四冲程汽油机压缩冲程的工作原理
汽油机四个冲程的工作原理
汽油机四个冲程的工作原理
汽油机是一种内燃机，通常采用四冲程循环工作原理。
以下是四个冲程的工作原理：
1. 进气冲程：活塞向下移动，进气门打开，混合气进入气缸。
在此期间，排气门关闭。
2. 压缩冲程：活塞向上移动，同时进气门关闭，使混合气被压缩。
在此期间，点火系统产生火花，将混合气点燃。
3. 工作冲程：活塞向下移动，燃烧的混合气推动活塞向下，驱动曲轴旋转。
在此期间，排气门关闭，活塞向下移动，推动曲轴旋转。
4. 排气冲程：活塞向上移动，同时排气门打开，将燃烧产生的废气排出。
在此期间，进气门关闭，准备下一次循环。
以上四个冲程依次循环，形成了汽油机的工作过程。
初中物理内燃机的四个冲程
内燃机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
把曲轴转两圈，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机。
吸气冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油与空气混合物被压缩。
把机械能转化成内能。
做功冲程
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。
高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠做功冲程的惯性完成的。
把内能转化成机械能。
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。
初中九年级物理内燃机的四个冲程
内燃机的四个冲程内燃机、冲程及工作循环1．内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。
它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。
2．冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
3．工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。
四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸；（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。
高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
（如下四个冲程的示意图）。
有关热机的计算考察题型：（1）对热机工作过程中做功次数和冲程个数的考查；（2）热机效率的计算；（3）还有其他涉及热机的一些计算。
题型 1 对热机四个冲程的辨别[ 例 1] 汽油机工作的四个冲程为，吸气冲程、压缩冲程、冲程、排气冲程，如图所示为 ________ 冲程 .剖析：从图中可以看出，进气门和排气门者 B 关闭，活塞向动，所以这是活塞对里面的空气进行压缩叫做压缩冲程。
答案：压缩解题技巧：要判断热机的各个冲程，关键是看两个气门的关闭运动情况：两气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程；两个气门一个关闭，一个打开，活塞向下运动是吸气冲程，活塞向上运动是排气冲程。
题型 2 考查能量的转化[ 例 2] 如图 5-4-3 所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气的 ______ 能转化为塞子的机械能 . 图 _______ 中汽油机的工作过程与这实验过程中能量的转化是一致的 .剖析：当塞子被试管内水蒸气推出时，是水蒸气具有的内能转化为塞子的机械能，汽油机中把内能转化为机械能的是做功冲程，所以是图乙，图甲是压缩冲程，把机械能转化为内能 .答案：内乙题型 3 热值及有关计算[例 3]天然气的热值是，小明同学发现他家厨房里的天然气表显示的是1000m3,则他家使用的天然气的热值是_______，这些天然气在使用的过程中一共放出热量是_______J.剖析：燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的多少无关，所以还是。
简述四冲程汽油机工作原理。
简述四冲程汽油机工作原理。
四冲程汽油机是一种常见的内燃机，它能使用汽油作为燃料来产生动力，广泛应用于各种车辆和机械设备中。
下面将对四冲程汽油机的工作原理进行详细介绍。
【1】吸气冲程四冲程汽油机的工作循环是由四个冲程组成的，第一个冲程称为吸气冲程。
在这个过程中，活塞向下运动，扫过进气门，将外界空气和混合汽油吸入气缸内部。
此时，曲轴连杆机构中的曲轴也开始转动，带动摇臂系统和气门开闭机构。
【2】压缩冲程吸气冲程结束后，活塞开始向上运动，将已经进入气缸的混合气体压缩。
这个过程需要耗费能量，并产生热量，使得混合气体的压强和温度均显著升高。
在这个过程中，气门全部关闭，以避免混合气体的泄漏。
【3】点火冲程当混合气体被压缩到一定程度时，点火系统会向火花塞输送电流，从而在火花塞的电极间产生火花。
这个火花能够点燃混合气体，使其快速燃烧，产生高温和高压的气体。
这个过程被称为点火冲程或燃烧冲程，是四冲程汽油机中最重要的一步。
【4】排气冲程燃烧过后，气缸内的气体开始逐渐冷却和松弛，从而产生一定的压强和动能。
在这个时候，排气门被打开，活塞向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸，并送往排气管中。
此时，气门开闭机构和摇臂系统再次发挥作用，帮助排气门顺利开启和关闭。
这个过程被称为排气冲程。
以上四个冲程按照顺序交替进行，形成了完整的循环。
除了以上的基本原理外，四冲程汽油机还涉及许多复杂的控制系统和辅助设备，如燃油喷射系统、气门正时机构、曲轴平衡机构等等。
这些系统的作用是使发动机能够运行得更加平稳、高效、可靠。
【1】燃油喷射系统燃油喷射系统是现代汽油机的重要组成部分，它主要负责将汽油转化为可燃气体，并将其喷射进入气缸中。
不同的燃油喷射系统具有不同的工作原理和结构，但它们的共同点是能够控制燃油喷射的时机、量和方向。
这样可以更精准地调节汽油和空气的比例，提高发动机的功率和经济性。
【2】气门正时机构气门正时机构是指控制气门开闭时序的组成部分，包括凸轮轴、摇臂、气门和弹簧等。
四冲程汽油发动机工作原理
2、压缩行程
曲轴继续旋转,活塞从下止点向上止 点运动,这时进气门和排气门都关闭, 气缸内成为封闭容积,可燃混合气受 到压缩,压力和温度不断升高,当活塞 到达上止点时压缩行程结束。可燃 混合气压力可达 0.6―1.2MPa ,温 度可达330℃―430℃。压缩比越大, 压缩终了时气缸内的压力和温度越 高,则燃烧速度越快,发动机功率也越 大。但压缩比太高,容易引起爆燃。 会使发动机过热,功率下降,汽油消耗 量增加以及机件损坏。轻微爆燃是 允许的,但强烈爆燃对发动机是很有 害的,汽油机的压缩比一般为 ε=6―10。
（306°），每一个行程曲轴转半周(180º)，进气行程是进气门开 启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。
(2)四个行程中，只有作功行程产生动力，其他三个行程是为作 功行程做准备工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其 他三个行程也必不可少。因此，进气行程、压缩行程和排气行程 被称为“辅助行程”。
排气行程终了时，由于燃烧室容积 的存在，气缸内还存有少量废气， 气体压力也因排气系统存在排气阻 力而略高于大气压力。此时，压力 约为0．105MPa―0．115MPa，温 度约为600℃~900℃。
工作特征：进气门关、排气门开、 活塞上行。
二、四冲程发动机的工作特点： (1)每一个发动机工作循环，曲轴转两周(720º)，凸轮轴转一周
(3)在发动机运转的第一循环时，必须有外力使曲轴旋转完成进 气、压缩行程，着火后，完成作功行程，并依靠曲轴和飞轮贮存 的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外 力就可自行完成。
•8
1、进气行程
由于曲轴的旋转,活塞从上止点向 下止点运动,这时进气门打开，排气 门关闭。进气过程开始时,活塞位于 上止点，随着活塞下移,气缸内容积 增大,压力减小,当压力低于大气压时, 在气缸内产生真空吸力,空气经空气 滤清器并与喷油器喷射的汽油混合 成可燃混合气,通过进气门被吸入气 缸,直至活塞向下运动到下止点。在 进气过程中,受空气滤清器、进气管 道、进气门等阻力影响,进气终了时, 气缸内气体压力略低于大气压,约为 0.075―0.09MPa ,同时受到残余废 气和高温机件加热的影响,温度达到 180℃—210℃左右。
四冲程发动机的工作原理
行程终了时：压力：0.105-0.12MPa；温度：900-1200K （626℃-926℃）。 四冲程发动机经过上述四个行程，完成一个工作循环。这期间 曲轴旋转两周。
二、柴油机工作原理 由于柴油粘度比汽油大，不易蒸发，自燃温度较汽油低，故柴 油机与汽油机的工作过程及系统结构又有一定的不同。 1.进气行程 进气行程仅担任进入纯空气的任务。 行程终了时：压力：0.085-0.095MPa；温度：300-340K （26℃-66℃）。 2.压缩行程 压缩比比汽油机高很多（ε一般为16-22）。当行程接近终了 时，喷油泵以10-15 MPa以上的压力通过喷油器将柴油喷入气缸。 行程终了时：压力：3.5-2MPa；温度：750-1000K（476℃726℃）。
§1.3 四冲（行）程发动机的工作原理
一、汽油机工作原理 1.进气行程 进气门开、排气门关，容积增大、压力减小、温度降低。
行程终了时：压力：0.075-0.09MPa；温度：370-400K（96℃126℃）。
2.压缩行程 进、排气门关，容积减小、压力增大、温a；温度：600-750K（326℃476℃）。 轿车用汽油机的压缩比ε一般为8-11。
3.作功行程 最高压力：。6-9MPa；最高温度：2000-2500K（1726℃2226℃） 行程终了时：压力：0.2-0.4MPa；温度：1000-1400K（726℃1126℃）。 压缩比ε越大，压缩行程终了时混合气的压力越大，温度越 高，在作功行程时燃烧速度越快、活塞顶上承受的压力越大，发动 机输出的有效功率越大，汽车的动力越强劲。但过大的压缩比会造 成爆燃（无序燃烧）现象的出现，使发动机过热、燃烧不充分、积 碳严重、散热困难等反而不利于发动机功率的提高。 4.排气行程
3.作功行程 进、排气门关，容积增大、压力增大、温度升高。最高压力： 3-6MPa；最高温度：2200-2800K（1926℃-2526℃）。
1-2 四冲程发动机工作原理
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程 2)压缩终了温度、压力
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。 2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2 2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开） 5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA
§1-2 四冲程发动机工作原理
一、四冲程发动机工作循环
四冲程发动机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程发动机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 (动画：四冲程发动机工作原理)
四冲程发动机工作循环示意图
四、增压油机工作原理
1.目的
通过增加每工作循环的空气量，相应增加每工作循环供 油量，提高发动机的功率输出。
2.方式
1）机械增压（输出的动力驱动机械增压器） 2）废气涡轮增压（废气作为动力，驱动废气涡轮增压 器） 注：1。一般增压压力为：0.16kPa~0.2kPa 2。有较大的气门重叠角（利用压缩空气扫除废气） 3。对压缩空气进行冷却（提高进气密度）
4冲程发动机工作原理
排气门关
压力低于大气 压,约为75-90千 帕。温度为97127°C r 进气
可燃混合气 进入汽缸
汽缸容积 由小变大
活塞从上 止点到下 止点 曲轴旋转 180°
a 大气压力线 V
压缩冲程
进排气门 均关闭
活塞从下 止点到上 止点
压力升高，约为 600-1200千帕。 温度为327427°C
可燃混合气 被压缩
排气冲程
排气门开 活塞从下 止点到上 止点
可燃混合气 被排出
压力稍高于大气压， 约为105-115千帕。 温度为627-927°C 汽缸容积 由大变小 曲轴旋转 540°720°
练习
1、发动机做功1次需要（ 1 ）个工作循环，包括 （ 进气行程 ）、（压缩行程 ）、（做功行程）、 （排气行程）四个冲程。 2、排气行程中活塞由（下止点）向（上止点）运动， 气缸的容积（ 减小 ），进气门（关闭 ），排气门 （开启），废气（排出气缸）。 3、活塞移动一个行程，曲轴转过（ 180 ）度角。
四冲程发动机工作原理
一个工作循环： 发动机每一次将热能转换为机械能， 都必须经过进气、压缩、作功、排气 四个冲程每进行一次这样的过程就叫 一个工作循环。
四冲程发动机： 指曲轴旋转2周，活塞往复四个行程才能 完成一个工作循环，成为四冲程发动机。
进气冲程
P
进气门开,活塞 到下止点时进 气门关进气结 束
汽缸容积 由小变大 曲轴旋转 180°360°
作功冲程
压力迅速升高，约 为3000-5000千帕。 温度为22002800°C
随着容积变 大温度与压 力都下降
进排气门 均关闭
可燃混合气 被点燃
汽缸容积 由小变大
活塞向下 止点运动
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四冲程汽油机压缩冲程的工作原理
四冲程汽油机压缩冲程的工作原理是指在四个冲程循环中的第
二个冲程，即压缩冲程的工作原理。
在这个冲程中，活塞向上运动，将气缸内的混合气体压缩到一个相对较小的空间中，从而提高混合气体的压力和温度。
在压缩冲程中，压缩比是一个非常关键的因素。
压缩比越高，混合气体的压力和温度也会越高，从而提高发动机的热效率。
然而，如果压缩比过高，会使混合气体过热，从而引起爆燃或燃烧过度等问题。
为了避免这些问题，四冲程汽油机采用可变压缩比技术。
这种技术通过改变气缸内的容积大小来调整压缩比。
例如，在低负载情况下，气缸容积变大，从而降低了压缩比，提高了混合气体的稳定性。
而在高负载情况下，气缸容积变小，增加了压缩比，提高了发动机的热效率。
除了可变压缩比技术外，四冲程汽油机还采用了其他一些技术来改善压缩冲程的工作效率。
例如，通过调整进气阀门的开闭时间和角度来控制气缸内的气流，从而提高混合气体的进出效率。
此外，采用高压点火系统和燃油喷射技术也可以提高混合气体的燃烧效率和热
效率。
总的来说，四冲程汽油机压缩冲程的工作原理是通过调整压缩比和气流进出效率来提高混合气体的压力、温度和燃烧效率，从而提高发动机的热效率和动力性能。
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