發(fā)動機(jī)是汽車的心臟,為汽車的行走提供動力,汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。
簡單講發(fā)動機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),即將汽油(柴油)的熱能,通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時(shí),推動活塞作功,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。
內(nèi)燃機(jī)的分類比較細(xì),因?yàn)榻榻B工作原理,必須介紹其做工的過程(工作循環(huán))。
下面將常用的4沖程柴油發(fā)動機(jī):
內(nèi)燃機(jī)按沖程分:有4沖程和2沖程之分,最常用的是4沖程發(fā)動機(jī)。
四沖程柴油機(jī)工作原理:
四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣,每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料,
與汽油相比,柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā),因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)壓燃著火,也叫壓燃式點(diǎn)火,其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同.
(1) 進(jìn)氣沖程
進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小,進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300~340K,比汽油機(jī)低。
(2) 壓縮沖程 由于壓縮的工質(zhì)是純空氣,因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高(一般為ε=16~22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3 000~5 000kPa,壓縮終點(diǎn)的溫度為750~1 000K,大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。
(3) 做功沖程 當(dāng)壓縮沖程接近終了時(shí),在高壓油泵作用下,將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升,
最高達(dá)5 000~9 000kPa,最高溫度達(dá)1 800~2 000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動機(jī)。
(4) 排氣沖程
柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同,只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700~900K。對于單缸發(fā)動機(jī)來說,其轉(zhuǎn)速不均勻,發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn),振動大。這是因?yàn)樗膫€(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是做功的,
其他三個(gè)沖程是消耗動力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個(gè)問題,飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量,這樣又會導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足?,F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機(jī)。