柴油機(jī)工作原理是什么 柴油機(jī)工作原理 單缸往復(fù)活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)主要由排氣門、進(jìn)氣門、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接。活塞在氣缸內(nèi)作一上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣，在氣缸蓋上下設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門。 (1)基本名聞術(shù)語 ①上止點(diǎn)：活塞離曲軸中心 距離的位置。 ②下止點(diǎn)：活塞離曲軸中心小距離的位置。 ③活塞行程(沖程)：上止點(diǎn)與下止點(diǎn)間的距離，用符號(hào)S表示，單位為mm。 ④曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離，用符號(hào)r表示，單位為mm?；钊谐蘏等于曲柄半徑r的兩倍。 ⑤氣缸工作容積在：一個(gè)氣缸中，活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣缸容積。用符號(hào)Vh表示，単位為L。 ⑥柴油機(jī)排量：柴油機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機(jī)排量，用VH表示。 柴油機(jī)排量表示柴油機(jī)的做功能力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油機(jī)排量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。 ⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Vc表示。 氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。 ⑨壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。用符號(hào)ε表示。 壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數(shù)，也表明氣體被壓縮的程度，通常柴油機(jī)的壓縮比ε=12～22。壓縮比越大，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油機(jī)的效率也越高。 ⑩工作循環(huán)：柴油機(jī)中熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，是通過活塞在氣缸內(nèi)工作，連續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過程來完成的。每進(jìn)行這樣一個(gè)過程稱為一個(gè)工作循環(huán)。如柴油機(jī)活塞走完四個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱該機(jī)為四沖程柴油機(jī)如活塞走完兩個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱改機(jī)為二沖程柴油機(jī)。 (2)四沖程柴油機(jī)工作原理 ①進(jìn)氣過程 活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。由于活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78～91kPa)，溫度為320～340K. ②壓縮過程 活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)3～5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。 ③做功過程 所示]在壓縮過程即將終了時(shí)，噴油器將柴油以細(xì)小的油雰噴入氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)著火燃燒，放出大量的熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的 壓力可達(dá)6～9MPa， 溫度可達(dá)1800～2000K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時(shí)間，所以雖然活塞開始下移，但此時(shí)還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結(jié)束時(shí)，壓力約為0.2～0.5MPa。 ④排氣過程 做功過程結(jié)末后，排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉?；钊谇S的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。 活塞經(jīng)過上述四個(gè)連續(xù)過程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣過程結(jié)束后，柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)過程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行個(gè)又一個(gè)的工作循環(huán)，使柴油機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來，并帶動(dòng)工作機(jī)械做功。 (3)二沖程柴油機(jī)工作原理 二沖程柴油機(jī)無進(jìn)氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進(jìn)氣孔，由活塞的上下運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)氣孔的開、閉，氣缸蓋上設(shè)有排氣門?？諝庥蓲邭獗锰岣邏毫σ院?，經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，完成進(jìn)氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。 ① 行程 行程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣孔和排氣門均打開，新鮮空氣山掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中，并把氣缸中的殘余廢氣從排氣門掃除。這種進(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)行的過程稱為“掃氣過程”。活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞越過進(jìn)氣孔后，進(jìn)氣孔破活塞關(guān)閉的同時(shí)配氣機(jī)構(gòu)也使排氣門關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮，一直進(jìn)行到上止點(diǎn)。 ②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程?；钊咏现裹c(diǎn)時(shí)，噴油器開始噴油，被噴油器噴成的雰狀柴油與高溫壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。由于燃?xì)鈮毫Φ淖饔?，推?dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。當(dāng)活塞下行至某一時(shí)刻時(shí)排氣門打開，做功后的廢氣由排氣門排出?；钊^續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開始“掃氣過程”?；钊恢边\(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，完成第二個(gè)工作行程。 (4)二沖程與四沖程柴油機(jī)的比較 與四沖程柴油機(jī)比較，二沖程柴油機(jī)有以下主要特點(diǎn)。公明發(fā)電機(jī) ①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功過程，因此，當(dāng)二沖程柴油機(jī)工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機(jī)相同時(shí)，在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機(jī)功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，二沖程柴油機(jī)廢氣排除不徹底，并且換氣過程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程柴油機(jī)的功率約為四沖程柴油機(jī)的1.5～1.7倍。 ②二沖程柴油機(jī)因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功行程，在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉(zhuǎn)矩均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 ③大多數(shù)二沖程柴油機(jī)部分或全部采用氣孔換氣，配氣機(jī)構(gòu)簡單。所以，二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，重量輕·使用維修方便。 ④換氣時(shí)間短，并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣，換氣效果相對(duì)較差。

柴油機(jī)為什么冒黑煙 柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程，目前還不完全清楚，一般認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷高時(shí)，噴入燃燒室的燃料增多，燃燒室中的溫度又較高，加上柴油機(jī)混合氣形成不均勻的特點(diǎn)，這樣就會(huì)造成燃燒室內(nèi)局部地區(qū)空氣不足的燃燒，燃料在高溫缺氧的情況下分解，聚合形成炭煙（炭黑）。 炭煙不是純粹的碳，而是一種聚合體，主要成分是碳（85%以上），但還含有少量的氧、氫和灰分，并且其成分隨柴油機(jī)的負(fù)荷不同而有所改變。將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察，可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μｍ左右。 柴油機(jī)中燃燒的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的，特別是在空間混合燃燒的柴油機(jī)中，高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴，造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)有利的條件，燃燒過程的高速攝影證實(shí)，在上止點(diǎn)附近都會(huì)出現(xiàn)大量的黑煙，但在一般情況下，炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒，使排氣無黑煙。 但是如果氣缸空氣不足，混合過程進(jìn)行緩慢，那么由于膨脹而使氣缸溫度下降，則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降，排溫升高，排氣冒黑煙，燃燒室表面積炭，并使負(fù)荷不能再行提高。 積炭還會(huì)引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機(jī)在長時(shí)間超負(fù)荷的狀態(tài)下工作。