發動機沖程是如何工作的?
發動機沖程主要通過吸氣、壓縮、做功、排氣的循環來工作,分為 2 沖程和 4 沖程。4 沖程發動機曲軸轉兩圈完成一個工作循環,進氣時吸入可燃氣體,壓縮時提升氣體壓力,做功時氣體膨脹推動活塞下行輸出動力,排氣時排出廢氣。2 沖程發動機曲軸轉一圈完成一個工作循環,將部分沖程合并。不同的沖程方式各有特點,共同助力發動機把燃料轉化為動力,驅動車輛前行 。
先來說說更為常見的 4 沖程發動機的具體工作過程。
在進氣沖程中,進氣門打開,排氣門關閉,活塞在曲軸的帶動下向下運動。此時,空氣與燃油的混合氣(汽油發動機)或者純凈空氣(柴油發動機),在大氣壓力的作用下,順著進氣道進入到氣缸內。這就如同人類呼吸的吸氣過程,為后續的能量轉化準備好“原料”。想象一下,氣缸就像一個“能量工廠”,進氣沖程就是在為這個工廠源源不斷地輸送生產所需的“原材料”。
接著是壓縮沖程,進氣門和排氣門都緊緊關閉,活塞向上運動。隨著活塞的上行,氣缸內的氣體被逐漸壓縮,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”緊緊地擠壓在一起,提高其“能量密度”,為做功沖程的爆發積蓄能量。在這個過程中,機械能轉化為氣體的內能,氣缸內的氣體就像一個被壓縮到極致的“能量炸彈”,只等合適的時機釋放能量。
做功沖程是發動機產生動力的關鍵環節。進氣門和排氣門依然保持關閉狀態,對于汽油發動機,火花塞會在此時點火,點燃被壓縮的可燃混合氣;而柴油發動機則是依靠壓縮產生的高溫高壓使混合氣自燃(壓燃)。燃燒的氣體迅速膨脹,產生強大的壓力,推動活塞向下運動,通過連桿帶動曲軸旋轉,從而輸出動力。這就如同“能量炸彈”爆炸,強大的能量推動活塞,將內能轉化為機械能,為車輛的行駛提供動力源泉。
最后是排氣沖程,排氣門打開,活塞再次向上運動。活塞將燃燒后的廢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”,為下一個工作循環做好準備,使發動機能夠持續穩定地運轉。
再看看 2 沖程發動機的工作方式。
在第一沖程中,活塞自下止點向上移動,當活塞逐漸上行時,進氣孔、排氣孔和換氣孔會同時被關閉,此時氣缸內的混合氣開始被壓縮。隨著活塞繼續上升,當進氣孔露出時,可燃混合氣就會流入曲軸箱。這個過程巧妙地將進氣和壓縮的部分功能結合在了一起,簡潔而高效。
第二沖程里,活塞壓縮到上止點附近時,火花塞點火,點燃混合氣。燃氣劇烈膨脹,產生強大的推力推動活塞下行做功。隨著活塞下行,進氣孔關閉,曲軸箱內的混合氣被進一步壓縮。當活塞接近下止點時,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,曲軸箱內被預壓的混合氣沖入氣缸,實現換氣過程。2 沖程發動機將進氣、壓縮、做功、排氣的過程進行了獨特的整合,雖然結構相對簡單,但同樣能有效地實現能量的轉化。
總的來說,無論是 4 沖程發動機還是 2 沖程發動機,它們的沖程工作方式都是發動機運轉的核心機制。4 沖程發動機工作過程相對獨立、有序,各沖程分工明確;2 沖程發動機則以更為緊湊、高效的方式完成工作循環。它們都通過巧妙的設計和精準的配合,將燃料蘊含的化學能逐步轉化為機械能,從而驅動汽車等各類設備不斷前行,是現代動力技術的重要基石 。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯網)
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