汽车发动机的工作原理(发动机原理动态图)
大家好,综合小编来为大家讲解下。汽车发动机的工作原理,发动机原理动态图这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
汽车发动机其实就是一个“能量转换装置”,可以把汽油/柴油中所包含的能量释放出来,转换成驱动我们的汽车前进的动力。其中涉及的原理其实我们初中物理课上也讨论过,就是把内能转化为动能。
发动机是如何将内能转化为动能的?
1.释放燃料中包含的能量。
释放燃料能量有两个步骤。第一步是将燃料与空气混合,第二步是点燃混合有空气的燃料。在发动机中,点火系统负责点燃燃料和空气的混合物。火花塞的电极generate产生强烈的电火花,砰的一声燃烧起来。
2.使用能量。
混合气体燃烧时,会放出热量,气体会迅速膨胀。发动机利用这种气体膨胀的动力推动气缸中的活塞向下运行。在火花塞点燃混合气之前,活塞会向上移动压缩混合气。
这样在燃烧时可以释放更大的膨胀力。
燃料燃烧可以释放大量能量,但我们的发动机只能利用其中的一小部分,很大一部分是以热量和克服零件运行阻力的形式消耗掉的。
3.转换和转移能量。
气体已经将活塞向下推,接下来要做的就是将这种垂直向下的力转化为旋转力,所以在活塞的另一端连接了一个曲轴。这个曲轴就像自行车的踏板。我们的长腿是直上直下的,踏板可以转换成旋转。
然后通过链轮带动车轮转动。
以上是一个汽车发动机的工作原理,但是为了让发动机工作,这三个步骤中还需要加上“十亿个点”的细节,所以如果你没有一点基础,可能看不懂下面的内容~ ~
嘿,嘿,我就知道你会继续看的。也许你蹲着,所以你会继续阅读,但边肖会继续写作!
在上面的第一点中,燃料需要与空气混合,然后遇到电火花,才能被点燃。
首先,燃料与空气的比例非常重要。我们平时烧东西也不担心这个问题,因为在露天空气是取之不尽的。但是在一个相对封闭的发动机气缸里,有那么多的空间和空气,即使用增压器把空气抽进气缸,
还是有限的,不能喷太多油。
理想的空气与燃料的比例是14.7:1,不过由于喷油量和进气量的计算误差,要每一次都控制得这么精准并不太可能,只能说尽量接近。而且动力和燃油经济性的不同取向也会影响到空燃比。
怎么让燃料与空气充分混合也是一个大问题,毕竟发动机一分钟内要点火400次以上,留给燃料与空气混合的时间相当短。最早的时候是用化油器让两者混合,然后再输送到气缸内;后来是在进气道喷油,
让燃料与空气在进气道混合,完后再进入气缸;现在则是直接在气缸里混合。
其次,电火花要有足够的能量才能将混合气点燃。火花塞的两个极头有一定的空隙,电压需要提升至8千伏左右才能击穿,达到1.2万伏左右才能将混合气点燃。这里讲个题外话,
还记得小编上大学时老师让我们每个人都去摸一摸火花塞的电弧,虽然电压非常高但由于放电时间非常短,所以不会电伤人,但会有如同被一个大夹子夹到肉的那种痛感。
在第二点中,混合气先被压缩,然后再被点燃,才会释放出强大的推力推动活塞。
混合气通过气门进入气缸后,气门就会关闭,此时活塞上行,将气体压缩。在气缸里面,活塞运行到上止点时气缸内仅剩的空间被称为“最小容积”,活塞运行到下止点时的空间被称为“最大容积”,最大容积与最小容积的比,
就是压缩比。
现在发动机压缩比多数是11:1左右,也有一些发动机的压缩比会更高,压缩比越高膨胀的能量就越强,有利于节油。不过压缩比高容易导致爆燃,即混合气在活塞上行压缩时就因为温度过高提前燃烧了,试想一下,
活塞的运动惯性还是向上的,但膨胀力已经向下作用了,很容易损坏活塞和气缸。
此外,气缸的进排气门可能会提前或延迟打开关闭,目的是为了让上一轮的废气能够排出去,以及新一轮进来的混合气能够更加充分地混合,具体得看发动机是怎么调教的,这里不好细说。
在第三点中,活塞下行推动曲轴旋转,将垂直方向的力转化为转矩。
其实每个气缸的活塞要输出一次力量至曲轴,都需要“下上下上”运动两回,第一个“下”靠的是曲轴的惯性,目的是将空气吸入气缸;第一个“上”也还是靠曲轴的惯性,
目的是将吸入的混合气压缩;第二个“下”是被混合气燃烧膨胀推动的,此时活塞才真正对曲轴做功;第二个“上”又是靠曲轴的惯性,目的是将燃烧后的废气排出气缸。
像这样“下上下上”两个来回但只做一次输出的,就叫做四冲程发动机,每个冲程对应的名字是吸气、压缩、做工、排气,市面上在售的汽车使用的发动机都是四冲程发动机。
写到这里,本文已经洋洋洒洒一千七百多字了,但所讲到的东西还只是沧海一粟而已,要知道笔者当时学发动机时的那本专业书可是有四百多页,要将这么多页的知识汇聚成一篇文章,显然不太可能。
不过发动机的基础原理本文已经大致讲完,对于小白朋友来说应该会有一点帮助。
本文[高级伪原创标题]到此分享完毕,希望对大家有所帮助。
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