柴油机的工作原理

四冲程柴油机的工作原理

柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。

一. 进气冲程

第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。

当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。

随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。

进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S)，这个图形称为示功图。图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。

当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。

二. 压缩冲程

第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。

柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。

柴油机的工作原理

柴油机是一种内燃机，它利用柴油燃料进行燃烧，产生高温高压气体驱动活塞运动，从而将热能转化为机械能。柴油机的工作原理可以分为四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。

1. 进气过程：

柴油机的进气过程是通过进气门实现的。在活塞下行运动时，气缸内的容积增大，气缸内的压力降低，进气门打开，外部空气通过进气道进入气缸。进气门关闭后，活塞开始向上运动，气缸内的空气被压缩。

2. 压缩过程：

随着活塞向上运动，气缸内的空气被压缩，压缩比普通在16:1至22:1之间。压缩过程使空气温度升高，压力增加，形成高压高温的压缩空气。

3. 燃烧过程：

当活塞接近顶死点时，柴油燃料通过喷油器喷入气缸内。柴油燃料遇到高温高压的压缩空气时，自燃点附近的燃料开始燃烧。燃烧过程产生的热能使气体膨胀，推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转。

4. 排气过程：

当活塞接近下死点时，排气门打开，废气通过排气道排出气缸。同时，活塞开始向上运动，气缸内的容积增大，将剩余废气排出。

柴油机的工作原理基于循环过程，也称为“四冲程循环”。通过循环过程，柴油机将燃料的化学能转化为机械能，实现了能量的转换。

柴油机的工作原理与汽油机相比有一些不同之处。首先，柴油机利用的是压燃原理，而汽油机利用的是火花点火原理。其次，柴油机的压缩比较高，热效率较高，适合大功率输出；而汽油机的压缩比较低，燃烧较快，适合高转速运行。此外，柴油机的燃料经济性更好，燃油消耗量相对较低。

总结起来，柴油机的工作原理是通过进气、压缩、燃烧和排气四个过程实现能量转换。柴油机以其高效率、高扭矩和低燃油消耗量的特点，在汽车、船舶、发机电等领域得到广泛应用。

四冲程柴油机的工作原理

燃油在柴油机气缸中燃烧作功必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个

过程，称为一个工作循环。四冲程柴油机的一个工作循环是在四个活塞行程中完成的。

图1 四冲程柴油机工作原理图

1. 进气行程。

活塞从上止点下行，进气阀已打开。由于活塞下行的抽吸作用，新鲜空气充人气缸。

2. 压缩行程。

活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭（曲柄到达点2）开始压缩一直到活寒到达上止点（曲柄到这点3）为止。

3. 燃烧和膨胀行程。

压缩行程快结束之前，提前喷油，压缩发火。活塞在上止点附近，由于燃油猛烈燃烧，使气缸内的压力和温度急剧升高，高温高压的工质推动活塞下行做功。

4. 排气行程。 二冲程柴油机的工作原理

活塞在两个行程内完成一个工作循环的柴油机叫做二冲程柴油机。

图2 二冲程柴油机工作原理图

1. 换气——压缩行程

活塞由下止点向上运动。在活塞遮住进气口之前，新鲜空气通过进气口充入气缸并将气缸内的废气经排气口驱除出去。进气口完全遮闭时，停止进气，排气口被遮闭后开始压缩。

2. 膨胀——换气行程

活塞由上止点向下运动。高温高压的燃气膨胀推动活塞下行作功，当活塞下行将排气口打开时，气缸内燃气借助气缸内外的压差经排气口高速排出，当缸内压力下降到接近扫气压力时，下行的活塞将进气口打开，进行扫气。

2022-02-23

项春亮

柴油机概述

一,定义:

柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功

二 :历史

法国出生的德裔工程师鲁道夫,狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。

1)1905年制成第一台船用二冲程柴油机。

2)1922年，德国的博世发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。

3)二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。

4)二十世纪50年代，柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。

三,分类

柴油机种类繁多。

1! 按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。

②按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。

③按进气方式可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。

④按转速可分为高速(大于1000转／分)、中速（300～1000转／分）和低速（小于300转／分）柴油机。

⑤按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。

⑥按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。

⑦按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。

⑧按用途可分为船用柴油机、机车柴油机 、车用柴油机、农业机械用柴油机、工程机械用柴油机、发电用柴油机、固定动力用柴油机。

⑨按供油方式可分为机械高压油泵供油和高压共轨电子控制喷射供油。