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。
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