汽車發動機工作原理是什么

汽車發動機是將化學能轉化為機械能的裝置,其工作原理涉及多個關鍵步驟。

首先是燃料供給,汽車發動機通常用汽油或柴油作燃料。燃料泵把燃油從油箱抽出送至噴油器,噴油器將燃油以細小噴霧噴入進氣道與空氣混合。

然后是壓縮,進氣道吸入的混合氣體在活塞運動下被壓縮至高壓狀態。汽油發動機中,活塞朝汽缸頂部移動時關閉進氣門;柴油發動機依靠高壓注射泵將柴油直接噴入預燃室。

接著是爆燃,汽油發動機里,火花塞產生的電火花點燃壓縮的混合氣體引發爆燃;柴油發動機利用高溫高壓使柴油自燃。

最后是排氣,活塞向下運動時,廢氣通過排氣門被釋放到排氣系統并排出車外,新的燃料混合物通過進氣門進入汽缸開始新循環。

發動機啟動前是靜止的,現在大多靠電動起動機啟動。啟動前,點火開關擰到通電位,汽油泵啟動給燃油系統提供壓力,點火線圈初級繞組通電,電控系統準備好,再擰到啟動位,起動機帶動曲軸轉動。

以某一氣缸為例,起動機帶動曲軸使活塞從上止點下行,氣缸產生真空吸力,進氣門開,空氣或可燃混合氣被吸入,進氣沖程結束。進氣終了時,自然進氣發動機氣缸內壓力比大氣壓略低,增壓發動機進氣壓力和溫度更高。

進氣結束,活塞從下止點向上運動,進排氣門都關閉,氣體被壓縮,溫度和壓力升高,壓縮沖程結束。

壓縮結束,火花塞點火,可燃混合氣燃燒,體積膨脹推動活塞下行,這是做功沖程,是唯一產生動力的沖程,此沖程中發動機內溫度高達 2000°C,壓力高達 5MPa。

做功結束,活塞到達下止點,隨著活塞下行,溫度和壓力降低。

汽車發動機的核心是氣缸,一般由多個圓筒狀氣缸組成,可獨立工作,動力匯合一起驅動車輛。常見氣缸排列有直列、V 形和水平對置。水平對置發動機能抵消振動,運轉平穩,重心低,增強行駛穩定性。V 形和水平對置發動機都由直列演變而來。相同功率下,缸數越多,缸徑越小,轉速越高,運轉平衡性更好,但零部件增加,結構復雜,成本和油耗也增加,所以氣缸數要綜合考慮車型定位、用途和性能要求等。

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