四沖程柴油機(jī)的工作原理
在熱力過(guò)程中，只有在“工質(zhì)”膨脹過(guò)程才具有做功能力，而我們要求發(fā)動(dòng)機(jī)能連續(xù)不斷地產(chǎn)生機(jī)械功，就必須使工質(zhì)反復(fù)進(jìn)行膨脹。因此，必須設(shè)法使工質(zhì)重新恢復(fù)到初始狀態(tài)，然后，再進(jìn)行膨脹。因此，柴油機(jī)必須經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣四個(gè)熱力過(guò)程之后，才能恢復(fù)到起始狀態(tài)，使柴油機(jī)連續(xù)不斷地產(chǎn)生機(jī)械功，故上述四個(gè)熱力過(guò)程稱為一個(gè)工作循環(huán)。若柴油機(jī)活塞走完四個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)，稱該機(jī)為四沖程柴油機(jī)。如果活塞走完二個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱為二沖程柴油機(jī)。目前，柴油發(fā)電機(jī)組配置的柴油機(jī)都是四沖程機(jī)。
1、進(jìn)氣沖程
進(jìn)氣沖程的目的是吸入新鮮空氣，為燃料燃燒作好準(zhǔn)備。要實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣，缸內(nèi)與缸外要形成壓差。 因此，此沖程排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，活塞上方的氣缸內(nèi)的容積逐漸擴(kuò)大，壓力降低，缸內(nèi)氣體壓力低于大氣壓力約 68~93kPa。在大氣壓力的作用下，新鮮空氣經(jīng)進(jìn)氣門被吸入氣缸，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，進(jìn)氣沖程結(jié)束。
2、壓縮沖程
壓縮沖程的目的是提高氣缸內(nèi)空氣的壓力和溫度，為燃料燃燒創(chuàng)造條件。由于進(jìn)、排氣門都已關(guān)閉，氣缸內(nèi)的空氣被壓縮，壓力和溫度亦隨之升高，其升高的程度，取決于被壓縮的程度，不同的柴油機(jī)略有不同。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)空氣壓力達(dá)（3000~5000）kPa ，溫度達(dá) 500~700℃， 遠(yuǎn)超過(guò)柴油的自燃溫度。
3、膨脹(做功)沖程
當(dāng)活塞上行將終了時(shí),噴油器開始將柴油噴入氣缸，與空氣混合成可燃混合氣，并立即自燃，此時(shí)， 氣缸內(nèi)的壓力迅速上升到約 6000~9000kPa，溫度高達(dá)（1800~2200）℃。在高溫、高壓氣體的推 力作用下，活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而做功。隨著氣體膨脹活塞下行其壓力逐漸降低，直到 排氣門被打開為止。
4、排氣沖程
排氣沖程的目的是清除缸內(nèi)的廢氣。做功沖程結(jié)束后，缸內(nèi)的燃?xì)庖殉蔀閺U氣，其溫度下降到（800~900）℃，壓力下降到（294~392）kPa。此時(shí)，排氣門打開，進(jìn)氣門仍關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn) 向上止點(diǎn)移動(dòng)，在缸內(nèi)殘存壓力和活塞推力的作用下，廢氣被排出缸外。當(dāng)活塞又到上止點(diǎn)時(shí)，排氣 過(guò)程結(jié)束。排氣過(guò)程結(jié)束后，排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門又打開，重復(fù)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，周而復(fù)始不斷對(duì)外 做功。
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