發(fā)動(dòng)機(jī)沖程是如何工作的?
發(fā)動(dòng)機(jī)沖程主要通過吸氣、壓縮、做功、排氣的循環(huán)來工作,分為 2 沖程和 4 沖程。4 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)兩圈完成一個(gè)工作循環(huán),進(jìn)氣時(shí)吸入可燃?xì)怏w,壓縮時(shí)提升氣體壓力,做功時(shí)氣體膨脹推動(dòng)活塞下行輸出動(dòng)力,排氣時(shí)排出廢氣。2 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈完成一個(gè)工作循環(huán),將部分沖程合并。不同的沖程方式各有特點(diǎn),共同助力發(fā)動(dòng)機(jī)把燃料轉(zhuǎn)化為動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)車輛前行 。
先來說說更為常見的 4 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的具體工作過程。
在進(jìn)氣沖程中,進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞在曲軸的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí),空氣與燃油的混合氣(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))或者純凈空氣(柴油發(fā)動(dòng)機(jī)),在大氣壓力的作用下,順著進(jìn)氣道進(jìn)入到氣缸內(nèi)。這就如同人類呼吸的吸氣過程,為后續(xù)的能量轉(zhuǎn)化準(zhǔn)備好“原料”。想象一下,氣缸就像一個(gè)“能量工廠”,進(jìn)氣沖程就是在為這個(gè)工廠源源不斷地輸送生產(chǎn)所需的“原材料”。
接著是壓縮沖程,進(jìn)氣門和排氣門都緊緊關(guān)閉,活塞向上運(yùn)動(dòng)。隨著活塞的上行,氣缸內(nèi)的氣體被逐漸壓縮,體積變小,壓力和溫度急劇升高。這一過程就像是把松散的“原材料”緊緊地?cái)D壓在一起,提高其“能量密度”,為做功沖程的爆發(fā)積蓄能量。在這個(gè)過程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能,氣缸內(nèi)的氣體就像一個(gè)被壓縮到極致的“能量炸彈”,只等合適的時(shí)機(jī)釋放能量。
做功沖程是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。進(jìn)氣門和排氣門依然保持關(guān)閉狀態(tài),對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī),火花塞會(huì)在此時(shí)點(diǎn)火,點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣;而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)則是依靠壓縮產(chǎn)生的高溫高壓使混合氣自燃(壓燃)。燃燒的氣體迅速膨脹,產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),通過連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),從而輸出動(dòng)力。這就如同“能量炸彈”爆炸,強(qiáng)大的能量推動(dòng)活塞,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,為車輛的行駛提供動(dòng)力源泉。
最后是排氣沖程,排氣門打開,活塞再次向上運(yùn)動(dòng)?;钊麑⑷紵蟮膹U氣從排氣門擠出氣缸,排入大氣中。這就像是清理“能量工廠”里用過的“廢料”,為下一個(gè)工作循環(huán)做好準(zhǔn)備,使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。
再看看 2 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式。
在第一沖程中,活塞自下止點(diǎn)向上移動(dòng),當(dāng)活塞逐漸上行時(shí),進(jìn)氣孔、排氣孔和換氣孔會(huì)同時(shí)被關(guān)閉,此時(shí)氣缸內(nèi)的混合氣開始被壓縮。隨著活塞繼續(xù)上升,當(dāng)進(jìn)氣孔露出時(shí),可燃混合氣就會(huì)流入曲軸箱。這個(gè)過程巧妙地將進(jìn)氣和壓縮的部分功能結(jié)合在了一起,簡(jiǎn)潔而高效。
第二沖程里,活塞壓縮到上止點(diǎn)附近時(shí),火花塞點(diǎn)火,點(diǎn)燃混合氣。燃?xì)鈩×遗蛎洠a(chǎn)生強(qiáng)大的推力推動(dòng)活塞下行做功。隨著活塞下行,進(jìn)氣孔關(guān)閉,曲軸箱內(nèi)的混合氣被進(jìn)一步壓縮。當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí),排氣孔首先開啟,燃燒后的廢氣迅速排出氣缸,緊接著換氣孔開啟,曲軸箱內(nèi)被預(yù)壓的混合氣沖入氣缸,實(shí)現(xiàn)換氣過程。2 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣的過程進(jìn)行了獨(dú)特的整合,雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,但同樣能有效地實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。
總的來說,無論是 4 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)還是 2 沖程發(fā)動(dòng)機(jī),它們的沖程工作方式都是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心機(jī)制。4 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程相對(duì)獨(dú)立、有序,各沖程分工明確;2 沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則以更為緊湊、高效的方式完成工作循環(huán)。它們都通過巧妙的設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)的配合,將燃料蘊(yùn)含的化學(xué)能逐步轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而驅(qū)動(dòng)汽車等各類設(shè)備不斷前行,是現(xiàn)代動(dòng)力技術(shù)的重要基石 。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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