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汽车发动机的机器原理

汽车发动机发动机一一是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。根据所用的燃料不同常见的发动机可分为汽油发动机（简称汽油机）和柴油发动机（简称柴油机）两种。汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料。

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源。

往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油（gasoline）或柴油（diesel）o由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。

一.四冲程汽油机工作原理

汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。

(1)进气行程(intakestroke)

活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa,汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点汽缸内气体压力小于大气压力0p,即pa=(0.80?0.90)0p。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340?400K。

(2)压缩行程(compressionstroke)

压缩行程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180。。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达800?2OOOkPa,温度达600?750K。

(3)做功行程(powerstroke)

当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧高压力pZ达3000?6OOOkPa,温度TZ达2200?2800Ko高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b点时,其压力降至300?500kPa,温度降至1200?1500Ko在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。

(4)排气行程(exhauststroke)

排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05?1.20)p0。排气终点温度Tr=900?HOOK。活塞运动到上

止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。

二.四冲程柴油机工作原理

四冲程发动机的工作过程：四冲程发动机是活塞往复四个行程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程。四行程柴油机和汽油机一样经历进气、压缩、作功、排气的过程。但与汽油机的不同之处在于：汽油机是点燃，柴油机是压燃。

(1)进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=(0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta二300?340K,比汽油机低。

(2)压缩行程

由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为e=16?22)。压缩终点的压力为3000?5OOOkPa,压缩终点的温度为750?1000K,大大柴油的自燃温度(约520K)。

(3)做功行程

当压