發(fā)動機是汽車的心臟,為汽車的行走提供動力,汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性。
簡單講發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換機構(gòu),即將汽油(柴油)的熱能,通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時,推動活塞作功,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。
內(nèi)燃機的分類比較細,因為介紹工作原理,必須介紹其做工的過程(工作循環(huán))。
下面將常用的4沖程柴油發(fā)動機:
內(nèi)燃機按沖程分:有4沖程和2沖程之分,最常用的是4沖程發(fā)動機。
四沖程柴油機工作原理:
四沖程柴油機和汽油機一樣,每個工作循環(huán)也是由進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機以柴油作燃料,
與汽油相比,柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā),因而柴油機采用壓縮終點壓燃著火,也叫壓燃式點火,其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機有所不同.
(1) 進氣沖程
進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小,進氣終點壓力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300~340K,比汽油機低。
(2) 壓縮沖程 由于壓縮的工質(zhì)是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16~22)。壓縮終點的壓力為3 000~5 000kPa,壓縮終點的溫度為750~1 000K,大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。
(3) 做功沖程 當壓縮沖程接近終了時,在高壓油泵作用下,將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升,
最高達5 000~9 000kPa,最高溫度達1 800~2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。
(4) 排氣沖程
柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700~900K。對于單缸發(fā)動機來說,其轉(zhuǎn)速不均勻,發(fā)動機工作不平穩(wěn),振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的,
其他三個沖程是消耗動力為做功做準備的沖程。為了解決這個問題,飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量,這樣又會導(dǎo)致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足?,F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機。