四缸柴油发动机的工作原理是什么?

四缸柴油发动机通过进气、压缩、燃烧做功、排气四个行程,将柴油的热能转化为机械能。进气时,活塞下行,新鲜空气进入;压缩时,活塞上行,空气被压缩升温升压;燃烧做功阶段,喷油器喷油,混合气燃烧推动活塞下行;排气时,活塞上行排出废气。四个气缸通过连杆连在曲轴上,做功过程错开,着火间隔角 180°,不同工作顺序对发动机性能有影响 。

进气行程是四缸柴油发动机工作的起始阶段。活塞由上止点向下止点运动,进气门开启,外界新鲜空气在大气压力的作用下,经过空气滤清器、进气管道,顺畅地进入气缸。这一过程中,空气的涌入为后续的燃烧提供了充足的氧气。

压缩行程里,活塞自下止点向上止点运动,进排气门均处于关闭状态。气缸内的空气被逐渐压缩,其压力和温度急剧升高。由于柴油发动机的压缩比较高,一般在16 - 22之间,使得压缩终点的压力可达3000 - 5000kPa,温度达到750 - 1000K,远超柴油的自燃温度。

当活塞即将到达上止点时,便进入了关键的燃烧和做功(膨胀)行程。喷油器在高压油泵的作用下,将柴油以10MPa左右的高压喷入燃烧室。柴油迅速与高温高压的空气混合并自燃,释放出大量的热能,使气缸内的气体压力和温度进一步升高。高压气体推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴旋转,实现了将内能转化为机械能对外做功。

最后是排气行程,活塞再次由下止点向上止点运动,排气门开启。燃烧后的废气在活塞的推动下,经由排气管道排出气缸,为下一个工作循环做好准备。

不同的工作顺序,如1 - 3 - 4 - 2或1 - 2 - 4 - 3等,会对发动机的功率输出、稳定性、燃油效率以及排放控制产生不同程度的影响。汽车制造商也会根据车辆的不同需求和设计目标,精心选择合适的工作顺序。

四缸柴油发动机凭借着高效的能量转换和稳定的动力输出,广泛应用于各类车辆和机械设备中。其工作原理虽复杂,但每个环节紧密配合,为设备提供源源不断的动力。

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