四衝程柴油機工作原理

2021-06-15 02:08:24 字數 6044 閱讀 7122

1樓:與你最初

四衝程柴油機的工作原理是:

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迴圈。活塞走四個過程才能完成一個工作迴圈的柴油機稱為四衝程柴油機。

進氣衝程:

進氣門開啟、排氣門關閉,活塞在曲軸、連桿的帶動下,從上止點向下止點運動,把新鮮空氣吸進氣缸,活塞到達下止點,進氣衝程結束。

壓縮衝程:

進排氣門關閉,活塞在曲軸、連桿的帶動下,從下止點向上止點運動,吸進氣缸的空氣被壓縮成高溫、高壓氣體,活塞到達上止點時,壓縮衝程結束。

做功衝程:

壓縮衝程結束後,(進排氣門仍處於關閉狀態)噴油器將燃油噴進氣缸,在高溫、高壓氣體的作用下,燃油被壓燃,氣缸內產生巨大的能量,推動活塞從上止點向下止點運動,曲軸飛輪組儲存和輸出能量,活塞到達下止點時,做功衝程結束。

排氣衝程:

進氣門關閉,排氣門開啟,活塞在曲軸、連桿的帶動下,從下止點向上止點運動,將氣缸內燃燒後的廢氣排出,活塞到達上止點時,排氣衝程結束。在進氣、壓縮、做功、排氣四個衝程中,只有做功衝程產生能量,其他三個衝程都是靠曲軸、飛輪的慣性完成的。

拓展資料:

發動機是汽車的動力源。汽車發動機大多是熱能動力裝置,簡稱熱力機。熱力機是藉助工質的狀態變化將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能。

發動機為汽車提供動力。發動機還廣泛應用於交通運輸機械、農業機械、工程機械和發電機組等各個方面。發動機種類繁多,其中四衝程發動機是最常見的一種分類。

四衝程發動機屬於往復活塞式內燃機,根據所用燃料種類的不同,分為汽油機、柴油機和氣體燃料發動機三類。以汽油或柴油為燃料的活塞式內燃機分別稱作汽油機或柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內燃機稱作氣體燃料發動機。

汽油和柴油都是石油製品,是汽車發動機的傳統燃料。非石油燃料稱作代用燃料。燃用代用燃料的發動機稱作代用燃料發動機,如乙醇發動機、氫氣發動機、甲醇發動機等。

發動機是汽車的動力源。汽車發動機大多是熱能動力裝置,簡稱熱力機。熱力機是藉助工質的狀態變化將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能。

往復活塞式內燃機所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由於汽油和柴油具有不同的性質,因而在發動機的工作原理和結構上有差異。

2023年德國工程師狄塞爾(rudolfdiesel)發明了壓燃式發動機(即柴油機),實現了內燃機歷史上的第二次重大突破。由於採用高壓縮比和膨脹比,熱效率比當時其他發動機又提高了1倍。2023年,德國人汪克爾(f.

ankel)發明了轉子式發動機,使發動機轉速有較大幅度的提高。2023年,德國nsu公司首次將轉子式發動機安裝在轎車上。

2023年,瑞士人布希(a.buchi)提出了廢氣渦輪增壓理論,利用發動機排出的廢氣能量來驅動壓氣機,給發動機增壓。50年代後,廢氣渦輪增壓技術開始在車用內燃機上逐漸得到應用,使發動機效能有很大提高,成為內燃機發展史上的第三次重大突破。

2023年德國博世(bosch)公司首次推出由電子計算機控制的汽油噴射系統(electronicfuelinjection,efi),開創了電控技術在汽車發動機上應用的歷史。經過30年的發展,以電子計算機為核心的發動機管理系統(enginemanagementsystem,ems)已逐漸成為汽車、特別是轎車發動機上的標準配置。由於電控技術的應用,發動機的汙染物排放、噪聲和燃油消耗大幅度地降低,改善了動力效能,成為內燃機發展史上第四次重大突破。

按發動機在一個工作迴圈期間活塞往復運動的行程數,分為四衝程和二衝程發動機。在一個工作迴圈中活塞往復四個行程的內燃機稱作四衝程往復活塞式內燃機,而活塞往復兩個行程完成一個工作迴圈的則稱作二衝程往復活塞式內燃機。

2樓:earth青青

四衝程柴油機的工作原理:

發動機每個工作迴圈是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成,而四衝程發動機要完成一個工作迴圈,活塞在氣缸內需要往返4個行程(即曲軸轉2轉)。

一、進氣行程

進入汽缸的工質是純空氣。由於柴油機進氣系統阻力較小,進氣終點壓力pa=(0.85~0.95)p0,比汽油機高。進氣終點溫度ta=300~340k,比汽油機低。

二、壓縮行程

由於壓縮的工質是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16~22)。壓縮終點的壓力為3000~5000kpa,壓縮終點的溫度為750~1000k,大大超過柴油的自燃溫度(約520k)。

三、做功行程

當壓縮行程接近終了時,在高壓油泵作用下,將柴油以10mpa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時間內與空氣混合後立即自行發火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升,最高達5000~9000kpa,最高溫度達1800~2000k。由於柴油機是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機為壓燃式發動機。

四、排氣行程

柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般tr=700~900k。對於單缸發動機來說,其轉速不均勻,發動機工作不平穩,振動大。

這是因為四個行程中只有一個行程是做功的,其他三個行程是消耗動力為做功做準備的行程。為了解決這個問題,飛輪必須具有足夠大的轉動慣量,這樣又會導致整個發動機質量和尺寸增加。採用多缸發動機可以彌補上述不足。

現代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發動機。

由此可見,四衝程柴油機在一個工作迴圈的四個活塞衝程中,只有一個行程是做功的,其餘三個行程是作功的輔助行程。

拓展資料:

四衝程發動機又分為四衝程汽油機和四衝程柴油機,兩者的主要區別是點火方式不同。汽油機是火花塞點火,而柴油機是壓燃。

發動機是汽車的動力源。汽車發動機大多是熱能動力裝置,簡稱熱力機。熱力機是藉助工質的狀態變化將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能。

發動機為汽車提供動力。發動機還廣泛應用於交通運輸機械、農業機械、工程機械和發電機組等各個方面。發動機種類繁多,其中四衝程發動機是最常見的一種。

四衝程發動機屬於往復活塞式內燃機,根據所用燃料種類的不同,分為汽油機、柴油機和氣體燃料發動機三類。以汽油或柴油為燃料的活塞式內燃機分別稱作汽油機或柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內燃機稱作氣體燃料發動機。

汽油和柴油都是石油製品,是汽車發動機的傳統燃料。非石油燃料稱作代用燃料。燃用代用燃料的發動機稱作代用燃料發動機,如乙醇發動機、氫氣發動機、甲醇發動機等。

3樓:成功是一種模式

四衝程柴油機和汽油機一樣,每個工作迴圈也是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由於柴油機以柴油作燃料,與汽油相比,柴油自燃溫度低、豁度大不易蒸發,因而柴油機採用壓縮終點自燃著火,其工作過程及系統結構與汽油機有所不同,如圖所示。

進氣行程

進入汽缸的工質是純空氣。由於柴油機進氣系統阻力較小,進氣終點壓力pa=(0.85-0.95)p0。比汽油機高。進氣終點溫度ta = 300-340k ,比汽油機低。

壓縮行程

由於壓縮的工質是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為£=16一22 )。壓縮終點的壓力為3000-50001kpa ,壓縮終點的溫度為750-1000k ,大大超過柴油的自燃溫度(約52ok )。

做功行程

當壓縮行程接近終了時,在高壓油泵作用下,將柴油以10mpa 左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時間內與空氣混合後立即自行發火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升,最高達5000-9000kpa ,最高溫度達1800-2000k 。由於柴油機是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機為壓燃式發動機。

排氣行程

柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般tr = 700-900k 。對於單缸發動機來說,其轉速不均勻,發動機工作不平穩,振動大。

這是因為四個行程中只有一個行程是做功的,其他三個行程是消耗動力為做功做準備的行程。為了解決這個問題,飛輪必須具有足夠大的轉動慣量,這樣又會導致整個發動機質量和尺寸增加。採用多缸發動機可以彌補上述不足。

現代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發動機。

4樓:小海愛科學

四衝程柴油機的工作原理:

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迴圈。活塞走四個過程才能完成一個工作迴圈的柴油機

稱為四衝程柴油機。

一. 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

傳動機構使進氣氣閥開啟。

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,橫座標表示氣缸容積vh(或活塞的衝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。

二.壓縮衝程

第二衝程——壓縮。壓縮時活塞從下止點間上止點運動,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,壓縮終點的壓力和溼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。

柴油的自然溫度約為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然燒壓力,迫使活塞向下運動。

三. 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,並通過連稈使曲軸轉動,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,排氣閥開啟時結束。

在動畫中,工作衝程的壓力變化這條線上升部分表示燃料在氣缸內燃燒時壓力的急劇升高,最高點表示最高燃燒壓力pz,此點的壓力和溫度為:

pz=6~15mpa, tz=1800~2200k

最高燃燒壓力與壓縮終點壓力之比(pz/pc),稱為燃燒時的壓力升高比, 用λ表示。根據柴油機型別的不同,在最大功牢時λ值的範圍如下:λ=pz/pc=1.2~2.5。

四. 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,為下一個迴圈的進氣作準備。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開啟了。

排氣閥一開啟,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。

在動畫中,排氣衝程曲線表示在排氣過程中,缸內的氣體壓力幾乎是不變的,但比大氣壓力稍高一些。

排氣衝程終點的壓力pr約為0.105~0.115mpa,殘餘廢氣的溫度pr約為850~960k。

由於進、排氣閥都是早開晚關的;所以在排氣衝程之末和進氣衝程之初,活塞處於上止點附近時,有一段時間進、排氣閥同時開起,這段時間用曲軸轉角來表示,稱為氣閥重迭角。

排氣衝程結束之後,又開始了進氣衝程,於是整個工作迴圈就依照上述過程重複進行。

由於這種柴油機的工作迴圈由四個活塞衝程即曲軸旋轉兩轉完成的,故稱四衝程柴油機。

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