柴油发动机 工作原理2
柴油发动机工作原理22011-06-0413:24
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。?xml:namespaceprefix=ons="urn:schemas-microsoft-
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三、单缸四冲程柴油机工作原理
活塞连续运行四个冲程(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
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示出气缸内气体压力随容积的变化情况，
图?xml:namespaceprefix=st1ns="urn:schemas-microsoft-
com:office:smarttags"/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1.1~1.2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。
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220?~240?
。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。
为了实现高温气体引燃柴油的目的，柴油机都具有较大的压缩比，使压缩终了时，气缸内气体温度比柴油的自燃温度高出200~300?，即500~750?(柴油的自燃温度约为200~300?)，而压力约炒30~50公斤/厘米2。
为了充分利用燃料燃烧所产生的热能，要求燃烧过程能够在活塞移动到上死点略后位置迅速完成，以使燃烧后的气体充分膨胀多做功，使柴油机效率提高。但是，由于燃料喷入气缸内时，必须经过一定的着火准备阶段，才能实现
燃烧(详见本
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第六章第二节)。因此，实际柴油机工作中，在压缩冲程结束前(约在上死点前10?~35?)，开始将燃料喷入气缸内。在示功图上，m点表示喷油开始时间。
第三冲程--燃烧膨胀过程活塞又从上死点移动到下死点。此时，进、排气门仍然都关闭着。喷入气缸内的燃料在高温空气中着火燃烧，产生大量热能，使气缸内的温度、压力急剧升高。高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆，带动曲轴转动。因为只有这一行程才实现热能转化为机械能，因此，通常把该行程叫做工作行程。
在燃烧与膨胀过程中，气缸内气体的最高温度可达1700~2000?，最高压力为60~90公斤/厘米2。随着活塞被推动着下移，气缸容积逐渐增大，气体随之逐渐减小数点。示功图的c-z-b线表示出这一过程中气缸容积与压力变化的情况。在这一曲线上，几乎垂直的
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