汽车构造第2版：四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程。在各个活塞行程中,进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同,只是由于柴油黏度比汽油大,不易蒸发,自燃温度比汽油低,因此,柴油机在混合气形成方法及点火方式上不同于汽油机。

1.进气行程

在柴油机进气行程[图2-5(a)]中,吸入气缸的只是纯净的空气。由于柴油机进气系统阻力较小,残余废气的温度较低,因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高,约为0.085～0.095MPa,温度较低,约为310～340K(37～67℃),低于汽油机的进气终了温度。

2.压缩行程

因为柴油机的压缩比大,所以压缩行程[图2-5(b)]终了时气体压力可高达3.5～4.5MPa,温度可高达750～1000K(477～727℃)。

3.作功行程

在压缩行程结束时,喷油泵3将柴油泵入喷油器1,并通过喷油器喷入燃烧室4,见图2-5(c)。因为喷油压力很高,喷孔直径很小,所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化,并借助于空气的运动,迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点,因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力和温度迅速升高,体积急剧膨胀。在气体压力的作用下,推动活塞下行做功,并通过连杆带动曲轴旋转对外输出。在作功行程中,燃烧气体的最大压力可达6～9MPa,最高温度可达2200～2800K(1927～2527℃)。作功行程结束时,压力约为0.3～0.5MPa,温度约为1000～1200K(727～927℃)。

4.排气行程(www.xing528.com)

排气行程[图2-5(d)]终了时气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa,温度约为900～1200K(627～927℃)。

图2-5　四冲程柴油机工作示意图

(a)进气行程;(b)压缩行程;(c)作功行程;(d)排气行程
1—喷油器;2—高压油管;3—喷油泵;4—燃烧室

柴油机与汽油机相比,各有特点。柴油机因压缩比高,燃油消耗率平均比汽油机低30%左右,故燃油经济性较好,且柴油机没有点火系统的故障。一般载7t以上的载货汽车多用柴油机。但柴油机转速较汽油机低(一般最高转速在2500～3000r/min左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求较高)。目前柴油机的这些弱点正在逐渐得到克服,它的应用范围正在向中、轻型载货汽车扩展。国外有的轿车也采用柴油机,其最高转速可达5000r/min。

汽油机具有转速高(目前轿车用汽油机最高转速达6000～7000r/min,载货汽车可达4000r/min左右)、质量小、工作噪声小、启动容易、工作稳定、操作省力、适应性好、制造和维修费用低等特点,故在轿车和中、小型载货汽车上得到广泛的应用。但汽油机燃油消耗率较高,因而其燃料经济性差。