柴油機(jī)工作原理及運(yùn)用技術(shù)
時間：2012/10/29 來源：浙江揚(yáng)子江泵業(yè)有限公司
柴油機(jī)的工作是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完成的，這四個過程構(gòu)成了一個工作循環(huán)�；钊咚膫�過程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機(jī)稱為四沖程柴油機(jī)。
一. 進(jìn)氣沖程
第一沖程——進(jìn)氣，它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)進(jìn)氣沖程開始時，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。
當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)肘，連桿使活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動，同時，利用與曲軸相聯(lián)的傳動機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣閥打開。
隨著活塞的向下運(yùn)動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。
進(jìn)氣過程中氣缸內(nèi)氣體壓力隨著氣缸的容積變化的情況如動畫所示。圖中縱坐標(biāo)表示氣體壓力P，橫坐標(biāo)表示氣缸容積Vh(或活塞的沖S)，這個圖形稱為示功圖。圖中的壓力曲線表示柴油機(jī)工作時，氣缸內(nèi)氣體壓力的變化規(guī)律。從土中我們可以看出進(jìn)氣開始，由于存在殘余廢氣，所以稍高于大氣壓力P0。在進(jìn)氣過程中由于空氣通過進(jìn)氣管和進(jìn)氣閥時產(chǎn)生流動阻力，所以進(jìn)氣沖程的氣體壓力低于大氣壓力，其值為0.085～0.095MPa，在整個進(jìn)氣過程中，氣缸內(nèi)氣體壓力大致保持不變。
當(dāng)活塞向下運(yùn)動接近下止點(diǎn)時，沖進(jìn)氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進(jìn)氣閥在活塞過了下止點(diǎn)以后才關(guān)閉。雖然此時活塞上行，但由于氣流的慣性，氣體仍能充人氣缸。
二. 壓縮沖程
第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點(diǎn)間上止點(diǎn)運(yùn)動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準(zhǔn)備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細(xì)小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點(diǎn)的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度為：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自燃溫度約為543—563K，壓縮終點(diǎn)的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。
噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學(xué)變化之后才發(fā)火，這段時間大約有0.001～0.005秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲柄轉(zhuǎn)至上止點(diǎn)前10～35°曲柄轉(zhuǎn)角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點(diǎn)后5～10°時，在燃燒室內(nèi)達(dá)到高燃燒壓力，迫使活塞向下運(yùn)動。
三. 燃燒膨脹沖程
第三沖程——燃燒膨脹。在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運(yùn)動，并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。
隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點(diǎn)，排氣閥打開時結(jié)束。
四. 排氣沖程
第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。當(dāng)工作沖程活塞運(yùn)動到下止點(diǎn)附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統(tǒng)存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內(nèi)的氣體壓力加比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度Tb＝1000～1200K。為了減少排氣時活塞運(yùn)動的阻力，排氣閥在下止點(diǎn)前就打開了。排氣閥一打開，具有一定壓力的氣體就立即沖出缸外，缸內(nèi)壓力迅速下降，這樣當(dāng)活塞向上運(yùn)動時，氣缸內(nèi)的廢氣依靠活塞上行排出去。為了利用排氣時的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點(diǎn)以后才關(guān)閉。
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