柴油发动机的工作原理简介
3页1、柴油发动机工作原理将一种能量转变为机械能的机器,叫做发动机。各种发动机按照能源不同, 可分为:风力发动机(简称风力机) ;水力发动机(简称水力机) ;热力发动机 (简称热机)等。把燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的发动机统称做热机, 如蒸汽机、柴油机等。根据燃料进行燃烧过程所处的地点不同,热机可分为外 燃机和内燃机两大类。 燃料在发动机外部进行燃烧的热机,叫做外燃机。如 蒸汽机(往复式) 、汽轮机(回转式)等。 燃料直接在发动机内部进行燃烧的 热机叫做内燃机。如柴油机、汽油机、天然气机等。 内燃机就是利用燃料燃烧后产生的热能来做功的。柴油发动机是一种内燃 机,它是柴油在发动机汽缸内燃烧,产生高温高压气体,经过活塞连杆和和曲 轴机构转化为机械动力。 一、活塞式内燃机工作原理 把柱塞装在一个一端封闭的圆筒内,柱塞顶面与圆筒内壁构成一个封闭空 间,如果用一个推杆将柱塞和一个轮子连接起来,则柱塞移动时,便通过推杆 推动轮子旋转,从而把空气所得到的热能转化为推动轮子旋转的机械能。 内 燃机的工作过程,就是按照一定的规律,不断地将燃料和空气送入气缸,并在 气缸内着火燃烧,放出热能。燃气在吸收热能后
2、产生高温高压,推动着活塞作 功,将热能转化为机械能。 它是由一个独立的发动机所构成。工作时燃料和空 气直接送到发动机的气缸内部进行燃烧,放出热能,形成高温、高压的燃气, 推动活塞移动。然后通过曲柄连杆机构对外输出机械能。 1.气缸体 2.喷油器 3. 进气门 4.排气门 5.活塞 6.连杆 7.曲轴 二、内燃机的机械传动机构 在往复式内燃机中,曲柄连杆机构的作用是将活塞的往复直线运动变成曲 轴的旋转运动,以实现热能和机械能的相互转变。 它是由活塞 1、连杆 3 和曲 轴 4 等构成。 活塞只能沿气缸直线往复运动。曲轴是由两个中心线在一直线上 的轴所构成。其中一个轴安置在机体中心孔内,称做主轴。主轴只能在机体座 孔内绕本身中心线转动。另一轴通过曲柄与主轴连接在一起,称做连杆轴。它 绕着主轴进行旋转。连杆为两端带有孔的一直杆,一端与活塞相连;另一端与 连杆轴相连,它随着活塞移动和曲轴旋转而进行摆动。 当活塞往复运动时, 通过连杆推动曲轴绕主轴中心产生旋转运动。活塞移动与曲轴转动是相互牵连 在一起的。因此,活塞移动位置与曲轴转动位置是相对应的。 三、单缸四冲程柴油机工作原理 活塞连续运行四个
3、冲程(即曲轴旋转两周)的过程中,完成一个工作循环 (进气压缩燃烧膨胀排气)的柴油机,叫做四冲程柴油机。 为了更清楚地表示出气缸内气体压力随容积的变化情况,图 1-6-5 绘出了单缸 四冲程柴油机的示功图。图中横座标表示气缸容积,从座标表示气缸的绝对压 力。图中的水平虚线,表示绝对压力为大气压(亦即 1 公斤/厘米 2) 。Vc、Vh 分别表示燃烧室容积与气缸工作容积。 下面对照单缸四冲程柴油机工作过程示 意图和示功图,来说明它的工作过程 9 指非增压柴油机) 。 第一冲程进气过程活塞从上死点移动到下死点。这时进气门打开,排 气门关闭。 进气过程开始时,活塞位于死点位置。气缸内(燃烧室)残留着上 次循环未排净的残余废气(图中以小十字符号表示) 。它的压力稍高于大气压力, 约为 1.11.2 公斤/厘米。 当曲轴旋转时,通过连杆带动活塞向下移动,同时进气门打开。随着活塞下移,气缸内部容积增大,压力随之减小,当压力低于大 气压力时,外部新鲜空气开始被吸入气缸。直到活塞移动到死点位置,气缸内 充满了新鲜空气。 在新鲜空气进入气缸的过程中,由于受空气滤清器、进气 管、进气门等阻力的影响,使进气终
4、了时气缸内的气体压力略低于大气压,约 为 0.80.9 公斤/厘米 2,又因空气从高温的残余废气和燃烧室壁吸收热量,故 温度可达 3550。 应当指出,实际柴油机进气门都是在活塞位于死点前提前 打开,并且延迟到下死点后才关闭。原因是:若进气过程开始活塞下移时,进 气门刚开始打开而不能立即开足,便造成气缸内产生部分真空,使活塞下行时 产生较大的阻力。因此进气门要提前在上死点前便打开,则活塞开始由上死点 下行时,进气门已开到最大位置,保证空气顺利进入气缸,从而减小活塞的下 行阻力。进气过程中,空气沿进气管被吸入气缸时,气流产生惯性作用,若使 气门推迟到下死点后关闭,虽然活塞已开始上行,仍可以充分利用气流的流动 惯性,使一部分新鲜空气进入气缸,以保证吸入更多的空气。由于进气门早开 迟关,所以实际柴油机的进气过程都大于 180曲轴转角,一般为220240。 第二冲程压缩过程活塞由下死点移动到上死点,在这期间,进、排气 门全部关闭。 压缩过程开始时,活塞位于下死点。曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转,通 过连杆推动活塞向上移动。气缸内容积逐渐减小,新鲜空气被压缩,压力和温 度随着升高。 为了实现高温气
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