从曲轴前端看四冲程发动机的每一冲程活塞和曲轴都是怎样运动的

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从曲轴前端看四冲程发动机的每一冲程活塞和曲轴都是怎样运动的求高手给解答

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实际不相等。

在理论循环中,四个冲程各占180度曲轴转角,是因为理论循环中不考虑流体工质的运动,认为气门瞬间开启,同时气流瞬间达到足够大的速度,可以立即填满活塞下行时气缸工作容积内增加的空间(进气冲程),并能随活塞上行同步排出气缸(排气冲程),且气体状态不受温度影响、燃烧过程瞬间完成。由此带来的结果是在理论循环中,发动机缸内充量系数为1。实际过程中,由于1.气门开启需要时间;2.工质气体的流动速度有限,且受流通面积限制;3.气缸温度较高,气体流入过程中受热体积膨胀;4.燃烧速度有限,且燃料存在滞燃期等因素,气缸内实际的充量系数低于1,缸内新鲜空气量较少,由此导致实际循环的热效率要比理论循环低很多。通常情况下(不考虑阿特金森循环或米勒循环这些特殊循环),为了弥补进气量的损失,并促进上一循环中缸内废气的排出,进气门与排气门都会有一定量的提前开启与推迟关闭(可以查一下发动机换气过程相位图),因此,四冲程发动机实际上进排气这两个冲程要比压缩和膨胀做功两个冲程时间长,均大于180度曲轴转角。对于阿特金森循环及米勒循环,为了更充分地利用燃料能量、提升发动机热效率,这两种循环改变了发动机实际的压缩与膨胀冲程,使膨胀冲程大于压缩冲程,由此导致这两个冲程的时间也不一样长了。至于活塞速度对冲程时间长度的影响,理论上可以通过几何关系找到活塞位移与曲轴转角的关系,求导后就是活塞运动速度的变化规律。活塞位移——曲轴转角关系实际上是一条正弦曲线,所以活塞速度变化规律事实上是一条余弦曲线,在活塞单次上/下行过程中,活塞的速度会有加速与减速过程,但不同的上下行过程之间则是对称的。实际工作过程中,由于活塞两侧气体压力的变化,活塞顶部受力情况会发生变化,进而影响活塞的运动,不过由于曲轴与飞轮这些大转动惯量储能零件的存在,由活塞受力变化导致的一个循环内发动机转速的波动较小,拆分成的不同冲程之间的速度变化就更小了,远不及进排气相位变动带来的冲程差别明显。

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