揭秘内燃机四冲程工作原理:原理深度解析


内燃机的四冲程工作原理是其能够将燃料化学能转化为机械能的核心机制,主要包括进气、压缩、做功和排气四个连续的冲程。

首先,在进气冲程中,活塞从上止点向下止点运动,此时进气门打开,气缸内的压力降低,形成负压,从而吸入新鲜的混合气(汽油与空气的混合物,或纯空气,取决于发动机类型)。这一过程依赖于活塞的下行惯性以及气缸内形成的真空效应。

接着进入压缩冲程,进气门和排气门均关闭,活塞从下止点向上止点运动,对气缸内的混合气进行压缩。压缩的目的在于提高混合气的温度和压力,以便在后续的点火过程中更充分地燃烧,并提高做功效率。此时,气缸内的容积减小,混合气的密度增大。

压缩冲程结束,进入做功冲程。在活塞接近上止点时,火花塞(汽油机)或压燃式发动机的高温活塞顶点燃压缩后的混合气。燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀,推动活塞从上止点向下止点运动,进而带动曲轴旋转,将热能转化为机械能。这是内燃机产生动力的关键阶段。

最后是排气冲程,活塞再次从下止点向上止点运动,此时排气门打开,进气门仍然关闭。活塞的 upward 运动将燃烧后的废气强制排出气缸,通过排气系统排出发动机外部。排气冲程结束后,气缸内的压力进一步降低,为下一个进气冲程做准备。

这四个冲程周而复始地循环进行,使得内燃机能够持续不断地输出动力。进气、压缩、做功和排气四个冲程不仅依次发生,而且通过气门机构(进气门和排气门)的开闭以及活塞和曲轴的协同运动得以实现。这种精密的机械设计和工作流程,确保了内燃机的高效、稳定运行。