柴油機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組必不可少的部分，其以柴油做燃料的壓燃式內(nèi)燃機(jī)。工作時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被壓縮而溫度升高，定時(shí)噴入氣缸的柴油自行著火燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞做功，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。柴油機(jī)的工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、噴油著火燃燒、膨脹做功和排氣等過程組成。這些過程可以由四沖程或二沖程柴油機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1）四沖程柴油機(jī)（非增壓）的基本工作原理
四沖程柴油機(jī)：用4個(gè)行程，曲軸回轉(zhuǎn)兩周完成一個(gè)工作循環(huán)。四沖程柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。工作時(shí)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊淖冞\(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)位置稱止點(diǎn)(死點(diǎn)），止點(diǎn)處的活塞瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)速度為零。離曲軸中心最遠(yuǎn)的止點(diǎn)稱上止點(diǎn)，最近的止點(diǎn)稱下止點(diǎn)。
四沖程柴油機(jī)的工作原理如圖2-3所示。圖中別表示4個(gè)行程中活塞、連桿、曲軸及氣閥的相對(duì)位置。
①進(jìn)氣行程 活塞從上止點(diǎn)下行，進(jìn)氣閥打開。因活塞下行的抽吸作用，氣缸內(nèi)充入新鮮空氣。為了能充人更多新鮮空氣，進(jìn)氣閥一般在上止點(diǎn)前提前開啟，在下止點(diǎn)后延遲關(guān)閉，進(jìn)氣閥開啟的延續(xù)角度約為220°～250°，如圖2-3a所示。
②壓縮行程 活塞從下止點(diǎn)上行，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉?；钊闲袎嚎s缸內(nèi)的空氣，使其壓力和溫度均不斷升高。壓縮終點(diǎn)的壓力約為3～6MPa；溫度約為500～700℃。在上止點(diǎn)（壓縮終點(diǎn)）附近，霧化的燃油經(jīng)噴油器噴人燃燒室，并在高溫高壓空氣的作用下，開始自行著火燃燒，如圖2-3b所示。
③做功行程 活塞由上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉。在此行程的初期，大量的混合氣燃燒，缸內(nèi)的壓力和溫度都急劇升高，其最大值分別可達(dá)6～9MPa和1500～2000℃左右。高溫高壓氣體推動(dòng)活塞下行做功，在上止點(diǎn)后某一時(shí)刻，燃燒結(jié)束，膨脹做功仍在進(jìn)行。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)前某一時(shí)刻，排氣閥開啟，做功過程結(jié)束。此時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力約為0.2～0.5MPa，溫度約為600～700℃?；钊麆t繼續(xù)向下止點(diǎn)下行，如圖2-3c所示。
④排氣行程 曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，排氣閥繼續(xù)開啟狀態(tài)，氣缸內(nèi)的廢氣被上行的活塞強(qiáng)行推出缸外。為了實(shí)現(xiàn)充分排氣和減少排氣過程中所消耗的功，不但在下止點(diǎn)前提前開啟排氣閥，而且要在排氣行程結(jié)束的上止點(diǎn)后才關(guān)閉。排氣閥開啟的延續(xù)角度約為230°～260°如圖2-3d所示。
四沖程柴油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)要經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣等4個(gè)行程；一個(gè)工作循環(huán)曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即曲軸轉(zhuǎn)角720°。其中只有一個(gè)行程做功，其余3個(gè)行程都要消耗功。因此，在單缸柴油機(jī)必須有一個(gè)足夠大的飛輪來(lái)供給這3個(gè)行程所需的能量；而對(duì)于多缸柴油機(jī)，則借助于其他氣缸膨脹做功過程來(lái)供給。
柴油機(jī)必須借助外部能量的驅(qū)動(dòng)使其啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)停車狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)，直至噴入氣缸的燃油自發(fā)火燃燒，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)自行運(yùn)轉(zhuǎn)。
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