柴油机的工作原理工作原理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2011-10-07 23:43 标签： 柴油机的工作原理
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四冲程柴油机工作原理
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发动机工作原理
作者：吴泽辉
来源：本站原创
时间： 21:06:08
内容简介：现在车用发动机按所有燃料可分为汽油机和柴油机；按工作循环可分为二冲程和四冲程；按运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式。本文将通俗易懂、图文并茂的向读者展示汽车发动机的工作原理
配套PPT和视频：四冲程发动机工作原理
　　发动机按运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式。现在汽车广泛应用的发动机是往复活塞式发动机，它利用一个称为曲柄连杆机构的装置，实现活塞的往复直线运动和曲轴旋转运动的转换。无论是柴油机或汽油机、二冲程或四冲程发动机，曲柄连杆机构是发动机工作的基础。
单缸汽油机结构图：从中可以看到活塞、连杆和曲轴
　　和往复活塞式发动机不同的是一种旋转活塞式发动机，在1954年，由汪克尔发明，采用三角转子旋转驱动方式代替传统往复式活塞驱动发动机，被称为转子发动机。
三角形活塞转子发动机图：从图中可以看到三角形活塞（也称为转子）
　　但是转子式发动机有初期面临主要问题：如何提高发动机的耐久性、如何润滑三角转子减少缸壁的磨损和如何保证气缸的密封性能。所以各大汽车厂家纷纷退出了转子发动机的研发。现在只有马自达坚守着马自达发动机的研发和应用，转子发动机一直以来都是Mazda的精神领袖。面临着环保新时代的降临，转子发动机的发展究竟又何去何从呢？
　　要了解往复活塞式发动机工作原理，需要了解几个重要的概念：上止点、下止点、气缸、燃烧室、压缩比和冲程。因为活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞处于气缸的最高点位置时称为上止点，相反处于最低点位置时称为下止点。活塞从上止点到下止点称为一个冲程，相同的道理，活塞从下止点到上止点也称为一个冲程，一个冲程曲轴转动半圈180度。
活塞上止点、下止点、燃烧室容积图&
　　压缩比是一个重要的概念，当活塞处于下止点时，活塞上部的气缸空间内充入气体，当活塞上行至上止点时，活塞上部的空间称为燃烧室，即活塞上行最终将气体压入燃烧室，燃烧室相对越小，压缩比越大，最终压缩结束后气体的压力和温度越高。
　　无论是汽油机、柴油机、二冲程或四冲程、往复活塞式或旋转活塞式发动机，均采用的是奥托循环式发动机，在工作中可燃气体要经过进气、压缩、作功和排气四个过程，注意在这里是过程而不是冲程。完成这四个过程称为一个工作循环。对于四冲程发动机，完成进气、压缩、作功和排气这一工作循环需要四个冲程，曲轴要转两圈，所以得名四冲程发动机。对于二冲程发动机，完成进气、压缩、作功和排气这一工作循环需要两个冲程，曲轴要转一圈，所以得名二冲程发动机。转子发动机活塞转子在运动过程中也在完成着进气、压缩、作功和排气这一工作循环。
四冲程汽油机工作循环原理图：从左至右为进气、压缩、作功和排气四个冲程
　　先来谈谈四冲程发动机工作原理，这里包括了汽油机和柴油机
　　1 　进气冲程：
　　曲轴带动活塞由上止点向下止点运动，此时进气门要打开、而排气门处于关闭状态，因为活塞的下行在进气管形成一定的真空负压，所以气体被吸入气缸。柴油机和汽油机的区别在于：汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气，柴油机吸入气缸的是纯空气。汽油机的供油系统在提前在进气管将一定比例的汽油和空气混合好。当活塞到达下止点，进气冲程结束。
　　2 　压缩冲程：
　　压缩时曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，此时进气门和排气门均被关闭，气缸内混合气（汽油机）或空气（柴油机）被压缩，压力和温度升高，至活塞到达上止点，&压缩冲程结束。
　　在前面提到压缩比，因为汽油机和柴油机的压缩比不同，汽油机达8－12，而柴油机可达15－22，所以压缩结束对于气缸的压力和温度，柴油机要明显高于汽油机。
　　3 　作功冲程：
　　在作功时，气缸气体需要燃烧膨胀，推动活塞下行输出动力，但是柴油机和汽油机在供油和着火方式有着明显的不同：对于汽油机，气缸内已是汽油和空气的混合气，在压缩冲程即将结束，活塞到达上止点前的某一刻，需要点火系统提供的高压电作用于火花塞，火花塞跳火，点燃气缸的混合气，因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点，同时混合气迅速燃烧膨胀作功，推动活塞下行。
　　对于柴油机，先前进气时吸入气缸的空气，所以在压缩冲程即将结束，活塞到达上止点前的某一刻，需要供油提供的高压柴油喷入燃烧室并迅速的形成混合气，因为气缸的高温达到柴油的自燃温度，混合气自行点火。
　　所以称汽油机为点燃式，而柴油机是压燃式。
　　4 　排气冲程：
　　排气冲程汽油机和柴油机相似：曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出。排气结束，活塞处于上止点，进行下一个进气、压缩、作功和排气的工作循环。
&　　为了保证发动机的正常工作，需要各个机构和系统的良好配合：
&发动机总体结图（点击图片可打开更清的放大图片）
&　　重要的两个机构是曲柄连杆机构和配气机构：
曲柄连杆机构结构图（点击可以放大图片）
配气机构结构图（点击可以放大图片）
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