燃汽轮机

图解汽车发动机的构造和工作原理

发布时间:2024/8/14 12:30:28   
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为什么说发动机动力来自于爆炸?汽车的动力,来自于汽油或柴油燃烧时产生的爆炸力。可是,如果把汽油放在一个盆中并把它点燃,为什么只燃烧而不爆炸呢?这是因为盆子不是密封的,而是敞口的。如果在一个密封容器中装入汽油和空气,然后点燃它们,便会产生爆炸现象。汽车发动机就是根据这个原理设计的。如果将汽油和空气按照最适合的燃烧比例(1∶14.7)混合,并对它们进行大力压缩使之温度上升,此时点燃它们就会产生更大的爆炸力。将这种力量通过一系列的机构“引导”到车轮上,便会推动汽车前进。什么是内燃机和外燃机?我们经常把汽车发动机称为内燃机,难道还有外燃机?是的,外燃机是存在的,比如原来火车上用的蒸汽机,发电厂和轮船上使用的汽轮机等,都是外燃机。它们都是利用燃料在发动机气缸的外部燃烧来产生动力的。如早期的蒸汽机,它利用燃料(木材、煤、煤气、柴油等)烧开锅炉中的水,使之产生高压蒸汽并进入气缸内,利用蒸汽压力推动活塞做功,从而产生动力。内燃机则是相对外燃机而言的,它的燃料在气缸内燃烧。现在,汽车上用的汽油发动机和柴油发动机,都是内燃机。怎样计算发动机排气量和压缩比?气缸排气量是指活塞从下止点到上止点所扫过的气体容积,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各气缸排量的总和,一般用cc(立方厘米)、mL(毫升)或L(升)来表示。由于气缸体是圆柱体,它的容积不太可能正好是整升数,因此才会出现cc、cc等数字,它们可近似标示为2.0L、2.4L等。发动机的排量越大,每次吸入的可燃混合气就越多,燃烧时产生的动力就越强。这相当于人的胃口越大,吃的就越多,可能就越有劲儿。发动机的压缩比是指压缩前的气缸容积与压缩后的气缸容积(即燃烧室容积)之比。汽油机燃烧原理汽油中最主要的成分是碳氢化合物,这种物质分子中只含有碳和氢两种原子。在汽油爆炸燃烧时,碳氢化合物与吸入空气中的氧产生化学反应,其中1个碳原子和2个氧原子化合生成1个二氧化碳分子,2个氢原子和1个氧原子化合生成1个水分子。如果吸入的空气量不足,那么和碳原子结合的氧原子就会显得少,这样就不会完全生成二氧化碳,便会生成一部分一氧化碳。在爆炸燃烧的过程中,由于温度极高,还会造成空气中的氮原子被氧化生成一氧化氮和二氧化氮。因此,汽车排气中的主要成分就是一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等。汽油机工作循环活塞在气缸中要完成进气、压缩、做功和排气四个行程,才算是完成一个工作循环。在此期间,活塞要在气缸内上下运动各两次,曲轴则同时要旋转两周。看一下汽车上的转速表,就会知道这个过程有多快。如果转速表的指针指向6,则表明此时的发动机转速为每分钟转,合计每秒钟转,那么一个活塞每秒钟就要完成50个工作循环(一个工作循环内曲轴要转2周),也就是说在一个气缸内要爆炸50次。如果是一台4缸发动机,那么在1秒内4个气缸则要产生次爆炸。发动机工作时的呯呯声,其实就是燃料燃烧时的爆炸声。同理,如果转速表指针指向3,则表明此时发动机转速为每分钟转,合计每秒钟50转,那么一个活塞每秒钟就要完成25个工作循环,也就是说在一个气缸内要爆炸25次。如果是一台4缸发动机,那么在1秒内4个气缸则要产生次爆炸。为什么汽油机的动力能够源源不断?活塞在气缸中上下移动,活塞下行到的最低点叫下止点,上行到顶点的位置称为上止点。上止点与下止点之间的距离称为行程。当活塞在上止点时,活塞顶端的空间称为燃烧室。进气行程活塞在气缸内自上止点向下行到下止点时,进气门打开,排气门关闭,气缸内可以产生部分的真空,将新鲜的空气和汽油的混合气吸进气缸内。压缩行程进气门和排气门都关闭,活塞由下止点上行移动到上止点,将气缸的混合气压缩,进入气缸的混合气越多,活塞越接近上止点位置,压缩力越大。在压缩行程内,气缸中混合气的最大压力称为压缩力。将混合气压缩是为了使混合气混合得更均匀,且提高温度易于燃烧,得到较大的动力。做功行程进气门和排气门都关闭后,火花塞跳出高压电火花适时将混合气点燃,使其燃烧并爆发出强大压力,将活塞从上止点推到下止点。火花塞的高压电火花来自高压线圈,它能将火花能量放大,然后再由电子控制单元(ECU)将高压电火花按顺序分配到各个气缸,从而点燃被压缩的混合气。排气行程活塞自下止点上行到上止点,此时进气门关闭,排气门打开,气缸中已经燃烧过的废气由活塞向上移动时,经排气门和排气歧管排入大气。燃烧过的废气经过消声器的消声后,才不会产生太大的噪声。转子发动机汽车大多采用往复式发动机,因为它的活塞是直线往复运动的。不论是汽油发动机还是柴油发动机,都是如此。与往复式活塞发动机相对的,就是转子发动机,其活塞在气缸内做旋转运动。现在所说的转子发动机,是指德国工程师菲利克斯·汪克尔在20世纪50年代设计的三角形活塞式转子发动机。因此,转子发动机也被称为汪克尔发动机。转子发动机的主要部件结构简单,体积小,功率大,高速时运转平稳,性能较好,曾引起汽车行业的

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