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汽油發(fā)電機(jī)的原理

2018年09月03日 11:01:21人氣:2838來(lái)源:上海伊藤動(dòng)力發(fā)電機(jī)有限公司

一個(gè)工作循環(huán)包括有四個(gè)活塞行程(所謂活塞行程就是指活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)之間的距離的過(guò)程):進(jìn)氣行程、壓縮行程、膨脹行程(作功行程)和排氣行程。

進(jìn)氣行程

在這個(gè)過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門開(kāi)啟,排氣門關(guān)閉。隨著活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng),活塞上方的氣缸容積增大,從而使氣缸內(nèi)的壓力將到大氣壓力以下,即在氣缸內(nèi)造成真空吸力,這樣空氣便經(jīng)由進(jìn)氣管道和進(jìn)氣門被吸入氣缸,同時(shí)噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充分混合。在進(jìn)氣終了時(shí),氣缸內(nèi)的氣體壓力約為0.075-0.09MPa。而此時(shí)氣缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度已經(jīng)升高到370-400K。

壓縮行程

為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒,以產(chǎn)生較大的壓力,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出較大功率,必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮,使其容積縮小、密度加大、溫度升高,即需要有壓縮過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,進(jìn)、排氣門全部關(guān)閉,曲軸推動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)行程,即壓縮行程。此時(shí)混合氣壓力會(huì)增加到0.6-1.2MPa,溫度可達(dá)600-700K。

在這個(gè)行程中有個(gè)很重要的概念,就是壓縮比。所謂壓縮比,就是壓縮前氣缸中氣體的大容積與壓縮后的小容積之比。一般壓縮比越大,在壓縮終了時(shí)混合氣的壓力和溫度便愈高,燃燒速度也愈快,因而發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率愈大,經(jīng)濟(jì)性愈好。一般轎車的壓縮比在8-10之間,不過(guò)現(xiàn)在上市的Polo就達(dá)到了10.5的高壓縮比,因此它的扭矩表現(xiàn)相對(duì)不錯(cuò)。但是壓縮比過(guò)大時(shí),不僅不能進(jìn)一步改善燃燒情況,反而會(huì)出現(xiàn)暴燃和表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象。

暴燃是由于氣體壓力和溫度過(guò)高,在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。暴燃時(shí)火焰以*的速率向外傳播,甚至在氣體來(lái)不及膨脹的情況下,溫度和壓力急劇升高,形成壓力波,以聲速向前推進(jìn)。當(dāng)這種壓力波撞擊燃燒室壁是就發(fā)出尖銳的敲缸聲。同時(shí),還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。嚴(yán)重暴燃是甚至?xí)斐蓺忾T燒毀、軸瓦破裂、火花塞絕緣體被擊穿等機(jī)件損壞現(xiàn)象。

除了暴燃,過(guò)高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)還可能要面對(duì)另一個(gè)問(wèn)題:表面點(diǎn)火。這是由于缸內(nèi)熾熱表面與熾熱處(如排氣門頭,火花塞電極,積炭處)點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒(也稱作熾熱點(diǎn)火或早燃)。表面點(diǎn)火發(fā)生時(shí),也伴有強(qiáng)烈的敲缸聲(較沉悶),產(chǎn)生的高壓會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加,降低壽命。

膨脹行程

在這個(gè)過(guò)程中,進(jìn)、排氣門仍舊關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí),火花塞發(fā)出電火花,點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣被燃燒后,放出大量的熱能,此時(shí)燃?xì)獾膲毫蜏囟妊杆僭黾?。其所能達(dá)到的大壓力可達(dá)3-5MPa,相應(yīng)的溫度則高達(dá)2200-2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),通過(guò)連桿使曲柄旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械能,除了維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外,其余即用于對(duì)外做功。在活塞的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,氣缸內(nèi)容積增加,氣體壓力和溫度都迅速下降,在此行程終了時(shí),壓力降至0.3-0.5MPa,溫度則為1300-1600K。

排氣行程

當(dāng)膨脹行程(作功行程)接近終了時(shí),排氣門開(kāi)啟,靠廢氣的壓力進(jìn)行自由排氣,活塞到達(dá)下止點(diǎn)后再向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí),將廢氣強(qiáng)制排到大氣中,這就是排氣行程。在此行程中,氣缸內(nèi)壓力稍微高于大氣壓力,約為0.105-0.115MPa。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)附近時(shí),排氣行程結(jié)束,此時(shí)的廢氣溫度約為900-1200K。

由此,我們已經(jīng)介紹完了發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán),這期間活塞在上、下止點(diǎn)間往復(fù)移動(dòng)了四個(gè)行程,相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配上交流發(fā)電機(jī)就構(gòu)成了汽油發(fā)電機(jī)組。

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