柴油机结构(柴油机结构原理及动力组成)

2023-06-07 富美财经浏览量：次

　　根据柴油机做功循环的工作过程，柴油机有二冲程工作循环和四冲程工作循环两种工作方式，也就是二冲程柴油机或四冲程柴油机。

四冲程发动机工作原理演示图

　　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。活塞走完这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，如图1所示。

图1 四冲程柴油机工作原理示意图

　　1、进气（吸气）冲程

第一冲程：进气（吸气）冲程，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，如图1之进气行程所示。

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（配气机构，图2所示）进气门打开。

图2 配气机构示意图

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。

图3 柴油机示功图

　　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图3所示。图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh（或活塞的有效行程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。

从图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Po。在进气过程中由于空气通过进气管和进气门时产生流动阻力，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，进气门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，气体仍能充入气缸。

　　2、压缩冲程

　　第二冲程：压缩冲程开始时活塞从下止点间上止点运动，如图1之压缩行程所示。这个冲程的功用有两个目的，一是提高空气的温度，为燃料自行着火作准备；二是为气体膨胀做功创造条件。当活塞上行，进气门关闭以后，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着火燃烧。

　　当活塞运行到上止点前的某个位置时（如图3中的C’点），燃油经过喷油器喷入气缸，喷入气缸的柴油，并不是立即着火的，而且经过物理化学变化之后才着火，这段时间大约有0.001～0.005s，称为着火延迟期。因此，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动，膨胀做功冲程开始。

　　3．燃烧膨胀冲程

　　第三冲程：燃烧膨胀冲程，在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外做功，所以这一冲程又叫做功冲程或工作冲程。如图1之做功行程所示。

　　随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气门打开时结束。

　　在示功图（图3）中，做功冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为：

　　　Pz＝6～15MPa，

Tz＝1800～2200K

　　最高燃烧压力与压缩终点压力之比（Pz／Pc），称为燃烧时的压力升高比，用λ表示。根据柴油机类型的不同，在最大功率时λ值的范围如下：

λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。