柴油机的工作原理是什么?

我在青州买的柴油机,想进一步了解其工作原理
2024-11-14 03:28:33
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回答1:

  1 柴油机的工作原理
  柴油机的工作原理与汽油机的工作原理基本相同,也有四个冲程,通过活塞往复运动做功。主要不同之处在于可燃混合气的形成方法和着火方式,表10-6 所示为柴油机和汽油机的不同点。柴油机没有化油器,进气冲程中只有空气通过进气门进入缸体。由于柴油机的压缩比高于汽油机,因此得到的高压气体温度较高。
  在压缩冲程即将结束时,燃油通过喷油嘴直接喷入缸体,高压空气与喷入的燃料混合,使燃料在高温高压的状态下自燃,这一过程需要较高的压力。燃料喷射速度和燃料与空气的混合速度共同决定了燃料的燃烧速度。为了避免一次进入燃料过多,导致缸体中压力过高,可以在做功冲程持续喷入燃料。
  汽油机通过节气阀的位置改变发动机做功情况,怠速状态下,节气阀关闭,仅有少量的空气进入缸体;输出功较大时,通过节气阀进入较多的空气。而柴油机在不同的做功情况下,进入的空气量是不变的,它通过控制燃料喷射量来决定发动机的速度和输出功。
  柴油机中,燃料被喷入燃烧室后,不能与空气完全混合,缸体的中心燃烧状态是富燃的,燃烧的区域不能到达缸壁。当柴油机满负荷运行时,燃烧室中的富燃区域较大,而且燃料过剩量大,就会产生大量的黑烟。
  柴油发动机根据构造不同分为直喷式和预混式两种。直喷式柴油机的中央喷油嘴将燃油直接喷入燃烧室中,燃烧室中空气和燃油的混合不充分,存在富燃区和贫燃区。预混式柴油机即间喷式柴油机,燃油不是直接喷入主缸,而是在主缸前增加了一个预混缸,燃油首先在这里燃烧,燃烧的气体通过连接孔,进入主缸。这种工作方式,增加了气体混合物的紊流,使燃油和空气的混合更加充分,不存在过度富燃的区域,降低了黑烟颗粒物的形成,大多数轻型柴油机采用预混式。但是气体膨胀通过连接孔进入气缸的过程中,会损失一部分能量,降低了发动机的效率。
  2柴油机排放污染物的形成
  柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物(或称微粒物)、臭味等。由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大,故其CO及HC排放明显低于汽油机,柴油机NO的排放几乎与汽油机相当,而颗粒物及令人讨厌的气体的排量远高于汽油机,试验证明柴油机颗粒物的排放可达汽油机的数10 倍。柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系,特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机,特别是NOx排放浓度一般比直喷式柴油机的低1/3~1/2。
  结构相同而燃烧室形式不同的直喷燃烧室及涡流燃烧室柴油机上试验结果表明,直喷柴油机的NO、CO、HC及烟度都比涡流室的高,特别是高负荷时的NO、CO、烟度及低负荷时CO 及HC,差别非常明显。但是,涡流室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高。

回答2:

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。 二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同,主要差异在配气机构方面。二冲 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 的扫气箱,利用活塞与气口的配合完成配气,从而简化了柴油机结构。 图是二冲程柴油机工作原理图。扫气泵附设在柴油机的一侧,它的 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 扫气箱中,并在其中保持一定的压力。现以图说明二冲程柴油机的工作 原理。 燃烧膨胀及排气冲程: 燃油在燃烧室内着火燃烧,生成高温高压燃气。活塞在燃气的推动下,由上止点 向下运动,对外作功。活塞下行直至排气口打开(此时曲柄在点位置,此时燃气 膨胀作功结束,气缸内大量废气靠自身高压自由排气,从排气口排人到排气管。 当气缸内压力降至接近扫气压力时(一般扫气箱中的扫气压力为0 12,下行活塞把扫气口3打开(此时曲柄在点4的位置,扫气空气进入气缸, 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 过程一直持续到下一个冲程排气口关闭(此时曲柄在点位置为止。 ·4· 342 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图 扫气及压缩冲程: 活塞由下止点向上移动,活塞在遮住扫气口之前,由扫气泵供给储存在扫气箱 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 (此时曲柄在点位置,气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前点时, 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 火燃烧。本冲程结束,并与前一冲程形成一个完整的工作循环。 二冲程柴油机示功图见图,其中,为喷油始点,为活塞上止点,为 燃烧终点。 二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有一些明显优点,当然也存在本身固有的 缺点。 2、四冲程柴油机的工作原理 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。 一. 进气冲程 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。 二. 压缩冲程 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。 三. 燃烧膨胀冲程 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: Pz=6~15MPa, Tz=1800~2200K 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。 四. 排气冲程 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。

回答3:

柴油机的工作原理分四冲程柴油机工作原理是经历进气,压缩,做功,排气四个冲程一个循环。但由于柴油机的燃料是柴油,其粘度大,而其自然温度却较汽油低,故可燃混合气的形成及点火方式和汽油机不同。在进气行程吸入的是纯空气,在压缩接近终了时,柴油机喷油泵将油压提高到10MPA以上,通过喷油器喷入汽缸,在很短的时间内和压缩的高温空气混合,形成可燃混合气。二冲程柴油机的工作原理是空气由扫气泵提高压力后,经过装在汽缸位的空气室和汽缸壁上的许多小孔进入汽缸内,废气经由汽缸盖上的排气门排出。
是否可以解决您的问题?

回答4:

简单的说吧。柴油机利用活塞压缩空气,使空气升温点燃柴油,柴油有爆炸力使活塞反复活动!

回答5:

柴油机的工作原理跟汽油机不一样。柴油机工况是:将柴油喷进缸里,然后在高压下会产生燃烧,从而产生动力