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循環。活塞走四個過程才能完成一個工作循環的柴油機稱為四衝程柴油機。
基本介紹
- 中文名：柴油發動機
- 外文名： diesel engine
簡介,進氣衝程,壓縮衝程,燃燒膨脹衝程,排氣衝程,
簡介
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循環。活塞走四個過程才能完成一個工作循環的柴油機稱為四衝程柴油機。
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打開。 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。圖中縱坐標表示氣體壓力P，橫坐標表示氣缸容積Vh(或活塞的沖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。
壓縮衝程
第二衝程——壓縮。壓縮時活塞從下止點向上止點運動，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，壓縮終點的壓力和濕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。
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，並通過連桿使曲軸轉動，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，排氣閥打開時結束。
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，為下一個循環的進氣作準備。
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打開了。
排氣閥一打開，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。
