发动机的工作原理主要涉及将燃料(如汽油或柴油)与空气混合形成可燃混合气,并在气缸内通过压缩、点火和燃烧过程将化学能转化为机械能,最终通过曲轴和飞轮机构输出动力。以下是发动机工作原理的详细步骤和组成部分:
进气冲程
活塞从顶部向下运动,进气门打开,空气和汽油的混合物通过进气道和进气门吸入气缸内。
进气过程持续到活塞到达下止点,进气门关闭。
压缩冲程
活塞向上运动,压缩气缸内的空气和汽油混合物,增加其压力和温度。
压缩过程使得混合物的温度和压力升高,为燃烧过程提供必要条件。
燃烧冲程
在压缩行程接近上止点时,火花塞产生电火花,点燃压缩后的可燃混合气。
燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀,推动活塞向下运动。
燃烧产生的能量转化为机械能,通过连杆和曲轴传递给车辆的传动系统。
排气冲程
活塞到达下止点后,排气门打开,燃烧产生的废气通过排气门排出气缸。
废气排入排气系统,最终排放到大气中,气缸内恢复初始状态,为下一个工作循环做好准备。
发动机的主要部件
气缸体和气缸盖:构成发动机的主体结构,容纳活塞进行往复运动。
活塞、活塞销和连杆:将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴和飞轮:将活塞的往复运动转化为连续的旋转运动,并储存部分能量以平衡发动机运转中的不均匀性。
配气机构:控制气门的开启和关闭,确保燃烧过程的顺利进行。
冷却系统:通过冷却液循环降低发动机温度,保证其正常工作。
润滑系统:对发动机各部件进行润滑,减少磨损。
点火系统(仅适用于汽油机):产生电火花点燃混合气。
供油系统(仅适用于汽油机):将汽油以雾状形式喷入气缸。
发动机的类型
四冲程发动机:包括汽油机和柴油机,通过四个冲程(进气、压缩、作功、排气)完成工作循环。
二冲程发动机:工作循环包括进气、压缩、作功和排气四个冲程,但每个冲程在气缸内完成。
涡喷/涡扇发动机:用于飞机和船舶,通过燃气涡轮驱动压气机、燃烧室和涡轮,产生推力。
这些组成部分和原理共同作用,使发动机能够高效地运行,为各种机械设备提供动力。