1.2.2 柴油机工作原理在线视频

大家好

上节课我们简单介绍了

柴油机的总体构造

那么柴油机是怎样进行工作的呢

这就是我们本节课

将要共同学习的内容

柴油机的工作原理

我们首先以单缸柴油机为例

介绍四冲程柴油机的

工作原理

我们知道

活塞由上止点到下止点

或由下止点到上止点之间的

一次运动过程

称为一个冲程

那么四冲程柴油机的工作过程

就是由

上下各两次的4个冲程组成

它们依次是

进气冲程

压缩冲程

做功冲程和排气冲程

第一个冲程是进气冲程

进气冲程开始时

活塞位于上止点位置

进气门打开

排气门关闭

活塞在曲轴的带动下

从上止点向下止点运动

随着活塞的逐渐下移

外界的新鲜空气

通过打开的进气门

被吸入到气缸内

当活塞移动到下止点时

气缸里已经充满了新鲜空气

完成了进气任务

然后进气门关闭

进入下一个冲程

压缩冲程

压缩冲程过程中

进排气门均关闭

活塞在曲轴带动下

由下止点向上止点运动

进气门排气门关闭

使得气缸内气体受到强烈压缩

气体压力和温度都随之升高

当活塞上行至上止点时

也就是压缩终了时

气缸内气体温度约为

500到700摄氏度

压力约为1.7到3.1兆帕

从而为可燃混合气的形成和燃烧

提供了有利条件

紧接着压缩冲程的

是做功冲程

做功冲程也称为燃烧膨胀冲程

主要作用是

实现热能与机械能的转换

对外输出功力

做功冲程过程中

进排气门同样均处于关闭状态

做功冲程开始时

喷油器的喷孔

啪的一下打开

柴油以高压雾状喷入燃烧室

由于柴油的着火温度

约为300到400摄氏度

因此

遇到高温的压缩空气

燃油就会自行着火燃烧

燃烧在很短的时间内迅速完成

释放出大量的热能

气缸内气体分子吸收热能后

表现出气体压力

和温度的急剧升高

这种高压气体

就在气缸内推动活塞

迅速向下移动

通过连杆带动曲轴旋转

对外输出功力

随着活塞下移

气缸容积逐渐增大

气体压力随之逐渐减小

当活塞被推到下止点

即膨胀终了时

气体的压力约为0.3到0.4兆帕

温度约为600到900摄氏度

做功冲程结束后

气缸内充满着

柴油燃烧膨胀后的废气

为了实现下一次的工作循环

必须将气缸内的废气

排出到气缸外

从而为下一次的进气冲程准备空间

那么 这就是最后一个冲程

排气冲程

排气冲程开始时

活塞位于下止点

排气门打开

废气依靠自身的压力

和活塞向上的推力

将废气排出到气缸外面

至此

单缸四冲程柴油机

经历了活塞上下往复两次的

四个冲程

完成了由进气

压缩

做功排气四个工作过程

所组成的一个工作循环

那么 排气冲程结束后

曲轴依靠惯性作用仍然继续运转

上述各过程又重复进行

如此周而复始的完成

一个又一个的工作循环

从而使柴油机

始终持续不断的运转

对外输出功力

通过前面的分析

我们对四冲程柴油机的

工作过程

总结如下

一

若以工质为研究对象

则柴油机的一个工作循环

分为进气

压缩

做功和排气四个过程

实现热能向机械能的转换

第二

活塞在上下止点之间的

一次直线运动

对应曲轴旋转半圈

也就是180度曲轴转角

一个工作循环中

活塞从上止点到下止点

以及从下止点到上止点

做往复直线运动共四次

对应曲轴旋转两圈

第三

一个工作循环中

进排气门各打开关闭一次

喷油器喷油一次

好

这就是我们介绍的

四冲程柴油机的工作原理

我们不难发现

四冲程柴油机

完成一个工作循环做一次功

需要曲轴旋转两圈

那有没有办法

让柴油机每转一圈就做一次功呢

如果能实现的话

柴油机的运转是不是就更为平稳呢

曲轴旋转一圈

对应活塞上下往复运动1次

完成一个工作循环的柴油机

我们称它为二冲程柴油机

那么二冲程柴油机

又是怎样进行工作的呢

在结构上

二冲程柴油机增加了一个扫气泵

并用安装在气缸中部的气口

来代替四冲程柴油机中的进气门

进气门的开启 关闭

均靠活塞移动位置的变化

来进行控制

排气门和喷油器

仍然安装在气缸盖上

它的进气过程

不像四冲程柴油机那样

在外界大气压力下

依靠活塞运动直接吸入

而是必须通过压气机构

将新鲜空气提高压力

然后压入气缸内

首先是第一冲程

活塞从下止点向上止点移动

此时

扫气孔和排气门都打开

新鲜空气

通过扫气泵提高压力后

从扫气孔压入气缸

并将上次循环所残留的废气

从排气门赶出去

这个过程称为扫气过程

或叫换气过程

当活塞顶部越过气口上沿

一个较小距离时

排气门关闭

扫气过程结束

此后

活塞继续上移

封闭在气缸内的新鲜空气

和少量未排净的废气被压缩

直到活塞移动到上止点

完成压缩过程

第一冲程结束

然后是第二冲程

在活塞上移到上止点附近时

柴油在高压下喷入燃烧室内

当柴油遇到温度超过

其燃点的压缩空气的时候

便会自行着火燃烧

从而使气缸内的气体温度

和压力急剧升高

在高温高压燃气的推动下

活塞从上止点被推动

向下止点运动

通过连杆带动曲轴旋转

对外输出功力

当活塞顶部下移到

即将不能封闭气口的位置时

排气门打开

换气过程开始

直到下一个冲程中

活塞封闭气口时结束

如此周而复始

使柴油机连续进行工作

这就是二冲程柴油机的工作原理

好

下面我们对四冲程柴油机

和二冲程柴油机的工作原理

进行下比较

第一

当排量

转速和压缩比均相同时

二冲程柴油机的功率

比相应四冲程柴油机

增加百分之五十到百分之八十

第二

二冲程柴油机运转较平稳

飞轮尺寸可以减小

结构较紧凑

轻巧

三

二冲程柴油机气缸热负荷较大

喷油器喷孔易堵塞

有时活塞易拉缸

同时机油易上窜

四

二冲程柴油机

在大型船用

低中速大功率柴油机中

应用较多

在中小型工程机械

农用动力上也有一定应用

本节课的内容到此结束

谢谢大家