活塞式發動機的工作原理

www.gzyongxun.cn 來源：互聯網作者：重錘4000 類別：汽車構造維修時間：2006-12-17

活塞頂部在曲軸旋轉中心最遠的位置叫上死點、最近的位置叫下死點、從上死點到下死點的距離叫活塞沖程。活塞式航空發動機大多是四沖程發動機，即一個氣缸完成一個工作循環，活塞在氣缸內要經過四個沖程，依次是進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。
　　發動機開始工作時，首先進入“進氣沖程”，氣缸頭上的進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上死點向下滑動到下死點為止，氣缸內的容積逐漸增大，氣壓降低——低于外面的大氣壓。于是新鮮的汽油和空氣的混合氣體，通過打開的進氣門被吸入氣缸內。混合氣體中汽油和空氣的比例，一般是 1比 15即燃燒一公斤的汽油需要15公斤的空氣。
　　進氣沖程完畢后，開始了第二沖程，即“壓縮沖程”。這時曲軸靠慣性作用繼續旋轉，把活塞由下死點向上推動。這時進氣門也同排氣門一樣嚴密關閉。氣缸內容積逐漸減少，混合氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞運動到上死點時，混合氣體被壓縮在上死點和氣缸頭之間的小空間內。這個小空間叫作“燃燒室”。這時混合氣體的壓強加到十個大氣壓。溫度也增加到攝氏4OO度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒時產生的熱量，使限制在燃燒室這個小小空間里的混合氣體的壓強大大提高，以便增加它燃燒后的做功能力。
當活塞處于下死點時，氣缸內的容積最大，在上死點時容積最小（后者也是燃燒室的容積）。混合氣體被壓縮的程度，可以用這兩個容積的比值來衡量。這個比值叫“壓縮比”。活塞航空發動機的壓縮比大約是5到8，壓縮比越大，氣體被壓縮得越厲害，發動機產生的功率也就越大。
　　壓縮沖程之后是“工作沖程”，也是第三個沖程。在壓縮沖程快結束，活塞接近上死點時，氣缸頭上的火花塞通過高壓電產生了電火花，將混合氣體點燃，燃燒時間很短，大約0.015秒；但是速度很快，大約達到每秒30米。氣體猛烈膨脹，壓強急劇增高，可達6O到75個大氣壓，燃燒氣體的溫度到攝氏2000到250O度。燃燒時，局部溫度可能達到三、四千度，燃氣加到活塞上的沖擊力可達15噸。活塞在燃氣的強大壓力作用下，向下死點迅速運動，推動連桿也門下跑，連桿便帶動曲軸轉起來了。
　　這個沖程是使發動機能夠工作而獲得動力的唯一沖程。其余三個沖程都是為這個沖程作準備的。
　　第四個沖程是“排氣沖程”。工作沖程結束后，由于慣性，曲軸繼續旋轉，使活塞由下死點向上運動。這時進氣門仍舊關閉，而排氣門大開，燃燒后的廢氣便通過排氣門向外排出。當活塞到達上死點時，絕大部分的廢氣已被排出。然后排氣門關閉，進氣門打開，活塞又由上死點下行，開始了新的一次循環。
　　從進氣沖程吸入新鮮混合氣體起，到排氣沖程排出廢氣止，汽油的熱能通過燃燒轉化為推動活塞運動的機械能，帶動螺旋槳旋轉而作功，這一總的過程叫做一個“循環”。這是一種周而復始的運動。由于其中包含著熱能到機械能的轉化，所以又叫做“熱循環”。
　　活塞航空發動機要完成四沖程工作，除了上述氣缸、活塞、聯桿、曲軸等構件外，還需要一些其他必要的裝置和構件。