什么是四冲程柴油机-定义

柴油发动机可以设计为二冲程或四冲程循环。在四冲程柴油机中,活塞沿气缸运动四次。优德app热能工程

柴油循环-柴油发动机

19世纪90年代,一位德国发明家,鲁道夫柴油他发明了一种高效,缓慢燃烧,压缩点火的内燃机,并获得了专利。鲁道夫·迪塞尔最初提出的循环是一个恒温循环。在后来的几年里,迪塞尔意识到他原来的循环不能工作,他采用了恒压循环,这被称为狄塞尔循环

狄塞尔循环其中最常见的是什么热力学循环可以在汽车发动机和介绍了一种典型的压缩点火活塞发动机的工作原理。柴油机在操作上与汽油机相似。最重要的区别是:

  • 在压缩行程开始时,气缸中没有燃料,因此在柴油发动机中不会发生自燃。
  • 柴油机采用压缩点火代替火花点火。
  • 由于在绝热压缩过程中产生的高温,燃料在喷射时自然着火。因此不需要火花塞。
  • 在动力冲程开始之前,喷油器开始直接向燃烧室喷射燃料,因此第一部分动力冲程大约在恒压状态下发生。
  • 可以获得更高的压缩比柴油发动机比奥托发动机更有竞争力
柴油机在操作上与汽油机相似。在这幅图中,有一个奥托引擎,这是由火花塞点燃,而不是压缩本身。
四冲程发动机-奥托发动机
四冲程发动机-奥托发动机
来源:wikipedia.org,自己的工作,Zephyris, CC BY-SA 3.0
相比奥托循环,狄塞尔循环不执行等容加热。在一个理想的Diesel循环中,执行该循环的系统经历一系列四个过程:两个等熵(可逆绝热)过程与一个等容过程和一个等压过程交替进行。

卡诺原理指出任何发动机都不能比可逆发动机更有效(卡诺热机)在相同的高温和低温储罐之间运行时,柴油发动机的效率必须低于卡诺效率。一个典型的柴油汽车发动机运行在30%到35%热效率。大约65-70%被拒绝作为废热而不被转化为有用的工作,即送到轮子的工作。通常,使用柴油周期的发动机通常比使用奥托循环的发动机更有效。柴油发动机具有任何实用的内燃机的最高热效率。低速柴油机(在船舶上使用的)热效率可以超过50%。世界上最大的柴油发动机达到51.7%。

四冲程柴油机

柴油发动机可以设计为二冲程或四冲程循环。四冲程柴油发动机是一种内燃机(IC),其中活塞完成四个单独的冲程,同时转动曲轴。一个冲程是指活塞沿气缸在任意一个方向上的完整行程。因此,每个冲程并不对应于本章给出的单个热力学过程柴油循环-过程。

四冲程发动机包括:

  • 进气冲程-活塞从上止点(上止点)移动到下止点(下止点),循环通过点0→1。在这个冲程中,当活塞通过气缸向下运动产生真空压力,将空气(没有燃料)吸入气缸时,进气阀打开。
  • 压缩行程-活塞从下止点(下止点)移动到上止点(上止点),循环通过点1→2。在这个冲程中,进气阀和排气阀都是关闭的,导致绝热空气压缩(即没有热传递到或从环境)。w88优德备用网址 微博在压缩过程中,体积减小,压力和温度都上升。在冲程结束时,燃料被喷射并在压缩的热空气中燃烧。在这一行程结束曲轴已经完成了一个完整的360度的旋转。
  • 动力冲程-活塞从上止点(上止点)移动到下止点(下止点),循环通过点2→3→4。在这个冲程中,进气阀和排气阀都是关闭的。在动力冲程的开始,一个接近等压燃烧发生在2和3之间。在这段时间内,由于活塞下降,压力保持不变,体积增加。在3时,燃料喷射和燃烧完成,气缸中含有的气体温度高于2时。在3点到4点之间,高温气体再次近似绝热膨胀。在这个冲程中,活塞被推向曲轴,体积增大,气体对活塞做功。
  • 排气冲程。活塞从下止点(下止点)移动到上止点(上止点),循环通过点4→1→0。在这个冲程中,当活塞将废气拉出腔室时,排气阀打开。在这一行程结束曲轴已经完成了第二个完整的360度旋转。

注意:在理想情况下,绝热膨胀应继续下去,直到压力降到周围空气的压力为止。这将提高发动机的热效率,但这也给发动机带来了实际困难。简单地说,引擎必须要大得多。

压缩比例 - 汽油与柴油

  • 压缩比在一个汽油动力发动机通常不会比10:1因潜在的发动机爆震(自燃)而不低于6:1
  • 增压版斯巴鲁翼豹WRX的压缩比为8.0: 1。一般来说,涡轮增压或增压发动机在进气口已经有压缩空气,因此它们通常采用较低的压缩比。
  • 原装本田S2000发动机(F22C1)的压缩比为11.1: 1
  • 一些大气运动跑车的发动机可以有压缩比高达12.5: 1(例如法拉利458意大利)。
  • 2012年,马自达推出了新的汽油发动机品牌SkyActiv与一个14:1压缩比。为了减少发动机爆震的风险,通过使用减少了残余气体4-2-1引擎排气系统,实现了活塞腔,并优化燃油喷射。
  • 柴油发动机的压缩比通常超过14:1,比率超过22:1也是常见的。
引用:
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其他参考资料:

柴油发动机-汽车回收

参见:

狄塞尔循环

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