發動機的工作原理主要涉及到內燃機的工作循環,包括進氣行程、壓縮行程、作功(或爆炸)行程和排氣行程。具體介紹如下:
1. 進氣行程:活塞從氣缸的頂部(上止點)向下移動,創建了內部的部分真空。在此過程中,進氣閥開啟,空氣(對于汽油發動機)或空氣與燃料的混合物(對于柴油發動機)被吸入氣缸中。這一過程在發動機的運轉中非常關鍵,因為進入氣缸的空氣量直接影響到燃燒過程中產生的功率大小。
2. 壓縮行程:進氣結束后,進氣閥關閉,活塞開始向上移動,壓縮氣缸內的氣體。這一過程中,氣體被壓縮至很小的空間,溫度和壓力驟增。壓縮比是衡量氣體壓縮程度的一個重要指標,它直接影響到發動機的效率和功率輸出。
3. 作功行程:在氣體達到高點的瞬間,火花塞(汽油發動機)產生電火花,點燃混合氣,或通過噴射燃油并自燃(柴油發動機)。燃燒產生的高溫高壓氣體迅速膨脹,推動活塞向下運動,通過連桿將動力傳遞至曲軸,實現機械工作。這一過程是發動機產生動力的核心。
4. 排氣行程:活塞再次上升,將燃燒后的廢氣排出氣缸。排氣閥打開,活塞上移時將廢氣推出外界。這一過程是為了清除氣缸中的廢氣,為下一個進氣行程做好準備。
此外,現代發動機通常配備有電子控制單元(ECU),能夠更精確地控制燃油噴射和點火時機,從而優化燃燒效率和減少排放。同時,增加渦輪增壓器可以進一步提升發動機的效率和輸出功率。
總的來說,發動機的工作原理是一個涉及力學、熱力學及流體動力學等多學科交叉的復雜過程。通過對主要組件的功能了解和對工作循環的詳細解析,可以發現發動機的設計和操作在工程上是多么的精密和高效。
來源: 寧夏機械工程學會秘書處