動下,，由下止點向上止點運動，當活塞上行到將換氣口排氣口關閉式（圖1—4a）,，已進入氣缸的混合氣被壓縮,，直到活塞運動到上止點，壓縮行程便結(jié)束,。

隨活塞上行,，曲軸箱容積增大，形成一定真空度,，當活塞上行到進氣口露出時（圖1—4 b）,，化油器供應的新鮮空氣在真空吸力的作用下被吸入曲軸箱內(nèi)。

第二行程：當活塞上行到接近上止點時（圖1—4 c）,，火花塞產(chǎn)生火花,，點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣，混合氣著火燃燒產(chǎn)生高溫高壓,，在氣壓的作用下，活塞由上止向下止點運動,，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功,。

當活塞下移到將進氣口堵死時，隨著活塞繼續(xù)下移,，曲軸箱內(nèi)的新鮮混合氣 被頂壓,。

當活塞下行到排氣口露出時（圖1—4 d）,，燃燒后的廢氣在自身壓力下經(jīng)排氣口排出氣缸，緊接著換氣口開啟,，曲軸箱被頂壓的混合氣經(jīng)換氣口進入氣缸,，這一過程為“換氣過程”，它一直延續(xù)到下一行程活塞上行到將換氣口,、排氣口關閉為止,。

至此，活塞完成一個工作循環(huán),，以后活塞重復上述工作過程,，周而復始，從而實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,。

結(jié)構特點：排氣口位置稍高于換氣口,，這樣可使作功行程將要結(jié)束時，排氣口首先露出,，氣缸內(nèi)的廢氣在殘壓的作用下迅速排出,，即有利于排氣干凈，也可使氣缸內(nèi)的壓力迅速降低,，便于當換氣口露出時,，新鮮空氣進入氣缸。

四,、二沖程柴油機工作原理

二沖程柴油機工作原理同二沖程汽油機有相似處,，不同的是進入氣缸的不是混合氣，而是空氣,，且新鮮空氣由換氣泵提高壓力后經(jīng)氣缸外的空氣室和氣缸上的進氣口進入氣缸內(nèi),，而廢氣由專設的排氣門排出，工作原理示意圖見下頁圖1—5,。工作原理讀者可以自己分析,！

五  多缸四行程內(nèi)燃機的工作過程

單缸四行程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)兩圈，只有半圈作功,，故其曲軸旋轉(zhuǎn)不均勻,、工作穩(wěn)定性差、功率小,。為了增加發(fā)動機的功率,，同時提高其穩(wěn)定性，采用多缸四行程發(fā)動機,。

具有兩個或兩個以上汽缸所組成的發(fā)動機,，稱為多缸發(fā)動機。多缸機各缸的活塞連桿組件都連接在同一根曲軸上，用一根曲軸輸出功率,。多缸機的每個缸都是一個獨立的發(fā)動機,。曲軸每轉(zhuǎn)1800角，各缸都完成自己的一個行程,。曲軸轉(zhuǎn)7200角每個缸都完成一個工作循環(huán),，作功一次。

為了提高整機的平穩(wěn)性,，在7200轉(zhuǎn)角中各缸的發(fā)火作功應均布間隔開來,。把一個缸發(fā)火作功后到另一個缸發(fā)火作功時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為發(fā)火間隔角,。用a表示,。

式中  i——汽缸數(shù)（二行程除外）

1、兩缸內(nèi)燃機

2,、三缸內(nèi)燃機

3,、四缸內(nèi)燃機

在拖拉機上普遍采用四缸內(nèi)燃機，曲軸每轉(zhuǎn)兩圈,，四個缸按工作順序輪流作功一次,，各缸依次完成一個工作循環(huán)。其工作順序有1-3-4-2和1-2-4-3兩種,，其中以l-3-4-2為最多,。各缸的工作情況見表l—l。