发动机的工作原理主要涉及到内燃机的工作循环,包括进气行程、压缩行程、作功(或爆炸)行程和排气行程。具体介绍如下:
1. 进气行程:活塞从气缸的顶部(上止点)向下移动,创建了内部的部分真空。在此过程中,进气阀开启,空气(对于汽油发动机)或空气与燃料的混合物(对于柴油发动机)被吸入气缸中。这一过程在发动机的运转中非常关键,因为进入气缸的空气量直接影响到燃烧过程中产生的功率大小。
2. 压缩行程:进气结束后,进气阀关闭,活塞开始向上移动,压缩气缸内的气体。这一过程中,气体被压缩至很小的空间,温度和压力骤增。压缩比是衡量气体压缩程度的一个重要指标,它直接影响到发动机的效率和功率输出。
3. 作功行程:在气体达到高点的瞬间,火花塞(汽油发动机)产生电火花,点燃混合气,或通过喷射燃油并自燃(柴油发动机)。燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀,推动活塞向下运动,通过连杆将动力传递至曲轴,实现机械工作。这一过程是发动机产生动力的核心。
4. 排气行程:活塞再次上升,将燃烧后的废气排出气缸。排气阀打开,活塞上移时将废气推出外界。这一过程是为了清除气缸中的废气,为下一个进气行程做好准备。
此外,现代发动机通常配备有电子控制单元(ECU),能够更精确地控制燃油喷射和点火时机,从而优化燃烧效率和减少排放。同时,增加涡轮增压器可以进一步提升发动机的效率和输出功率。
总的来说,发动机的工作原理是一个涉及力学、热力学及流体动力学等多学科交叉的复杂过程。通过对主要组件的功能了解和对工作循环的详细解析,可以发现发动机的设计和操作在工程上是多么的精密和高效。
来源: 宁夏机械工程学会秘书处