四缸柴油發動機的工作原理是什么?

四缸柴油發動機通過進氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個行程,將柴油的熱能轉化為機械能。進氣時,活塞下行,新鮮空氣進入;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°,不同工作順序對發動機性能有影響 。

進氣行程是四缸柴油發動機工作的起始階段。活塞由上止點向下止點運動,進氣門開啟,外界新鮮空氣在大氣壓力的作用下,經過空氣濾清器、進氣管道,順暢地進入氣缸。這一過程中,空氣的涌入為后續的燃燒提供了充足的氧氣。

壓縮行程里,活塞自下止點向上止點運動,進排氣門均處于關閉狀態。氣缸內的空氣被逐漸壓縮,其壓力和溫度急劇升高。由于柴油發動機的壓縮比較高,一般在16 - 22之間,使得壓縮終點的壓力可達3000 - 5000kPa,溫度達到750 - 1000K,遠超柴油的自燃溫度。

當活塞即將到達上止點時,便進入了關鍵的燃燒和做功(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,使氣缸內的氣體壓力和溫度進一步升高。高壓氣體推動活塞向下運動,通過連桿帶動曲軸旋轉,實現了將內能轉化為機械能對外做功。

最后是排氣行程,活塞再次由下止點向上止點運動,排氣門開啟。燃燒后的廢氣在活塞的推動下,經由排氣管道排出氣缸,為下一個工作循環做好準備。

不同的工作順序,如1 - 3 - 4 - 2或1 - 2 - 4 - 3等,會對發動機的功率輸出、穩定性、燃油效率以及排放控制產生不同程度的影響。汽車制造商也會根據車輛的不同需求和設計目標,精心選擇合適的工作順序。

四缸柴油發動機憑借著高效的能量轉換和穩定的動力輸出,廣泛應用于各類車輛和機械設備中。其工作原理雖復雜,但每個環節緊密配合,為設備提供源源不斷的動力。

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