往复式发动机:概述、类型、部件与工作原理
引言
往复式发动机是内燃机的一个类别,其活塞上下运动。活塞顶部装有气门的部位称为上止点,而活塞相对的另一极端底部位置称为下止点。空气或油气混合气通过进气门被吸入气缸,燃烧产物通过排气门排出气缸。发动机是绝大多数汽车(卡车、飞机、船舶、发电机组等)的动力源。
活塞在气缸内于上止点(TDC)与下止点(BDC)之间往复运动。活塞从 TDC 到 BDC 单向移动的最大距离称为发动机行程。活塞的直径称为缸径(BORE)。活塞位于 TDC 时气缸内形成的最小容积称为余隙容积。活塞在 TDC 与 BDC 之间移动所扫过的容积称为排量。气缸内形成的最大容积与最小(余隙)容积之比称为压缩比。数学上,compression ratio= (Vmax or BDC ) / (Vmin or TDC )
往复式发动机可分为以下类型:
按热力循环分类:
每个循环的行程数:
点火系统:
SI 和 CI 发动机的循环都可以在活塞的 2 个或 4 个行程内完成。
所用燃料:
冷却系统:
多缸发动机:
往复式发动机由以下部件组成:
活塞:
活塞呈圆形,是往复式发动机的运动部件。活塞与连杆相连,把发动机的功率传递给曲轴。在二冲程发动机中,活塞还兼作气门,通过关闭和打开进气口、排气口来工作。
活塞气缸:
它同样呈圆形,是活塞在其中运动的缸体,由与活塞相同的材料制成。
连杆:
连杆的主要功能是把活塞的往复运动转换为旋转运动。连杆的一端借助十字头销(活塞销)与活塞相连,另一端与曲轴相连。
气门或气口:
四冲程发动机使用气门,二冲程发动机使用气口。当发动机处于吸气状态时,混合气通过进气门进入;混合气燃烧后,废气借助排气门排出气缸。
火花塞或燃油喷射器:
火花塞用于点燃汽油发动机中的混合气;燃油喷射器用于柴油发动机,由喷射器喷入高压燃油。此外,燃油喷射器还控制喷入气缸的燃油时刻和数量。这里我简要提到了火花塞与燃油喷射器的区别,您也可以查看这份指南。
活塞环:
活塞环的用途如下:
冷却水套:
它安装在气缸内部或外部,防止发动机气缸过热。冷却水套内可使用持续循环的水或冷却液。
往复式发动机有四种行程。
在吸气行程中,燃料通过进气门或气口进入发动机气缸。当活塞从 TDC 运动到 BDC 时,缸内与大气之间产生压力差,气缸内因此形成真空。由于真空的作用,燃料经进气门被吸入。此时排气门处于关闭状态。
在压缩行程中,混合气(燃料或空气+燃料)被压缩,因此其压力和温度越来越高。
在这一阶段,燃烧后的气体产生强大的推力,推动活塞移动到 BDC。活塞通过连杆与曲轴相连,因此曲轴开始旋转。这一行程称为做功行程。
在排气行程中,活塞再次从 BDC 运动到 TDC,把燃烧后的气体推出气缸。
往复式发动机就是这样工作的。在二冲程发动机中,吸气和压缩发生在活塞的一个行程内(从 BDC 到 TDC),做功行程和排气行程发生在活塞的另一个行程内(从 TDC 到 BDC)。
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往复式发动机是内燃机的一个类别,其活塞上下运动。活塞顶部装有气门的部位称为上止点,而活塞相对的另一极端底部位置称为下止点。
往复式发动机有四种行程。
往复式发动机由以下部件组成: