四冲程柴油机工作原理.docx

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1、四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机的工作原理柴油机的工作过程，是依据肯定规律将燃料和空气送人气缸，使之在气缸内不断着火燃烧放出热能。燃烧使气缸内气体的温度和压力上升，高温高压的燃气在气缸内膨胀便推动活塞做功，实现热能向机械能的转换，而膨胀后的废气又必需准时从气缸中排出。我们可用图 1-1 来表示在气缸中这种能量形式的转化进程。图 1-1 柴油机工作过程框图图 1-1 为四冲程柴油机的实际工作过程示意图，图中表示出每个过程中活塞、连杆、曲轴及气门的相对位置。-2 和图 1-3 来说明四冲程柴油机的工作过程。 下面比照图 1图 1-2 单缸四冲程柴油机工作过程示意图 图 1-3 单缸四冲程柴油机工作

2、过程示功图 1、第一冲程进气冲程活塞从上止点移动到下止点。这时进气门翻开，排气门关闭。当进气冲程开头时，气缸内残留着上一工作循环未排净的剩余废气(图 1-2(a)中以小十字符号表示)。它的压力久(图 1-3 中 r 点)稍高于大气压力户。(圈 1-3 中水平线)，约为105 kPa。当曲轴沿图 1-2 (a)中箭头所示方向旋转时，通过连杆带动活塞向下运动。随着活塞的下移，活塞顶上部的气缸容积渐渐增大，压力随之减小，当气缸内压力低于大气压力 Pa。略低于大气压力值，大约为 80-95kPa，另外，颖空气从高温的剩余废气、燃烧室壁面和活塞顶等高温部件处吸取了热量，进气终了时气缸内气体的温度 T。会

3、略高于环境温度，可达 300340K。在示功图上:r-a 线即表示进气冲程中气缸内气体压力随气缸容积变化的状况。由图中可以看出，进气冲程中气缸内气体压力(根本保持不变。2、其次冲程压缩冲程活塞从下止点移动到上止点。这期间进排气门都关闭。压缩冲程中，曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转，通过连杆带动活塞向上移动，气缸内气体容积渐渐减小气体被压缩，其压力和温度随之上升，为实现高温气体引燃柴油的目的，柴油机一般有较大的压缩比，使压缩终了时气缸内的气体温度 T。比柴油的自然温度(约 650K) 高出 200-300K，即 Tc=750,950K，而压力 P=3-5Mpa(图 1-2 中 c 点)。C示功图上

4、a-c-c 线表示了压缩冲程中气缸容积与压力的变化状况为了充分利用燃料燃烧所产生的热能，燃烧过程能够在活塞移动到上止点略后位置快速完成，以使燃烧后的气体充分膨胀作功。但是由于燃料喷入气缸内时必需经过肯定的着火预备阶段才能着火燃烧，因此，实际柴油机工作时是在压缩oo 冲程完毕前(约在活塞到达上止点前 10-35 曲轴转角)开头将燃料喷入气缸。图 1-2 中 c 点表示喷油开头时刻，它对应的至上止点的曲轴转角称为喷油提前角。 3、第三冲程作功冲程(燃烧膨胀冲程)。活塞从上止点移动到下址点，这期间进排气门仍处于关闭状态。由于喷入气缸的燃料在高温空气中着火燃烧，产生大量热能使气缸内气体的温度和压力急剧

5、上升。高温高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。由于只有在这一冲程才实现了热能转化为机械能。因此，通常把这一冲程称为作功冲程。作功冲程中，缸内气体的最高温度 T=1800-2200K，最高压力(最大爆发压 Z 力)PZ=6-9MPa(增压柴油机可达 lO MPa 以上)。随着活塞的被推动下移，气缸容积渐渐增大，气体压力随之渐渐减小。示功图上。c-z-z-b 线表示作功冲程中气缸容积与压力的变化状况。在这一曲线上，几乎垂直的 c-z 段表示出燃料急剧燃烧时压力上升的状况。此外，由于柴油的喷射，与空气的混合及燃烧等要持续一个时期，此时相应的活塞位置已向下移动了一小段距离，但是气缸内压力并

6、不马上开头下降，直至燃烧接近完毕(z 点)，因此，在示功图上消灭 z-z ,一段等压燃烧线。作功冲程完毕时，燃气温度降至 Tb=1 000,1 200K，压力降至 Pb=300kpa 左右。4、第四冲程排气冲程活塞从下止点移动到止止点。此时排气门开启，进气门保持关闭。排气冲程开头时，气缸内布满着燃料燃烧后并已膨胀作功的废气。排气门翻开后废气在缸内压力的作用下冲出排气门，使气缸内压力快速降低。随着活塞的上移，低压废气被推出气缸外。在示功图上 6-r 线表示了排气冲程中气缸容积与气体压力的变化状况。排气终了时的温度 T,=700 -900K，压力 pr= 105,120kPa。排气冲程完毕时，活塞

7、又回到上止点位置(图 1-2(a)及固 1-5 中 r 点);至此， 单缸四冲程柴油机经受了活塞上、下往复各两次四个冲程，完成了进气、压缩、燃烧膨胀和排气四个工作过程所组成的一个工作循环。一个工作循环完毕时，曲轴在飞轮转动的惯性作用带动下仍连续旋转，上述各过程又重复进展。文口此周而复始地一个个工作循环进展下去使柴油机能连续不断地运转起来。 二、四冲程柴油机的配气相位在柴油机实际工作过程中，由于进、排气阀的开启和关闭都需要肯定的时间， 不行能在活塞到达上止点或下止点的瞬间完成开启或关闭气阀的动作。另外，为加大进气量、削减进气损失和加速排气过程、降低排气阻力，进、排气阀相对于上、下止点都是提前开启

8、和滞后关闭的。oo 通常，柴油机的进气阀是设计成在活塞到达上止点前 40,70 曲轴转角开启当气缸内废气的压力低于进气管压力时开头进气，即进气过程开头。进气阀的。开启时刻至活塞到达上止点时刻对应的曲轴转角，称为进气提前角。由于进气空气流人气缸时有肯定的流速，从而使进气空气具有肯定的惯性;为了利用这一惯oo 性多进气;进气阀是设计成活塞到达下止点之后 40,60。曲轴转角才关闭的。由于进气阀的早开与迟闭，使柴油机的进气过程大于一个冲程，所以，进气过程不同于进气冲程。假设进气阀提前开启的角度太大，进气阀开启时气缸内废气的压力会高于进气管压力，使废气倒流人进气管;假设摊前开启角度过小，将使进气量削减。同样理由，进气阀迟闭的角度太大，会在活塞上行点的位置，画成图 1-4 所示图形，称为配气相位图。从图中可较清楚地看出进、排气阀开启和关闭时的曲轴转角，开启持续角以及气门重迭角。图 1-4 配气相位图假设进气门开启较晚，造成进入气缸内颖空气量缺乏，严峻影响进气量。排气门较早关闭，活塞向上运动时，废气得不到彻底的排尽。都会影响柴油机的工作循环。