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柴油机的工作原理

柴油机的工作原理

   以四冲程柴油机为例，对柴油机的工作原理进行介绍。四冲程柴油机的四个冲程方便称为进气、压缩、作功和排气冲程。

   1.四冲程正时相位图

   正时相位图是用来识别所有四个冲程是何时发生的方法。在相位图上画出了四冲程发动机的各个过程。在相位图顶部，活塞正好处在上止点(TDC)位置。在手动使启动失败装置复位前，自动启动系统不应再次使发动机启动。TDC之前发生的过程称为BTDC(上止点前)，上止点后发生的称为ATDC(上止点后)。相位图的底部是活塞处于下止点(BDC)位置。

四冲程柴油工作原理

四冲程柴油工作原理

  （1）进气冲程

在进气冲程过程中，活塞在曲轴的带动下，从上止点移动到下止点、此时进气门打开，排气门关闭。由于气缸内容积增大，气缸内压力低于大气压、因此，新鲜空气通过吸气门进入气缸。由于进气系统有阻力，空气进入气缸后的压力低于大气压。如在15s内启动失败，须失败后5s再启动，可总共连续3次启动发动机，而不会达到按制造厂商规定损坏电池的程度。进气结束时气缸内的压力约为0.8～o.9个大气压，温度在40～70℃。此过程结束时，气缸内充其量越多，可以喷入的燃油量也越多，燃烧过程放出的能量就越多，柴油机发出的功率就越大；

（2）压缩冲程

    活塞从下止点移动到上止点，进、排气门都处于关闭状态，活塞将一冲程吸入的空气压缩在燃烧室内，使空气的温度和压力升高。此过程结束时，气缸内空气温度约在500～700℃，压力为27～49个大气压；

   （3）作功冲程

    活塞从上止点移动到下止点，进、排气门都处于关闭，压缩过程结束时，喷油器将高压燃油喷人气缸，与高温高压空气混合，由于温度高于柴油自燃点，产生大量热能，使气缸内温度和压力急剧升高。高温高压气体推动活塞下移、经连杆带动曲轴旋转，对外做功，此过程高燃烧压力约为60～90个大气压、温度高达到1700～2000℃。柴油机的基本构成包括机体、两大机构(曲柄连杆机构、配气机构)和四大系统(柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和起动充电系统)。随着膨胀作用的进行，热能转变为机械能，气缸内气体的压力、温度急剧下降，到膨胀结束时，气缸内的压力下降至4个大气压，温度降到600～900℃。

活塞组

   活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成。

   活塞销通常用低碳钢或低碳合金钢制造，作用是连接活塞与连杆的小头，以传递动力。

活塞环在自由状态时是一个比气缸内径大的开门环、装在活塞环槽里，在压紧状态下随同活塞一起装入气缸，依靠本身的弹力使其外圆面紧贴在气缸壁上，保证燃气不能通过环与气缸的接触面。配气机构配气机构按柴油机的工作循环和着火顺序，定时地开启和关闭各缸的进排气门，保证新鲜空气适时充入气缸，并将燃烧后的废气及时排除。其种类有气环和油环两种，前者的作用是密封活塞与气缸之间的间隙，防止燃油室中的高温、高压燃气窜入曲轴箱，同时将活塞顶部的大部分热量传递给气缸壁及冷却介质、而后者的作用是刮除气缸壁上多余的润滑油、防止润滑油窜入燃烧室，并使其油膜沿气缸壁均匀分布，以减少活塞环与气缸壁的磨损。

活塞组的作用是其顶部与气缸盖组成燃烧室，直接承受气缸中的燃气压力，并将此压力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。目前常用的有锻铝合金或共晶铝硅合金活塞，高增压柴油机中较多采用铸铁活塞。