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186风冷柴油机 原理

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发表于 2018-9-2 13:18:20 |显示全部楼层
  柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的,每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。??柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPA以上,通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22),所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPA,同时温度高达750-1000K(而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPA,温度达600-700K),大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后,在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPA,温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功,废气同样经排气管排入大气中。??普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动,借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化,做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。
  ??共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元(ECU)和一些管道压力传感器组成,系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连,公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时,高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管,高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作,对公共供油管内的油压实现精确控制,彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面:
  ??1、喷油正时与燃油计量完全分开,喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。
  ??2、可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力,喷油始点、持续时间,从而追求喷油的最佳控制点。
  ??相比起汽油机,柴油机具有燃油消耗率低(平均比汽油机低30%),而且柴油价格较低,所以燃油经济性较好;同时柴油机的转速一般比汽油机来得低,扭距要比汽油机大,但其质量大、工作时噪音大,制造和维护费用高,同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展,柴油机的这些缺点正逐渐的被克服,现在的不是高级轿车都已经开始使用柴油发动机了。
  二冲程发动机:凡发动机曲轴每旋转一转,即活塞下下往复运动两个行程而完成一个工作循环的发动机。
  四冲程发动机:凡发动机曲轴每旋转两转,即活塞上下往复动动四个行程而完成一个工作循环的发动机。 cylchw 2009-09-20 14:33:55 1、二冲程柴油机的工作原理
  通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机,油机完成一个工作循环曲轴只转一圈,与四冲程柴油机相比,它提高了作功 能力,在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。
  程柴油机没有进气阀,有的连排气阀也没有,而是在气缸下部开设扫气口及排气口;
  或设扫气口与排气阀机构。并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气
  转子由柴油机带动。空气从泵的吸入吸入,经压缩后排出,储存在具有较大容积的
  同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。活塞运行到下止点,本冲程结束,但扫气
  内的空气,通过扫气口进入气缸,气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口
  扫出气缸。活塞继续上行,逐渐遮住扫气口,当扫气口完全关闭后(此时曲柄在点
  位置,空气停止充人,排气还在进行,这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭时
  喷油器将燃油喷人气缸,与高温高压的空气相混合,随即在上止点附近发火,自行着
  柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。
  第一冲程——进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
  当曲轴旋转肘,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。
  随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空气就不断地充入气缸。
  进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。图中纵坐标表示气体压力P,横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S),这个图形称为示功图。图中的压力曲线表示柴油机工作时,气缸内气体压力的变化规律。从土中我们可以看出进气开始,由于存在残余废气,所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力,所以进气冲程的气体压力低于大气压力,其值为0.085~0.095MPa,在整个进气过程中,气缸内气体压力大致保持不变。
  当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。
  第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动,这个冲程的功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气受到压缩,随着容积的不断细小,空气的压力和温度也就不断升高,压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一般压缩终点的压力和温度为:Pc=4~8MPa,Tc=750~950K。
  柴油的自燃温度约为543—563K,压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
  喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才发火,这段时间大约有0.001~0.005秒,称为发火延迟期。因此,要在曲柄转至上止点前10~35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,并使曲柄在上止点后5~10°时,在燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使活塞向下运动。
  第三冲程——燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,活塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连秆使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。
  随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开时结束。
  在动画中,工作冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高,最高点表示最高燃烧压力Pz,此点的压力和温度为:
  最高燃烧压力与压缩终点压力之比(Pz/Pc),称为燃烧时的压力升高比, 用λ表示。根据柴油机类型的不同,在最大功牢时λ值的范围如下:λ=Pz/Pc=1.2~2.5。
  第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲程开始时,气缸内的气体压力加比大气压力高0.025—0.035MPa,其温度Tb=1000~1200K。为了减少排气时活塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,排气阀在上止点以后才关闭。
  在动画中,排气冲程曲线表示在排气过程中,缸内的气体压力几乎是不变的,但比大气压力稍高一些。排气冲程终点的压力Pr约为0.105~0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850~960K。
  由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段时间进、排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀重迭角。
  排气冲程结束之后,又开始了进气冲程,于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的,故称四冲程柴油机。
  在四冲程柴油机的四个冲程中,只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功,而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。为此在单缸柴油机上必须安装飞轮,利用飞轮的转动惯性,使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。
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