内燃机的每一个工作循环都包括.pdfVIP

内燃机的每一个工作循环都包括

内

燃机的每一个工作循环都包括：进气、压缩、燃烧—膨胀和排气等四个过程。四冲程

内燃机的工作循环是在曲轴旋转两周，即四个行程中完成的；而二冲程内燃机的工作循环

则是在曲轴旋转一周，即两个行程中完成的。下面介绍四冲程内燃机的工作原理：

（一）四冲程汽油机的工作原理

研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示汽缸内气体压力p和相当于活塞不同位

置时的汽缸容积v之间的变化关系图。此图能表示一个工作循环中气体在汽缸内所做的功，

所以称为示功图。

1、进气过程在进气过程中，活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。

这时活塞上方的汽缸容积增大，于是压力降低到小于大气压力，也就是产生了真空度处于

真空状态下的气体稀簿程度，通常用真空度表示。若所测设备内的压强低于大气压强，其

压力测量需要真空表。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实

际数值低于大气压强的数值，即：真空度=(大气压强—绝对压强）。在外界大气压力的

作用下，空气经空气滤清器进入化油器，在化油器

中与汽油混合而成为可燃混合气，经进气管和进气门进入汽缸。由于进气系统对气流

有阻力，所以进气终了时汽缸内的气体压力低于大气压力po。进气过程在示功图上以曲线

ra表示。

当活塞到达下止点活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即

活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。时，进气终了，这时汽缸中的

气体压力约为0.074~0.088MPa（当节气门完全开启时），温度为353K~403K。

2、压过过程

为使汽缸中的混合气能迅速燃烧以产生较大的压力，从而使发动机发出较大的动力，

必须在燃烧前将混合气压缩，使其容积缩小，密度增大，温度升高，即需要有压缩过程。

在进气过程终了后，进、排气门都关闭，曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动，

将汽缸中的混合气压缩，这时压缩过程。压缩过程在示功图上以曲线ac表示。随着气体

容积的缩小，它的压力和温度就升高。压缩终了时气体的压力和温度主要视压缩比的大小

而定，压力约为0.833~1.96MPa，温度可达

623k~723K。

压缩比越大，压缩终了时混合气的压力和温度也越高，混合气的燃烧速度以及燃烧过

程的最高温度和压力就越高。因此，在其他条件相同时，发动机的功率越大，而经济性也

越好。目前，汽油机的压缩比约为6~10。但如压缩比过高时，将会引起不正常的燃烧—爆

震汽油发动机，当混合气(空气与燃油充分的混合)在进气行程进入燃烧室后，活塞在压

缩行程时便将其压缩，火花塞将高压混合气点燃后，其燃烧所产生的压力则转换成发动机

运转的动力。发动机燃烧虽可以用三言两语简单的形容，但光是内燃机的燃烧研究，不知

已造就了多少博、硕士论文，甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问，所以

要真正了解发动机，是要花很多工夫的。

设定，比较容易引起爆震，因此需要使用高辛烷值的燃油避免爆震』

正是因为发动机的燃烧十分复杂，所以需要有相当精确的设计与控制，稍有一点控制

失误或是失常，便会造成不正常燃烧，而“爆震”就是一种不正常燃烧。简单的说，爆震

是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。

。

3、燃烧—膨胀过程

燃烧—膨胀过程是混合气燃烧、膨胀而做功的过程。当压缩过程接近上止点时，火

花塞发出电火花，点燃混合气。混合气燃烧时放出大量的热，汽缸内气体的温度和压力骤

增（这时进、排气门都是关闭的），如曲线CZ表示。在气体压力的作用下，活塞向下止

点移动，并通过连杆使曲轴旋转而做功。

在燃烧开始时，汽缸中气体的压力约为2.94~4.91MPa，温度可达2273K~2773K。随着

活塞的下降，汽缸内容积增大，气体的压力和温度都随之下降（曲线zb）。到膨胀终了时，

压力降到0.294~0.392MPa，温度将为1173K~1473K。

4、排气过程

汽缸中的混合气燃烧后成为废气。为了使发动机能够继续不断的工作，就需要把废气

排出汽缸，这才有可能进行下一个进气过程。所以在燃烧-膨胀过程后应该是排气过程。

排气过程中，活塞由下止点向上止点移动，排气门开启，进气门仍然关闭。由于燃烧

室的存在，汽缸中的废气是不可能被完全清楚的。残余废气约占进入汽缸的新鲜混合气的

5%~15%（以质量计）。

示功图上的曲线br表