关于发动机的工作冲程,它涉及到发动机的运作原理。
发动机的活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离被称为冲程,也称为行程。冲程长度与引擎活塞速度紧密相关。随着冲程的增加,活塞速度会相应提高,但同时机械损耗也会增大,从而限制引擎的最高转速。活塞运动的均速计算公式为:冲程乘以2再乘以转速。通常,无论引擎的排气量大小或运行转速范围如何,引擎的活塞均速一般不会超过20米/秒。然而,活塞速度过快会对引擎寿命产生负面影响。
关于两冲程引擎:
发动机气缸体上分布着三个关键孔位,分别是进气孔、排气孔和换气孔。在工作过程中,这些孔位会在特定时刻由活塞进行封闭。其运行包含以下两个主要冲程:
首个冲程:活塞从底部位置开始向上移动,当三个气孔都被活塞紧密封闭后,进入气缸的混合气开始被压缩。随后,当进气孔暴露时,可燃混合气被引入曲轴箱。
第二个冲程:在活塞接近压缩到顶部位置时,火花塞点燃可燃混合气,引发燃气膨胀并推动活塞向下移动以做功。此时,进气孔再次被封闭,曲轴箱内的可燃混合气被进一步压缩。当活塞降至接近底部位置时,排气孔打开,废气被排出。紧接着,换气孔开启,预压的可燃混合气冲进气缸,将废气推出,完成换气过程。
至于该设计的优点...
1.二冲程发动机由于没有阀门,因此结构更为简单,重量更轻。
2.与四冲程发动机相比,二冲程发动机每旋转一圈就会点火一次,为其提供了重要的动力基础。
3.二冲程发动机能够在任何方向上运转,这一特性在某些设备如链锯上尤为重要。传统的四冲程发动机在受到油料晃动时可能会发生故障,除非其保持直立状态。这一问题的解决极大地增强了发动机的灵活性。
这些优势使得二冲程发动机更加轻便、简单、低成本。此外,二冲程发动机还有潜力在相同空间内产生双倍动力,因为其在每次旋转时都有双倍的动力冲程。结合其轻便和双倍动力的特点,与许多四冲程发动机相比,二冲程发动机具有惊人的“推重比”。
然而,二冲程发动机也存在一些缺点。
1.相较于四冲程发动机,二冲程发动机的使用寿命较短。其润滑系统较为简单,导致部件磨损速度较快。
2.二冲程发动机所使用的润滑油价格昂贵,汽油与润滑油的比例高达1:4。若将其应用于轿车,每行驶一千英里便需消耗一加仑的润滑油。
3.二冲程发动机的燃油效率较低,行驶距离有限。
4.二冲程发动机产生的污染严重,其中润滑油的燃烧是主要原因之一,会导致发动机排放含油烟雾。此外,注入燃烧室的新空气/燃料有时会从排气口泄露,造成环境污染。
由于以上缺点,二冲程发动机适用于使用频率较低且对单位效率要求较高的场合。至于四冲程发动机,则另有其特点和适用领域。
四冲程发动机的工作循环包含四个活塞行程,分别是吸气、压缩、做功和排气。其中,进气行程是首个阶段。
进气行程指的是活塞在气缸内向下运动,使得汽缸内的压力降低,进而产生负压,从而吸入燃料和空气的混合气。
随着进气门的开启,排气门关闭,活塞从顶部向下移动,导致气缸上方的空间逐渐增大,产生真空效应。由于气缸内的压力降至低于进气压力,化油器或汽油喷射系统雾化的汽油与空气混合,形成可燃混合气。这种混合气通过进气道和进气门被吸入气缸内,此进气过程将持续到活塞移动到下止点并关闭进气门为止。随后,活塞的上行运动开始压缩气缸内的气体。
压缩行程正式开始。
在进排气门完全关闭的状态下,压缩缸内的可燃混合气,随着混合气的压缩,其温度和压力逐渐升高。当活塞接近上止点时,可燃混合气的压力上升至大约0.6~1.2MPa,同时温度可高达330℃~430℃。这一阶段被称为做功行程。
当压缩行程接近气缸的上止点时,火花塞位于气缸盖上,此时会发出电火花,点燃已被压缩的可燃混合气。混合气燃烧后释放大量热能,导致缸内燃气压力和温度急剧上升,最高燃烧压力可达到3~6MPa,温度则高达2200℃~2500℃。随后,高温高压的燃气推动活塞迅速向下行进,进入做功行程,此时进气和排气门都会关闭。在排气行程中,燃烧产生的废气会被排出气缸。
在发动机做功行程即将结束时,排气门开启,此时缸内压力大于大气压力,高温废气迅速从排气门排出气缸,这一过程首先是自由的排气阶段,废气以当地音速排出。接着进入强制排气阶段,活塞从下止点移动到上止点,强制排出缸内废气,当活塞接近上止点时,排气过程结束。此时,气缸内的气体压力略高于大气压力,约为0.105~0.115MPa,废气温度则在600℃~900℃之间。由于燃烧室占据一定空间,排气结束后仍会留下部分废气,称为残余废气。
发动机是摩托车动力的来源,同时广泛应用于交通、农业、工程机械以及发电机组等领域。其中,四冲程发动机是最常见的类型之一。
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