柴油機的工作原理!過程

2021-09-06 06:53:40 字數 5005 閱讀 8165

1樓:逍遙九少

柴油發動機的工作過程其實跟汽油發動機一樣的,每個工作迴圈也經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個衝程。

柴油機在進氣行程中

吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時,柴油經噴油泵將油壓提高到10mpa以上,通過噴油器噴入氣缸,在很短時間內與壓縮後的高溫空氣混合,形成可燃混合氣。由於柴油機壓縮比高(一般為16-22),所以壓縮終了時氣缸內空氣壓力可達3.

5-4.5mpa,同時溫度高達750-1000k(而汽油機在此時的混合氣壓力會為0.6-1.

2mpa,溫度達600-700k),大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸後,在很短時間內與空氣混合後便立即自行發火燃燒。氣缸內的氣壓急速上升到6-9mpa,溫度也升到2000-2500k。

在高壓氣體推動下,活塞向下運動並帶動曲軸旋轉而作功,廢氣同樣經排氣管排入大氣中。

普通柴油機的供油系統是由發動機凸輪軸驅動,藉助於高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發動機轉速的變化而變化,做不到各種轉速下的最佳供油量。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元(ecu)和一些管道壓力感測器組成,系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連,公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。工作時,高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管,高壓油泵、壓力感測器和ecu組成閉環工作,對公共供油管內的油壓實現精確控制,徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。其主要特點有以下三個方面:

1.噴油正時與燃油計量完全分開,噴油壓力和噴油過程由ecu適時控制;

2.可依據發動機工作狀況去調整各缸噴油壓力,噴油始點、持續時間,從而追求噴油的最佳控制點;

3.能實現很高的噴油壓力,並能實現柴油的預噴射。

2樓:硬幣小耗

工作原理:

柴油機用密閉的空間壓縮空氣產生 高熱,噴入霧化的柴油後燃燒膨脹,推動活塞作功,轉變為機械能。

補充:柴油機的4個工作衝程:

1、進氣衝程 :

進入汽缸的工質是純空氣。由於柴油機進氣系統阻力較小,進氣終點壓力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油機高。進氣終點溫度ta=300~340k,比汽油機低。

2、壓縮衝程:

由於壓縮的工質是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16~22)。壓縮終點的壓力為3 000~5 000kpa,壓縮終點的溫度為750~1 000k,大大超過柴油的自燃溫度(約520k)。

3、做功衝程 :

當壓縮衝程接近終了時,在高壓油泵作用下,將柴油以10mpa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時間內與空氣混合後立即自行發火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升,最高達5 000~9 000kpa,最高溫度達1 800~2 000k。由於柴油機是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機為壓燃式發動機。

4、排氣衝程:

柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般tr=700~900k。對於單缸發動機來說,其轉速不均勻,發動機工作不平穩,振動大。

這是因為四個衝程中只有一個衝程是做功的,其他三個衝程是消耗動力為做功做準備的衝程。為了解決這個問題,飛輪必須具有足夠大的轉動慣量,這樣又會導致整個發動機質量和尺寸增加。採用多缸發動機可以彌補上述不足。

現代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發動機。

3樓:匿名使用者

1、二衝程柴油機的工作原理

通過活塞的兩個衝程完成一個工作迴圈的柴油機稱為二衝程柴油機,油機完成一個工作迴圈曲軸只轉一圈,與四衝程柴油機相比,它提高了作功 能力,在具體結構及工作原理方面也存在較大差異。

二衝程柴油機與四衝程柴油機基本結構相同,主要差異在配氣機構方面。二衝

程柴油機沒有進氣閥,有的連排氣閥也沒有,而是在氣缸下部開設掃氣口及排氣口;

或設掃氣口與排氣閥機構。並專門設定一個由運動件帶動的掃氣泵及貯存壓力空氣

的掃氣箱,利用活塞與氣口的配合完成配氣,從而簡化了柴油機結構。

圖是二衝程柴油機工作原理圖。掃氣泵附設在柴油機的一側,它的

轉子由柴油機帶動。空氣從泵的吸入吸入,經壓縮後排出,儲存在具有較大容積的

掃氣箱中,並在其中保持一定的壓力。現以圖說明二衝程柴油機的工作

原理。燃燒膨脹及排氣衝程:

燃油在燃燒室內著火燃燒,生成高溫高壓燃氣。活塞在燃氣的推動下,由上止點

向下運動,對外作功。活塞下行直至排氣口開啟(此時曲柄在點位置,此時燃氣

膨脹作功結束,氣缸內大量廢氣靠自身高壓自由排氣,從排氣口排人到排氣管。

當氣缸內壓力降至接近掃氣壓力時(一般掃氣箱中的掃氣壓力為0

12,下行活塞把掃氣口3開啟(此時曲柄在點4的位置,掃氣空氣進入氣缸,

同時把氣缸內的廢氣經排氣口趕出氣缸。活塞執行到下止點,本衝程結束,但掃氣

過程一直持續到下一個衝程排氣口關閉(此時曲柄在點位置為止。

·4· 342 第三篇船舶柴油機檢修圖二衝程柴油機工作原理示意圖

掃氣及壓縮衝程:

活塞由下止點向上移動,活塞在遮住掃氣口之前,由掃氣泵供給儲存在掃氣箱

內的空氣,通過掃氣口進入氣缸,氣缸中的殘存廢氣被進入氣缸的空氣通過排氣口

掃出氣缸。活塞繼續上行,逐漸遮住掃氣口,當掃氣口完全關閉後(此時曲柄在點

位置,空氣停止充人,排氣還在進行,這階段稱為「過後排氣階段」。排氣口關閉時

(此時曲柄在點位置,氣缸中的空氣就開始被壓縮。當壓縮至上止點前點時,

噴油器將燃油噴人氣缸,與高溫高壓的空氣相混合,隨即在上止點附近發火,自行著

火燃燒。本衝程結束,並與前一衝程形成一個完整的工作迴圈。

二衝程柴油機示功圖見圖,其中,為噴油始點,為活塞上止點,為

燃燒終點。

二衝程柴油機與四衝程柴油機相比具有一些明顯優點,當然也存在本身固有的

缺點。2、四衝程柴油機的工作原理

柴油機的工作是由進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完成的,這四個過程構成了一個工作迴圈。活塞走四個過程才能完成一個工作迴圈的柴油機稱為四衝程柴油機。現對照上面的動畫了說明它的工作理原。

一. 進氣衝程

第一衝程——進氣,它的任務是使氣缸內充滿新鮮空氣。當進氣衝程開始時,活塞位於上止點,氣缸內的燃燒室中還留有一些廢氣。

當曲軸旋轉肘,連桿使活塞由上止點向下止點移動,同時,利用與曲軸相聯的傳動機構使進氣閥開啟。

隨著活塞的向下運動,氣缸內活塞上面的容積逐漸增大:造成氣缸內的空氣壓力低於進氣管內的壓力,因此外面空氣就不斷地充入氣缸。

進氣過程中氣缸內氣體壓力隨著氣缸的容積變化的情況如動畫所示。圖中縱座標表示氣體壓力p,橫座標表示氣缸容積vh(或活塞的衝s),這個圖形稱為示功圖。圖中的壓力曲線表示柴油機工作時,氣缸內氣體壓力的變化規律。

從土中我們可以看出進氣開始,由於存在殘餘廢氣,所以稍高於大氣壓力p0。在進氣過程中由於空氣通過進氣管和進氣閥時產生流動阻力,所以進氣衝程的氣體壓力低於大氣壓力,其值為0.085~0.

095mpa,在整個進氣過程中,氣缸內氣體壓力大致保持不變。

當活塞向下運動接近下止點時,衝進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,進氣閥在活塞過了下止點以後才關閉。雖然此時活塞上行,但由於氣流的慣性,氣體仍能充人氣缸。

二. 壓縮衝程

第二衝程——壓縮。壓縮時活塞從下止點間上止點運動,這個衝程的功用有二,一是提高空氣的溫度,為燃料自行發火作準備:二是為氣體膨脹作功創造條件。

當活塞上行,進氣閥關閉以後,氣缸內的空氣受到壓縮,隨著容積的不斷細小,空氣的壓力和溫度也就不斷升高,壓縮終點的壓力和溼度與空氣的壓縮程度有關,即與壓縮比有關,一般壓縮終點的壓力和溫度為: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火燃燒。

噴入氣缸的柴油,並不是立即發火的,而且經過物理化學變化之後才發火,這段時間大約有0.001~0.005秒,稱為發火延遲期。

因此,要在曲柄轉至上止點前10~35°曲柄轉角時開始將霧化的燃料噴入氣缸,並使曲柄在上止點後5~10°時,在燃燒室內達到最高燃燒壓力,迫使活塞向下運動。

三. 燃燒膨脹衝程

第三衝程——燃燒膨脹。在這個衝程開始時,大部分噴入燃燒室內的燃料都燃燒了。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動,並通過連稈使曲軸轉動,對外作功。

所以這一衝程又叫作功或工作衝程。

隨著活塞的下行,氣缸的容積增大,氣體的壓力下降,工作衝程在活塞行至下止點,排氣閥開啟時結束。

在動畫中,工作衝程的壓力變化這條線上升部分表示燃料在氣缸內燃燒時壓力的急劇升高,最高點表示最高燃燒壓力pz,此點的壓力和溫度為:

pz=6~15mpa, tz=1800~2200k

最高燃燒壓力與壓縮終點壓力之比(pz/pc),稱為燃燒時的壓力升高比, 用λ表示。根據柴油機型別的不同,在最大功牢時λ值的範圍如下:λ=pz/pc=1.2~2.5。

四. 排氣衝程

第四衝程——排氣。排氣衝程的功用是把膨脹後的廢氣排出去,以便充填新鮮空氣,為下一個迴圈的進氣作準備。當工作衝程活塞運動到下止點附近時,排氣閥開起,活塞在曲軸和連桿的帶動下,由下止點向上止點運動,並把廢氣排出氣缸外。

由於排氣系統存在著阻力,所以在排氣衝程開始時,氣缸內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動的阻力,排氣閥在下止點前就開啟了。排氣閥一開啟,具有一定壓力的氣體就立即衝出缸外,缸內壓力迅速下降,這樣當活塞向上運動時,氣缸內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乾淨,排氣閥在上止點以後才關閉。

在動畫中,排氣衝程曲線表示在排氣過程中,缸內的氣體壓力幾乎是不變的,但比大氣壓力稍高一些。排氣衝程終點的壓力pr約為0.105~0.

115mpa,殘餘廢氣的溫度pr約為850~960k。

由於進、排氣閥都是早開晚關的;所以在排氣衝程之末和進氣衝程之初,活塞處於上止點附近時,有一段時間進、排氣閥同時開起,這段時間用曲軸轉角來表示,稱為氣閥重迭角。

排氣衝程結束之後,又開始了進氣衝程,於是整個工作迴圈就依照上述過程重複進行。由於這種柴油機的工作迴圈由四個活塞衝程即曲軸旋轉兩轉完成的,故稱四衝程柴油機。

在四衝程柴油機的四個衝程中,只有第三衝程即工作衝強才產生動力對外作功,而其餘三個衝程都是消耗功的準備過程。為此在單缸柴油機上必須安裝飛輪,利用飛輪的轉動慣性,使曲軸在四個衝程中連續而均勻地運轉。

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