四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机的工作原理是：

柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。

进气冲程：

进气门开启、排气门关闭，活塞在曲轴、连杆的带动下，从上止点向下止点运动，把新鲜空气吸进气缸，活塞到达下止点，进气冲程结束。

压缩冲程：

进排气门关闭，活塞在曲轴、连杆的带动下，从下止点向上止点运动，吸进气缸的空气被压缩成高温、高压气体，活塞到达上止点时，压缩冲程结束。

做功冲程：

压缩冲程结束后，（进排气门仍处于关闭状态）喷油器将燃油喷进气缸，在高温、高压气体的作用下，燃油被压燃，气缸内产生巨大的能量，推动活塞从上止点向下止点运动，曲轴飞轮组储存和输出能量，活塞到达下止点时，做功冲程结束。

排气冲程：

进气门关闭，排气门开启，活塞在曲轴、连杆的带动下，从下止点向上止点运动，将气缸内燃烧后的废气排出，活塞到达上止点时，排气冲程结束。在进气、压缩、做功、排气四个冲程中，只有做功冲程产生能量，其他三个冲程都是靠曲轴、飞轮的惯性完成的。

拓展资料：

发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

发动机为汽车提供动力。发动机还广泛应用于交通运输机械、农业机械、工程机械和发电机组等各个方面。发动机种类繁多,其中四冲程发动机是最常见的一种分类。

四冲程发动机属于往复活塞式内燃机，根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。汽油和柴油都是石油制品，是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机，如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。

发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。

1892年德国工程师狄塞尔(RudolfDiesel)发明了压燃式发动机(即柴油机)，实现了内燃机历史上的第二次重大突破。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率比当时其他发动机又提高了1倍。1956年，德国人汪克尔(F.ankel)发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅度的提高。1964年，德国NSU公司首次将转子式发动机安装在轿车上。

1926年，瑞士人布希(A.Buchi)提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。50年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到应用，使发动机性能有很大提高，成为内燃机发展史上的第三次重大突破。

1967年德国博世(Bosch)公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统(ElectronicFuelInjection，EFI)，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统(EngineManagementSystem，EMS)已逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。

按发动机在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数，分为四冲程和二冲程发动机。在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两个行程完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机。

参考资料：百度百科——四冲程柴油机

四冲程柴油机的工作原理：

发动机每个工作循环是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成，而四冲程发动机要完成一个工作循环，活塞在气缸内需要往返4个行程（即曲轴转2转）。

一、进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=(0.85～0.95)p0，比汽油机高。进气终点温度Ta=300～340K，比汽油机低。

二、压缩行程

由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16～22)。压缩终点的压力为3000～5000kPa，压缩终点的温度为750～1000K，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

三、做功行程

当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5000～9000kPa，最高温度达1800～2000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。

四、排气行程

柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700～900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是做功的，其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

由此可见，四冲程柴油机在一个工作循环的四个活塞冲程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是作功的辅助行程。

拓展资料：

四冲程发动机又分为四冲程汽油机和四冲程柴油机，两者的主要区别是点火方式不同。汽油机是火花塞点火，而柴油机是压燃。

发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

发动机为汽车提供动力。发动机还广泛应用于交通运输机械、农业机械、工程机械和发电机组等各个方面。发动机种类繁多，其中四冲程发动机是最常见的一种。

四冲程发动机属于往复活塞式内燃机，根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

汽油和柴油都是石油制品，是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机，如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。

参考资料：百度百科-四冲程柴油机

四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、豁度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点自燃着火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同，如图所示。

进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力Pa=(0.85-0.95)P0。比汽油机高。进气终点温度Ta = 300-340K ，比汽油机低。

压缩行程

由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高（一般为￡＝16一22 ）。压缩终点的压力为3000-50001KPa ，压缩终点的温度为750-1000K ，大大超过柴油的自燃温度（约52OK ）。

做功行程

当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa 左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5000-9000KPa ，最高温度达1800-2000K 。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。

排气行程

柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般Tr = 700-900K 。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是做功的，其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

四冲程柴油机的工作原理：
柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个
过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机
称为四冲程柴油机。
一. 进气冲程
第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，
活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的
传动机构使进气气阀打开。
随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压
力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。图中纵坐
标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S)，这个图形称为示
功图。图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。从
土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。在
进气过程中由于空气通过进气气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气
体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，
进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
二.压缩冲程
第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，
为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，
随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，
一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自然温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。
因此，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，
在燃烧室内达到最高然烧压力，迫使活塞向下运动。

三. 燃烧膨胀冲程
第三冲程——燃烧膨胀。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，
因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。
随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。
在动画中，工作冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为：
Pz＝6～15MPa， Tz＝1800～2200K
最高燃烧压力与压缩终点压力之比(Pz／Pc)，称为燃烧时的压力升高比， 用λ表示。根据柴油机类型的不同，在最大功牢时λ值的范围如下：λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。
四. 排气冲程
第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，
排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，
气缸内的气体压力加比大气压力高0.025—0.035MPa，其温度Tb＝1000～1200K。为了减少排气时活塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。
排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。
为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。
在动画中，排气冲程曲线表示在排气过程中，缸内的气体压力几乎是不变的，但比大气压力稍高一些。
排气冲程终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850～960K。
由于进、排气阀都是早开晚关的；所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重迭角。
排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。
由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的，故称四冲程柴油机。

四冲程的意思就是一个活塞的工作过程需要四个步骤(进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 )一个冲程活塞在上下止点走一步，一个工作过程曲轴转两圈。

假设第一缸位于上死点(齿圈0 度位置)，工作循环从进气冲程开始，此时进排气阀均开启。随着活塞在气缸中向下移动时，负压产生，使外界空气充入气缸。开启的排气阀使上一个循环的燃烧废气全部扫出。 在上死点之后，排气阀立即关闭，活塞继续下移，新鲜空气充入气缸。

压缩冲程
在下死点处，进气冲程结束，压缩冲程开始。活塞开始向上移动，进气阀关闭，气缸被封闭，活塞压缩充入的空气。当活塞接近上死点时，柴油被喷入并被高温空气点燃。注意，柴油喷射发生在压缩冲程，喷油的持续时间根据柴油机转速和负荷的变化而变化。这时活塞越过上死点，开始做功冲程。

做功冲程
燃油通过喷油嘴进入气缸。
在做功冲程，膨胀的气体强迫活塞向下运动。当活塞接近做功冲程结束的位置时，排气阀开启，气缸内压力减小，缸内气体进入排气总管。活塞继续向下移动，越过下死点，排气冲程开始。

排气冲程
在排气冲程，活塞向上运动，将燃烧废气排出气缸进入排气总管。略微在上死点之前，进气阀开启，允许新鲜空气进入。当活塞到达上死点时，下一个进气冲程又开始了。
注意，柴油机完成一个工作循环，曲轴需要转两圈，每一缸都会有一个做功冲程。柴油机的发火次序进行了编排，这样曲轴每旋转 45º就会有一个气缸发火。