菊座理化实验室 物理 · 九全

观察四冲程内燃机的工作循环

四冲程汽油机和柴油机 · 热机

曲轴转角 0°
当前冲程 吸气冲程
气门 进 / 排 关 / 关

转角是设定值

汽油机气缸、活塞、连杆和曲轴,曲轴 0 度,吸气冲程开始。

先猜一个工作循环里,活塞对外做功几次?

先选一个,再看结论和实验。

结论一次。四个冲程、曲轴转两周,只有做功冲程对外做功。

第 1 镜 · 吸气 吸气冲程:进气门打开,活塞向下,汽油和空气的混合物进入气缸。曲轴 0° 到 180°。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
机型
只换机型,四个冲程各占 180°

点播放,看活塞、气门和曲轴怎样配合走完一个循环。

要点 · 记忆点

热机
记住这句

一个循环四个冲程,曲轴转两周,只对外做功一次。

顺序不能颠倒

吸气、压缩、做功、排气,依次各占 180°。一个循环走完是 720°,活塞回到原处。

气门什么时候开

吸气冲程进气门开,排气冲程排气门开。压缩和做功这两个冲程,两个气门都关。

能量往哪走

压缩时机械能转化为内能,做功时内能转化为机械能。吸气和排气两个冲程不做功。

汽油机和柴油机

汽油机吸汽油和空气的混合物,靠火花塞点燃;柴油机只吸空气,压缩末喷油压燃,压缩程度更高。

易错只有做功冲程是燃气推动活塞,其余三个冲程靠飞轮的惯性带动。

观察什么

吸气与排气

进气门打开时活塞下行,混合物或空气被吸进来;排气门打开时活塞上行,废气被推出去。

压缩与做功

两门都关。压缩时气体被压得发热,做功时火花塞一点,燃气推着活塞往下走。

走完一圈

曲轴从 0° 转到 720°,活塞上下各两次,对外做功只有一次。

这个实验在说明什么

热机这一页把吸气、压缩、做功、排气摆成一圈:曲轴转两周走完一个循环,只对外做功一次。气门什么时候开、能量往哪边走,都能对着转角一段段看。

只换机型,四个冲程各占 180° 的分法不动,于是汽油机和柴油机的差别就落在两处:吸进去的是什么,靠什么点燃。压缩时机械能变成内能,做功时反过来。

转角分段和 8 秒一个循环都是设定值,不代表真实转速,气门开闭取在整段冲程上,模型也不算功率和效率。只有做功冲程是燃气推活塞,其余三个靠飞轮惯性带动。

转角按 0° 到 720° 分成四段,每段 180°;播放设为 8 s 走完一个循环,四段各约 2 s,都是设定值,不代表真实转速。气门开闭取在整段冲程上,模型不计算功率和热机效率。教材:人教社电子课本 · 物理九全。

讲给家长听

合上这一页,说说四个冲程里哪几个靠飞轮惯性完成。

卡住了?看一眼

吸气、压缩、排气三个冲程靠飞轮惯性,做功冲程提供动力。