热机的四个冲程乐乐课堂

《热机》热机课堂，科学动力在我们的日常生活中，热机无处不在。

从汽车的发动机到发电厂的大型机组，热机为我们的现代生活提供了源源不断的动力。

那么，什么是热机？它又是如何工作的呢？让我们一同走进热机的奇妙世界。

热机，简单来说，是一种将内能转化为机械能的装置。

它的工作原理基于热力学定律，特别是热力学第一定律和热力学第二定律。

想象一下，在一个封闭的气缸中，充满了高温高压的气体。

当这些气体膨胀时，它们会推动活塞向外运动，这个过程就实现了内能向机械能的转化。

而实现这个过程的关键部件，包括气缸、活塞、连杆、曲轴等。

我们先来了解一下内燃机。

内燃机是最常见的热机之一，比如汽车里使用的汽油发动机和柴油发动机。

以汽油发动机为例，它的工作过程可以分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

在吸气冲程中，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物。

然后，在压缩冲程中，活塞向上运动，将混合物压缩，使其温度和压力升高。

当混合物被压缩到一定程度时，火花塞点火，引发燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，这就是做功冲程，也是内能转化为机械能的关键步骤。

最后，在排气冲程中，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。

柴油发动机的工作原理与汽油发动机略有不同。

它没有火花塞，而是依靠压缩空气产生的高温使柴油自燃。

除了内燃机，外燃机也是热机的重要类型，其中最典型的就是蒸汽机。

蒸汽机的工作原理相对简单直观。

通过燃烧燃料加热水，产生高温高压的蒸汽。

这些蒸汽进入气缸，推动活塞运动。

与内燃机不同，蒸汽机的燃料燃烧和做功过程是分开的，因此效率相对较低，但它在工业革命时期发挥了巨大的作用，推动了社会的进步。

热机的效率是一个关键的指标。

它表示热机将燃料燃烧产生的内能转化为有用机械能的比例。

然而，由于各种能量损失，热机的效率永远无法达到 100%。

能量损失主要包括以下几个方面。

首先是燃料燃烧不完全导致的能量浪费。

其次，在热传递过程中，会有大量的热量散失到周围环境中。

四大冲程区分技巧冲程是指活塞在往复运动中完成一次往复行程的过程。

在内燃机中，冲程的长度对于发动机的性能和效率有着重要的影响。

根据冲程的不同特点，我们可以将其分为四大冲程区分技巧，即吸气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。

下面将详细介绍这四个冲程的特点和区别。

1. 吸气冲程吸气冲程是活塞从上死点向下运动，使气缸内的气体通过进气门进入气缸的过程。

在吸气冲程中，活塞向下运动，气门打开，气缸内的压力降低，外部空气通过进气道进入气缸。

吸气冲程的特点是活塞从上死点开始运动，气门打开，气缸内的气体被排除，气缸内形成负压，外部气体被抽入气缸。

2. 压缩冲程压缩冲程是活塞从下死点向上运动，将气缸内的气体压缩的过程。

在压缩冲程中，活塞向上运动，气门关闭，气缸内的气体被压缩，形成高压状态。

压缩冲程的特点是活塞从下死点开始运动，气门关闭，气缸内的气体被压缩，体积减小，压力增加。

3. 燃烧冲程燃烧冲程是活塞从上死点向下运动，使气缸内的混合气燃烧的过程。

在燃烧冲程中，活塞向下运动，气门关闭，气缸内的混合气被点火，燃烧产生高温高压气体。

燃烧冲程的特点是活塞从上死点开始运动，气门关闭，气缸内的混合气燃烧，释放能量。

4. 排气冲程排气冲程是活塞从下死点向上运动，将燃烧后的废气排出气缸的过程。

在排气冲程中，活塞向上运动，气门打开，气缸内的废气通过排气门排出。

排气冲程的特点是活塞从下死点开始运动，气门打开，气缸内的废气被排出，气缸内形成负压，为下一个吸气冲程做准备。

这四大冲程区分技巧在内燃机中起着至关重要的作用。

吸气冲程通过吸入外部空气提供氧气，压缩冲程将气体压缩提高燃烧效率，燃烧冲程释放能量驱动活塞运动，排气冲程将废气排出为下一个循环做准备。

这四个冲程相互配合，形成了内燃机的工作循环。

冲程的长度对于发动机的性能和效率有着重要的影响。

合理的冲程设计可以提高燃烧效率，增加动力输出。

不同类型的发动机通常具有不同的冲程特点，例如汽油发动机的冲程较长，柴油发动机的冲程较短。

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）。

汽油机的工作过程进气阀开关排气阀开关活塞运动曲轴运动冲程作用能量的转化吸气冲程开关向下半周吸入汽油和空气的混合物——压缩冲程关关向上半周燃料混合物被压缩，温度升高，压强增大机械能→内能做功冲程关关向下半周燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴对外做功内能→机械能排气冲程关开向上半周排除废气——说明一个工作循环中，有两次内能与机械能的转化：压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能柴油机和汽油机的区别：汽油机柴油机构造不同汽缸顶部有火花塞汽缸顶部有喷油嘴燃料不同汽油柴油吸气冲程汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物柴油机在吸气冲程中只吸入空气点火方式压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式效率效率低20％一30％效率高30%～45％应用自重轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法：区分汽油机和柴油机时，要从构造上区别，有喷油嘴的是柴油机，有火花塞的是汽油机，一要看进气门、排气门的开闭状态，二要看活塞的运动方向，在此基础上进行综合分析。

技巧识图学热机热机是把热能转化为机械能的机器，内燃机是热机的典型代表，内燃机工作时让燃料在机器的汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，利用燃气作为工作物质推动活塞对外做功，完成内能向机械能的转化。

我们知道内燃机由汽缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门、火花塞（汽油机）、喷油嘴（柴油机）等主要部件组成，由于内燃机工作时完成一个工作循环要完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，每个冲程都有不同的特征，我们利用这些特征，可以巧妙地通过识别图中“两门开、闭和活塞动向”的方法来学习和理解内燃机。

图1表示汽油机四个工作冲程的结构图，如图1甲所示，此时通过箭头方向看出有气体进入汽缸，进气门打开，排气门关闭，根据曲轴转动方向和连杆的位置可知活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入汽缸，由此可以判定此图表示吸气冲程的工作过程。

巧妙识记的特征是“进开排关活塞下”。

如图1乙所示，两个气门都关闭，根据曲轴转动方向和连杆的位置可知活塞向上运动，于是压缩汽缸里的“混合气体”，气体由于被压缩，压强增大，温度升高把机械能转化为内能。

由此可以判定此图表示压缩冲程的工作过程，巧妙识记的特征是“两门都关活塞上”。

如图1丙所示，两个气门都关闭，根据曲轴转动方向和连杆的位置可知活塞向下运动，在压缩冲程末火花塞发出电火花把混合物点燃，迅速产生高温高压的燃气推动活塞向下运动，燃气对活塞做功，完成了由内能向机械能的转化，由此可以判定此图表示做功冲程的工作过程，巧妙识记的特征是“两门都关活塞下”。

如图1丁所示，此时通过箭头方向看出有气体从汽缸向外排出，进气门关闭，排气门打开，根据曲轴转动方向和连杆的位置可知活塞向上运动，燃烧完成后产生的废气被活塞从排气门推出，由此可以判定此图表示排气冲程的工作过程。

巧妙识记的特征是“进关排开活塞上”。

通过分析我们可以知道，汽油机完成一个工作循环要完成四个冲程，活塞要往复两次，曲轴（飞轮）转动两周，对外做功一次（只有做功冲程燃气对外做功），同时完成两次重要图1 丁丙 乙甲的能量转化（压缩机转内，做功内转机）。

初中物理冲程汽油机的四个冲程
1. 吸气冲程：活塞由上往下运动，汽缸内的活塞向下运动，活塞下缸蓬蓬空间变大，汽缸内的压力降低，活塞下部的进气门打开，外部空气通过进气门进入汽缸，形成混合气。

2. 压缩冲程：活塞由下往上运动，汽缸内的活塞向上运动，活塞上缸蓬蓬空间变小，汽缸内的压力增加，进气门关闭，压缩混合气，使混合气达到可燃极限。

3. 爆发冲程：活塞在压缩顶点时，高压火花塞产生高压电火花，点燃混合气，混合气在高温高压的情况下燃烧爆发，产生高温高压的燃烧气体，推动活塞向下运动。

4. 排气冲程：活塞由下往上运动，汽缸内的活塞向上运动，活塞上缸蓬蓬空间变大，活塞上部的排气门打开，燃烧后的废气通过排气门排出汽缸，活塞继续向上运动，完成一个冲程。

九年级物理热机知识点总结
1、内燃机:
四冲程内燃机包括四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.
在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环,每个工作循环曲轴转2周,活塞上下往复2次,做功1次.
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功,而其它三个冲程吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的.
压缩冲程将机械能转化为内能.
做功冲程是由内能转化为机械能:
2、热值.
定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值.用符号q表示.
热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、
体积、是否完全燃烧等无关.
第三节:热机效率
影响燃料有效利用的因素:一是燃料很难完全燃烧,二是燃料燃烧放出的热
量散失很多,只有一小部分被有效利用.
热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫
做热机的效率.
热机的效率是热机性能的一个重要标志,与热机的功率无关.
公式:
由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1.
热机能量损失的主要途径:废气内内、散热损失、机器损失.
提高热机效率的途径:① 使燃料充分燃烧,尽量减小各种热量损失;② 机件
间保持良好的润滑,减小摩擦.③在热机的各种能量损失中,废气带走的能量
最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施.
常见热机的效率:蒸汽机6%~15%、汽油机20%~30%、柴油机30%~45%
内燃机的效率比蒸汽机高,柴油机的效率比汽油机高.。