发起机示功图

  为了研讨轿车作业循环中气体压力p和相应的活塞地点不同方位的气缸作业容积V之间的改变联系，常用发起机循环示功图来标明。如图1-4所示（往下看），示功图中曲线所围成的面积标明发起机整个作业循环中气体在单个气缸内所做的功。 示功图简略来说便是

  ，首要丈量三个目标：气缸压力、上止点和曲轴转角。汽油机和柴油机所对应的示功图略有不同，下面结合其作业原理别离论述。 1．单缸四冲程汽油机作业原理

  （1）进气行程如图1-3 a 所示，进气行程曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门敞开，排气门封闭，气缸内活塞上方容积增大，进气行程压力小于外界大气压，构成必定真空度，可燃混合气经进气歧管、进气门吸入气缸。因为进气时间短且进气体系存在压力，进气终了气缸压力略低于大气压力，为0.074～0.093 MPa。气体因为与气缸壁之间有冲突，一起在

  下，它的温度上升到80～130℃。 在图1-4 a 中，进气行程用曲线 ra 标明。曲线 ra 坐落大气压力线下，它与大气压力线纵坐标之差即标明气缸内的线）紧缩行程 为了使可燃混合气能敏捷、完全、集中地焚烧，使发起机能宣布更大的功率，焚烧前有必要将可燃混合气紧缩。如图1-3 b 所示，在进气行程终了时，活塞自下止点向上止点移动，曲轴由180°转到360°，此刻，进、排气门均封闭。跟着气缸的容积不断缩小，可燃混合气遭到紧缩，其温度和压力不断升高。紧缩行程一向持续到活塞抵达上止点时停止，此刻，可燃混合气被紧缩到活塞上方的很小空间，即焚烧室中。紧缩终了时，可燃混合气的温度为 327～427 ℃，可燃混合气压力为0.6～1.5 MPa。如图 1-4 b 所示，紧缩行程用曲线 ac 标明。 紧缩终了时可燃混合气的压力和温度取决于

  ，紧缩比愈大，焚烧速度愈快，因而发起机宣布的功率便愈大，动力性和经济性愈好。但紧缩比过大时，不只不能进一步改进焚烧情况，反而会呈现爆燃和外表焚烧等不正常焚烧现象。爆燃是因为气体压力和温度过高，在焚烧室内离点着中心较远及具有高温处（如排气门头部、火花塞电极和积炭处）可燃混合气自燃而构成的一种不正常焚烧。 爆燃时火焰以极高的速率向外传达，在气体来不及胀大的情况下，因为温度和压力急剧升高，构成压力波，以较高速度向前推进。这种压力波碰击焚烧室壁时便宣布尖利的敲击声，俗称敲缸。爆燃还会引起发起机过热、功率下降、作业不稳定、转速下降、发起机有较大振荡、燃油耗费量添加等一系列不良后果。严峻时乃至构成气门焚毁、轴承决裂、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。 外表焚烧（或火热焚烧）是因为焚烧室内火热外表与火热处 （如排气门头部、火花塞绝缘体或零件外表火热的沉积物等)在火花塞点着混合气之前发生的另一种不正常焚烧（也称为早燃）。外表焚烧发生时，也伴有激烈的敲击声（较烦闷），所发生的高压会使发起机机件负荷添加、活塞和连杆损坏及气门、火花塞、活塞等零件过热，寿数下降。 因而，在进步紧缩比时，必定要注意避免爆燃和外表焚烧的发生。此外，紧缩比进步还遭到排气污染法规约束。许多国家出产的汽油机，其紧缩比呈现了下降的趋势。 （3）做功行程如图1-3 c 所示，在这个行程中进、排气门仍封闭。当活塞在紧缩行程挨近上止点时，装在气缸盖上的火花塞在高压电效果下发生电火花，点着被紧缩的可燃混合气。可燃混合气焚烧后，放出很多的热能，使燃气的压力和温度急剧升高，如图1-4 c 曲线 cz 所示。最高压力 p为3～5 MPa，相应的温度为1927～2527 ℃且体积敏捷胀大。此刻活塞被高压气体推进从上止点下行，带动曲轴从360°旋转到 540°，并输出机械能，能量除了保持发起机本身持续作业耗费一部格外，其余部分都用于对外做功，所以该行程称为做功行程。 示功图上，曲线 b 标明活塞向下移动时，气缸内容积添加，气体压力和温度都在下降。在做功行程终了的 b 点，压力降到0.3～0.5 MPa，温度则降为1027～1327 ℃。 （4）排气行程可燃混合气体焚烧后生成的废气，有必要从气缸中扫除，以便进行下一个进气行程。如图1-3 d所示，当胀大进程挨近终了时，进气门封闭，排气门敞开，曲轴经过连杆推进活塞从下止点向上止点运动，曲轴由540°旋转到720°。废气在本身剩余压力和活塞的推力效果下从气缸中排出，进人大气之中。活塞到上止点邻近时，排气行程完毕。 如图1-4d所示，这一行程用曲线 br 标明。因为排气体系存在排气阻力，所以在排气终了时气缸内压力稍高于大气压力，为0.102～0.120 MPa，废气温度为 627～927 ℃。 焚烧室占有必定容积，故排气终了时，不行能将废气排尽，留下的这一部分废气称为剩余废气。剩余废气量占总气量的份额一般用剩余废气系数标明，剩余废气系数是表征排气是否完全的一个很重要的参数。 2.单缸四冲程柴油机作业原理

  四冲程柴油机的作业原理与四冲程汽油机相同，每个作业循环也要阅历进气、紧缩、做功、排气四个行程，如图 1-5 所示。因为柴油机用的燃料是柴油，其所含化学成分稳定性差、自燃性好，又因柴油粘度大且随温度的下降而添加，使柴油机可燃混合气的构成与焚烧方法都与汽油机不同。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在紧缩行程挨近终了时，柴油经喷油泵将油压进步到10 MPa以上，经过喷油器喷入气缸，与紧缩后的高温空气混合，构成可燃混合气（而汽油机的混合气一般是在气缸外面的进气管道内构成）。因为柴油机紧缩比高，紧缩终了的压力可达3～5 MPa，温度可达530～730 ℃，大大超越柴油自燃温度，故当即自行着火焚烧，使气缸内压力、温度急剧升高，瞬时压力为5～10 MPa，瞬时温度为1530～1930 ℃。在高压气体推进下，活塞向下运动并带动曲轴旋转。

  P-V图：标明气缸压力和气缸容积改变间的联系,对研讨做功进程及泵气丢失等比较直观。 p-φ 图：标明气缸压力和曲轴转角间的对应联系,对研讨进排气相位，焚烧提早角，喷油提早角的研讨较直观。