四冲程柴油发动机工作原理

解析四冲程汽油发动机工作原理

内容简介：从事汽车发动机的维修作业，必须要深入理解发动机的工作原理。但对于发动机工作原理的理解不能仅限于进气、压缩、排气、点火四个冲程，而应该去结合实际应用，体会工作原理对实际分析、解决问题的指导意义

详解二冲程汽油机的结构工作原理及润滑方法

对于从事汽车维修工作的人来说，发动机的工作原理非常重要。看到此可能有人会有意见了，只搞懂发动机的工作原理是修不了车的。但是，在发动机维修中，有一些重要的技能是基于对发动机工作原理的深刻理解和灵活运用。就好象一句哲理，如果你只是读读背背，你可能感觉它就是一条言论，现实作用意义不大，但是当你的生活实践能和这句哲理结合起来，融会贯通后，你才会体会到这句哲理的强大意义和内涵。

汽车发动机采用内燃机，燃油，包括汽油、柴油等与空气形成的混合气在发动机内燃烧作功，理论上需要四个过程：进气、压缩、作功和排气：

进气－就是燃油和空气的混合气先进入发动机；

压缩－就是对进气发动机的混合气进行压缩，一旦压缩，可燃混合气的压力和温度就会升高；

作功－就是点燃已经高温高压的混合气，混合气燃烧膨胀，对外输出动力，这个过程称为作功；

排气－已经燃烧后的气体要排出发动机，为次进气作准备；

为了保证发动机能正常工作，需要很多机构部件良好的配合，这涉及到发动机的两大机构和五大系统，对于初次看到本文的读者而言，现在理解这几个机构和系统还不合时宜。因为读者想搞懂发动机是如何工作的。但是读者还是必须要认知几个部件的，好在本站创作了一张最简单的图，请看：

在这里你要认知几个最基本的部件：气缸、气门、活塞、连杆和曲轴

来张主体图－可以看到活塞、连杆、曲轴及气门等部件

四冲程发动机的工作原理图

第一个冲程－进气冲程：

在进气冲程，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，汽油和空气的混合气被吸入气缸，当活塞到达下止点，进气冲程结束。

发动机进气冲程工作原理图

四冲程柴油机的工作原理

四冲程柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油来产生动力。它由气缸、活塞、曲轴、连杆和燃油系统等组成。在工作过程中，它通过四个冲程完成一个循环，包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。下面将详细解释这四个冲程的工作原理。

1. 进气冲程

进气冲程是指活塞从上止点向下运动，将新鲜空气吸入气缸中的过程。在进气冲程开始时，曲轴带动连杆使活塞向下运动，同时进气门打开。当活塞向下运动时，汽缸内的压力降低，外部大气压力就会推动空气通过进气门进入汽缸内。随着活塞继续向下运动，汽缸内充满了新鲜空气。

2. 压缩冲程

压缩冲程是指活塞从下止点向上运动，将空气压缩到高压状态的过程。在压缩冲程开始时，曲轴带动连杆使活塞向上运动，同时进气门关闭。当活塞向上运动时，气缸内的空气被压缩，体积变小，温度和压力逐渐升高。在柴油机中，压缩比通常在16:1到22:1之间。

3. 燃烧冲程

燃烧冲程是指活塞接近上止点时，柴油被喷入气缸并燃烧的过程。在燃烧冲程开始时，曲轴带动连杆使活塞向下运动到达顶点位置。此时喷油器将柴油以高压喷入气缸内，在高温和高压条件下与空气混合。由于柴油的自燃点较高，因此不需要火花塞来点火。当柴油与空气混合后，在压力和温度的作用下发生自燃反应，产生大量的能量。

4. 排气冲程

排气冲程是指活塞从下止点向上运动，将已经燃烧完毕的废气排出汽缸的过程。在排气冲程开始时，曲轴带动连杆使活塞向上运动，同时排气门打开。当活塞向上运动时，废气被推出汽缸，并通过排气管排出。在此过程中，活塞将废气推向汽缸顶部，确保排气系统的正常工作。

通过以上四个冲程的循环，柴油机可以持续地产生动力。这种内燃机具有高效、可靠和耐用的特点，被广泛应用于汽车、船舶和发电机等领域。

除了上述四个冲程之外，还有一些其他关键的部件和系统对柴油机的工作起着重要作用：

• 燃油系统：负责将柴油从燃油箱输送到喷油器，并控制燃油的喷射时间和压力。

柴油发动机的工作原理

柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。工作时，空气在气缸内被压缩而温度升高，定时喷入气缸的柴油自行着火燃烧，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功，将热能转变为机械功。柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀做功和排气等过程组成。这些过程可以由四冲程柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实现。

（一）四冲程柴油机（非增压）的基本工作原理

用四个行程，曲轴调头两周顺利完成一个工作循环的柴油机表示四冲程柴油机。工作时活塞并作往复直线运动，曲轴并作转动运动。活塞发生改变运动方向的瞬时边线称止点（死去点），终了点处的活塞瞬时运动速度为零。距曲轴中心最北的止点称横移点，最近的止点称VTD点。

1．进气行程

活塞从横移点上行，入气阀关上。由于活塞上行的穿刺促进作用，新鲜空气压入气缸。为了能够压入更多的空气，入气阀通常在横移点前提前打开，在VTD点后延后停用，入气阀打开的沿袭角度约为220-250度。2．放大行程

活塞从下止点上行，进、排气阀均关闭。上行的活塞对缸内的空气进行压缩，使其温度和压力均不断升高。压缩终点的压力约为3-6mpa,温度约为500-700℃，在上止点（压缩终点）附近，燃油经喷油器以雾化的状态喷入燃烧室，并在高温高压空气的作用下，开始自行发火燃烧。3．膨胀行程

活塞由横移点向上运动，入、排气阀均停用。在此行程的初期，冷却仍在稳步猛烈地展开，并使缸内的压力和温度都急剧增高，其最大值分别仅约6-9mpa,和1500-2000℃左右。高温高压

燃气膨胀推动活塞下行做功，在上止点后某一时刻，燃烧基本结束，燃气继续膨胀做功。当活塞到达下止点前某一时刻，排气阀开启，排气过程开始。此时，气缸内的压力约为0.2-0.5mpa,温度600-700℃。活塞则继续下行到下止点。4.排气行程

活塞在曲轴助推下由VTD点向上运动，排气阀稳步打开着，下行的活塞将气缸内的废气私自拉扯过来。为了同时实现充份排气和增加排气过程中所消耗的功，排气阀不但在VTD点前提前打开，而且必须在排气行程完结的横移点后才停用。排气阀打开的沿袭角度230-260度。

各位领导、老师大家下午好：

我今天的述课题目是四行程柴油机的工作原理。

我在本科阶段曾经学过的核心专业课有：机械原理、机械制造基础、工程机械构造、工程机械发动机与底盘理论、液压传动、机电一体化系统设计、工程机械运用技术 、工程机械状态检测与故障诊断、机械设计、测试与传感技术等

硕士阶段的核心专业课有： 工程机械作业质量控制 工程机械理论 工程车辆牵引动力学 工程机械测试方法与性能评价 工作装置与介质相互作用理论 智能控制理论

发动机的功能是将燃料在气缸内燃烧使其热能转换成机械能，从而输出动力。能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气—压缩—做功——排气”四个连续过程来实现的，每进行这样一个连续过程就叫做一个工作循环。为了更好的学习与理解此工作循环，我们应先熟悉一下发动机的基本术语：

上止点：

下止点：

活塞行程：

气缸工作容积：

排量：

压缩比

燃烧室容积：

1、进气行程—活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气门关闭，进气门开启。活塞移动的过程中，气缸内的容积逐渐增大，形成一定的真空度，于是经过虑芯的空气通过进气门进入气缸。直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。

2、压缩行程—进气行程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸容积逐渐减小，由于进排气门均关闭，气体被压缩，气缸内温度上升，直至活塞到达上止点时，压缩结束。压缩终了时气缸内的温度约为800～1000K， 压力3～5MPa。

3、做功行程—在压缩行程结束时，进排气门均处于关闭状态，此时喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，雾状柴油迅速气化并与空气形成混合气，由于气缸内的温度远远高于柴油的自燃温度（约500K），柴油便在高温高压下立即自行燃烧。使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴转动做功，至活塞到下止点时，做功结束。在此行程中，瞬时压力可达5～10MPa，瞬时温度可达1800～2200 K， 做功行程终了时，压力约为0.2～0.4 MPa，温度1200～1500 K。