一、四沖程柴油機(jī)工作過程

1、一、四沖程柴油機(jī)工作過程1四沖程柴油機(jī)工作過程圖3-2-1（d）（c）（b）（a）（a）（b）（c）（d）圖3-2-1所示的四個簡圖分別表示四個活塞行程的進(jìn)行情況以及活塞、曲軸、氣閥等部件的有關(guān)動作位置。第一行程進(jìn)氣行程，空氣進(jìn)入氣缸時(shí)相應(yīng)的活塞行程。見圖3-2-1（a）。活塞從上止點(diǎn)下行，進(jìn)氣閥a打開。由于氣缸容積不斷增大，缸內(nèi)壓力下降，依靠氣缸內(nèi)與大氣的壓差（低于大氣壓力p0），新鮮空氣經(jīng)進(jìn)氣閥被吸入氣缸。進(jìn)氣閥一般在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前提前打開(曲柄位于點(diǎn)1)，下止點(diǎn)后延遲關(guān)閉(曲柄位于點(diǎn)2)。曲軸轉(zhuǎn)角1-2 (圖中陰影線所占的角度)表示進(jìn)氣持續(xù)角i，約為220250°CA。第二行

2、程壓縮行程，工質(zhì)在氣缸內(nèi)被壓縮時(shí)相應(yīng)的活塞行程。見圖3-2-1（b）?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上運(yùn)動，自進(jìn)氣閥a關(guān)閉(點(diǎn)2)才開始壓縮，一直到上止點(diǎn)(點(diǎn)3)為止。第一行程吸入的新氣經(jīng)壓縮后，壓力增高到36MPa，溫度升高到600700(燃油的自燃溫度為210270)。壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度分別用符號pc和tc表示。在壓縮過程的后期由噴油器(c)噴入氣缸的燃油，與高溫空氣混合、加熱，并自行發(fā)火燃燒。曲軸轉(zhuǎn)角2-3表示壓縮過程，約為140160°CA。第三行程燃燒和膨脹行程，工質(zhì)在氣缸內(nèi)燃燒膨脹時(shí)相應(yīng)的活塞行程。見圖3-2-1（c）?；钊谏现裹c(diǎn)附近，由于燃油強(qiáng)烈燃燒，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度急劇上升，

3、壓力達(dá)到58MPa，甚至高達(dá)15MPa以上，溫度達(dá)14001800或更高。燃燒的最高壓力和溫度分別用符號pz和tz表示。高溫高壓的燃?xì)猓üべ|(zhì)）膨脹推動活塞下行作功。由于氣缸容積逐漸增大，壓力下降，在上止點(diǎn)后某一時(shí)刻（點(diǎn)4）燃燒基本完成。膨脹過程一直到排氣閥b開啟時(shí)結(jié)束，膨脹終了時(shí)的氣缸內(nèi)壓力pb為250450kPa，氣體溫度tb為600700。與進(jìn)氣閥相似，排氣閥b是在下止點(diǎn)前開啟(點(diǎn)5)的。曲軸轉(zhuǎn)角3-4-5表示燃燒和膨脹過程。第四行程排氣行程，廢氣從氣缸內(nèi)排出時(shí)相應(yīng)的活塞行程。見圖3-2-1（d）。在上一行程末，排氣閥b開啟時(shí)活塞尚在下行，廢氣靠氣缸內(nèi)外壓力差經(jīng)排氣閥排出。當(dāng)活塞由下止點(diǎn)上

4、行時(shí)，廢氣被活塞推出氣缸，此時(shí)的排氣過程是在略高于大氣壓力(約1.05至1.1大氣壓)且在壓力基本不變的情況下進(jìn)行的。排氣閥一直延遲到上止點(diǎn)后(點(diǎn)6)才關(guān)閉。曲軸轉(zhuǎn)角5-6表示排氣持續(xù)角e，約為230260°CA。進(jìn)行了上述的四個行程，完成了五個工作過程，柴油機(jī)就實(shí)現(xiàn)了一個工作循環(huán)。當(dāng)活塞繼續(xù)運(yùn)動時(shí)，另一個新的循環(huán)又按同樣的順序重復(fù)進(jìn)行。四沖程柴油機(jī)每完成一個工作循環(huán)，曲軸要回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720A)。每個工作循環(huán)中只有第三行程(膨脹行程)是作功的，其它三個行程都是為膨脹行程服務(wù)的，都需要外界供給能量。柴油機(jī)常做成多缸的，這樣，進(jìn)氣、壓縮、排氣行程的能量可由其它正在作功的氣缸供給。如果是單

5、缸柴油機(jī)，那就由較大的飛輪供給。圖3-2-2四沖程柴油機(jī)的換氣四沖程柴油機(jī)的進(jìn)、排氣閥的啟閉都不正好在上、下止點(diǎn)，而是在上、下止點(diǎn)前后某一時(shí)刻。它們的開啟持續(xù)角均大于180°CA。進(jìn)、排氣閥在上、下止點(diǎn)前后啟閉的時(shí)刻稱為氣閥定時(shí)，通常氣閥定時(shí)是用距相應(yīng)止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角(°CA)表示。用曲軸轉(zhuǎn)角表示氣閥定時(shí)的圓圖稱氣閥定時(shí)圓圖。如圖3-2-2所示。在圖中，進(jìn)氣閥在上止點(diǎn)前點(diǎn)1開啟，在下止點(diǎn)后點(diǎn)2關(guān)閉。其與相應(yīng)止點(diǎn)的夾角1、2分別稱進(jìn)氣提前角、進(jìn)氣滯后角。排氣閥在下止點(diǎn)前點(diǎn)5開啟，在上止點(diǎn)后點(diǎn)6關(guān)閉，其與相應(yīng)止點(diǎn)的夾角3、4分別稱為排氣提前角、排氣滯后角。氣閥提前開啟與延后關(guān)閉是

6、為了將廢氣排除干凈并增加空氣的吸入量，以利于燃油的燃燒，另外還可減少排氣耗功。所以，氣閥定時(shí)是影響四沖程柴油機(jī)作功的重要因素。由圖尚可看出，在上止點(diǎn)前后進(jìn)氣閥與排氣閥同時(shí)開啟著（疊開）。同一氣缸的進(jìn)、排氣閥在上止點(diǎn)前后同時(shí)開啟的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。在氣閥疊開期間，進(jìn)氣管、氣缸、排氣管連通，此時(shí)利用廢氣的流動慣性，除可避免廢氣倒沖入進(jìn)氣管外，尚可抽吸新鮮空氣進(jìn)入氣缸，并利用此壓力差在將新氣吸入氣缸的同時(shí)將燃燒室內(nèi)的廢氣掃出氣缸，實(shí)現(xiàn)所謂的燃燒室掃氣。此時(shí)不但可提高換氣質(zhì)量，還可利用進(jìn)氣冷卻燃燒室有關(guān)部件。因而，四沖程柴油機(jī)均有一定的氣閥重疊角，而且增壓柴油機(jī)的氣閥重疊角均大于非增壓機(jī)，四沖程柴油機(jī)氣閥重疊角如下表3-2-1所示。表3-2-1 四沖程柴油機(jī)氣閥重疊角名 稱非 增 壓 機(jī)增 壓 機(jī)開 啟關(guān) 閉開 啟關(guān) 閉進(jìn)氣閥上止點(diǎn)前15°30°下止點(diǎn)后10°30°上止點(diǎn)前40°80°下止點(diǎn)后20°40°排氣閥下止點(diǎn)前35°4