排氣衝程

排氣衝程

排氣衝程:做功行程接近終了時,排氣門開啟,由於這時缸內壓力高於大氣壓力,高溫廢氣迅速排出氣缸,這一階段屬於自由排氣階段,高溫廢氣以當地音速通過排氣門排出。

基本介紹

  • 中文名:排氣衝程
  • 外文名:out stroke
  • 套用領域:物理學
  • 生活中的運用:汽車內燃機
  • 發明人:奧托
  • 發明時間:1876年
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排氣衝程簡介

做功行程接近終了時,排氣門開啟,由於這時缸內壓力高於大氣壓力,高溫廢氣迅速排出氣缸,這一階段屬於自由排氣階段,高溫廢氣以當地音速通過排氣門排出。隨排氣過程進行進入強制排氣階段,活塞越過下止點向上止點移動,強制將缸內廢氣排出,活塞到達上止點附近時,排氣過程結束。排氣終了時,氣缸內氣體壓力稍高於大氣壓力,約為0.105~0.115MPa,廢氣溫度約為600℃~900℃。由於燃燒室占有一定容積,因此在排氣終了時,不可能將廢氣徹底排除乾淨,剩餘部分廢氣稱殘餘廢氣。

工作過程

進氣閥開關
排氣閥開關
活塞運動
曲軸運動
衝程作用
能量的轉化
吸氣衝程


向下
半周
吸入汽油和空氣的混合物
——
壓縮衝程


向上
半周
燃料混合物被壓縮,溫度升高,壓強增大
機械能→內能
做功衝程


向下
半周
燃燒產生的高溫高壓燃氣推動活塞向下運動,通過連桿帶動曲軸對外做功
內能→機械能
排氣衝程


向上
半周
排除廢氣
——
說明
一個工作循環中,有兩次內能與機械能的轉化:壓縮衝程機械能轉化為內能,做功衝程內能轉化為機械能

內燃機介紹

進氣行程

進氣門開啟,排氣門關閉,活塞由上止點向下止點移動,活塞上方的氣缸容積增大,產生真空度,氣缸內壓力降到進氣壓力以下,在真空吸力作用下,通過化油器或汽油噴射裝置霧化的汽油,與空氣混合形成可燃混合氣,由進氣道和進氣門吸入氣缸內。進氣過程一直延續到活塞過了下止點進氣門關閉為止。接著上行的活塞開始壓縮氣體。

壓縮行程

進排氣門全部關閉,壓縮缸內可燃混合氣,混合氣溫度升高,壓力上升。活塞臨近上止點前,可燃混合氣壓力上升到0.6~1.2MPa左右,溫度可達330℃~430℃。

做功行程

在壓縮行程接近上止點時,裝在氣缸蓋上方的火花塞發出電火花,點燃所壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣燃燒後放出大量的熱量,缸內燃氣壓力和溫度迅速上升,最高燃燒壓力可達3~6MPa,最高燃燒溫度可達2 200℃~2 500℃。高溫高壓燃氣推動活塞快速向下止點移動,通過曲柄連桿機構對外做功。做功行程開始時,進、排氣門均關閉。

排氣行程

做功行程接近終了時,排氣門開啟,由於這時缸內壓力高於大氣壓力,高溫廢氣迅速排出氣缸,這一階段屬於自由排氣階段,高溫廢氣以當地音速通過排氣門排出。隨排氣過程進行進入強制排氣階段,活塞越過下止點向上止點移動,強制將缸內廢氣排出,活塞到達上止點附近時,排氣過程結束。排氣終了時,氣缸內氣體壓力稍高於大氣壓力,約為0.105~0.115MPa,廢氣溫度約為600℃~900℃。由於燃燒室占有一定容積,因此在排氣終了時,不可能將廢氣徹底排除乾淨,剩餘部分廢氣稱殘餘廢氣。[1]
發動機為汽車提供動力。發動機還廣泛套用於交通運輸機械、農業機械、工程機械和發電機組等各個方面。發動機種類繁多,其中四衝程發動機是最常見的一種。
排氣衝程

不同衝程比較

衝程
進氣門
排氣門
活塞運動方向
吸氣衝程
打開
關閉
向下運動
壓縮衝程
關閉
關閉
向上運動
做功衝程
關閉
關閉
向下運動
排氣衝程
關閉
打開
向上運動

內燃機分類

四衝程發動機屬於往復活塞式內燃機,根據所用燃料種類的不同,分為汽油機、柴油機和氣體燃料發動機三類。以汽油或柴油為燃料的活塞式內燃機分別稱作汽油機柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內燃機稱作氣體燃料發動機。汽油和柴油都是石油製品,是汽車發動機的傳統燃料。非石油燃料稱作代用燃料。燃用代用燃料的發動機稱作代用燃料發動機,如乙醇發動機、氫氣發動機、甲醇發動機等。
四衝程汽油機經過進氣、壓縮、做功、排氣四個行程完成一個工作循環,在這個過程中,活塞上下往復運動四個行程,相應的曲軸旋轉兩周。
四衝程柴油機的工作原理與四衝程汽油機相同,也是由進氣、壓縮、做功、排氣四個形成組成。不同的是柴油機進氣行程進的是純空氣,在壓縮行程接近上止點時,由噴油器將柴油噴入燃燒室,由於這時汽缸內的溫度已經遠遠超過柴油的自燃溫度,噴入的柴油經過短暫的著火延遲後,自行著火燃燒,對外做功

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