四缸柴油發(fā)動機(jī)的工作原理是什么?
四缸柴油發(fā)動機(jī)通過進(jìn)氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個行程,將柴油的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。進(jìn)氣時,活塞下行,新鮮空氣進(jìn)入;壓縮時,活塞上行,空氣被壓縮升溫升壓;燃燒做功階段,噴油器噴油,混合氣燃燒推動活塞下行;排氣時,活塞上行排出廢氣。四個氣缸通過連桿連在曲軸上,做功過程錯開,著火間隔角 180°,不同工作順序?qū)Πl(fā)動機(jī)性能有影響 。
進(jìn)氣行程是四缸柴油發(fā)動機(jī)工作的起始階段。活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動,進(jìn)氣門開啟,外界新鮮空氣在大氣壓力的作用下,經(jīng)過空氣濾清器、進(jìn)氣管道,順暢地進(jìn)入氣缸。這一過程中,空氣的涌入為后續(xù)的燃燒提供了充足的氧氣。
壓縮行程里,活塞自下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動,進(jìn)排氣門均處于關(guān)閉狀態(tài)。氣缸內(nèi)的空氣被逐漸壓縮,其壓力和溫度急劇升高。由于柴油發(fā)動機(jī)的壓縮比較高,一般在16 - 22之間,使得壓縮終點(diǎn)的壓力可達(dá)3000 - 5000kPa,溫度達(dá)到750 - 1000K,遠(yuǎn)超柴油的自燃溫度。
當(dāng)活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)時,便進(jìn)入了關(guān)鍵的燃燒和做功(膨脹)行程。噴油器在高壓油泵的作用下,將柴油以10MPa左右的高壓噴入燃燒室。柴油迅速與高溫高壓的空氣混合并自燃,釋放出大量的熱能,使氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度進(jìn)一步升高。高壓氣體推動活塞向下運(yùn)動,通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)了將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對外做功。
最后是排氣行程,活塞再次由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動,排氣門開啟。燃燒后的廢氣在活塞的推動下,經(jīng)由排氣管道排出氣缸,為下一個工作循環(huán)做好準(zhǔn)備。
不同的工作順序,如1 - 3 - 4 - 2或1 - 2 - 4 - 3等,會對發(fā)動機(jī)的功率輸出、穩(wěn)定性、燃油效率以及排放控制產(chǎn)生不同程度的影響。汽車制造商也會根據(jù)車輛的不同需求和設(shè)計目標(biāo),精心選擇合適的工作順序。
四缸柴油發(fā)動機(jī)憑借著高效的能量轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定的動力輸出,廣泛應(yīng)用于各類車輛和機(jī)械設(shè)備中。其工作原理雖復(fù)雜,但每個環(huán)節(jié)緊密配合,為設(shè)備提供源源不斷的動力。
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