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一篇文章教你懂得柴油机的工作原理

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔于1892年发明的,为了纪念这位发明家,柴油就是用他的姓Diesel来表示,而柴油发动机也称为狄塞尔发动机。今天我们就来了解一下柴油发动机的工作原理是什么。

柴油机

1、二冲柴油机的工作原理

1、进气,压缩冲程

活塞从下止点向上运动,废气涡轮增压机将带有一定压力的新鲜空气送入气缸;当活塞运行到一定时候,挡住扫气口,气缸变为封闭状态,活塞继续上行,气缸内压力逐渐增加。

2、膨胀,排气冲程

当活塞运行到上止点前的某一时刻,燃油经喷油器以良好的雾化状态喷入燃烧室与空气混合后自行发火燃烧。当活塞越过上止点后,气缸内的气体压力、温度急剧上升活塞在高温高压的燃气作用下,从上止点向下止点运动,将动力通过连杆传给曲轴,曲轴以回转的形式输出功率。随着活塞的下行,气缸容积也逐渐增大,燃气的压力和温度也逐渐下降。直至排气阀打开。

柴油机工作原理

2、四冲柴油机的工作原理

柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。

1、进气冲程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K,比汽油机低。

进气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。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进气阀打开。 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。

2、压缩冲程

由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16~22)。压缩终点的压力为3 000~5 000kPa,压缩终点的温度为750~1 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

3、做功冲程

当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 000~9 000kPa,最高温度达1 800~2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。

4、 排气冲程

柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

因为柴油机的工作原理是自身压缩燃气,依靠燃烧产生动力,并且带动飞轮转动,为下一次做功储存能量,产生较多的废气污染,所以逐渐地越来越多的汽车改用汽油甚至新能源来代替柴油。

 

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