四沖程柴油機(jī)和四沖程汽油機(jī)一樣,每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個行程。
但由于柴油的粘度比汽油大,不易蒸發(fā),且自燃溫度又比汽油低,所以可燃混合氣的形成及點(diǎn)火方式與汽油機(jī)有很大區(qū)別。
上圖是四沖程柴油機(jī)的示意圖。看著跟汽油機(jī)的沒有什么區(qū)別,但是圖例少了火花塞,多了噴油器。
柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中吸入的是純空氣,在壓縮行程快結(jié)束活塞快到上止點(diǎn)的時候,噴油泵通過增壓將油壓提高到10Mpa以上,再通過圖中的噴油器高壓噴射出來,柴油瞬間分散成數(shù)以百萬計(jì)的細(xì)小油霧噴入氣缸,在極短的時間內(nèi)和壓縮后的高溫高壓空氣混合,形成可燃混合氣,也就是說,柴油機(jī)是在氣缸內(nèi)形成混合氣。
混合氣形成的同時活塞到達(dá)上止點(diǎn),此時缸內(nèi)的氣壓可以達(dá)到6-9Mpa,溫度可以在2000k-2500k,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了柴油的自燃溫度,有溫度有空氣瞬間發(fā)生燃燒,連點(diǎn)火都省了,在燃燒的高溫高壓氣體推動下,活塞向下運(yùn)動并帶動曲軸做功輸出動力,廢氣同樣通過排氣門排出氣缸。
柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn):壓縮比高,燃油消耗率平均比汽油機(jī)低30%左右,燃油經(jīng)濟(jì)性比較好且柴油機(jī)無需電氣和點(diǎn)火系統(tǒng),這方面的故障自然就沒有。
柴油機(jī)的缺點(diǎn):轉(zhuǎn)速低,一般的柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速在2500-3000r/min左右,質(zhì)量大,制造和維修費(fèi)用高(對噴油泵和噴油器的加工精度要求很高)。不過隨著技術(shù)的發(fā)展,這些問題也在逐步克服,目前也有一些轎車應(yīng)用柴油機(jī),其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到5000r/min以上。
汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)速高,普遍可以達(dá)到5000-6000r/min,甚至更高,質(zhì)量小,噪音小,啟動容易,制造和維修成本低。
汽油機(jī)的缺點(diǎn):燃油消耗率高,經(jīng)濟(jì)性差。電子系統(tǒng)相對角度,故障點(diǎn)較多。
其實(shí)不論是汽油機(jī)還是柴油機(jī),從四沖程的工作循環(huán)我們可以看出來只有一個行程是做功的,其他三個行程都是消耗動力為這個行程做準(zhǔn)備。
對于單缸發(fā)動機(jī),使曲軸旋轉(zhuǎn)的動力僅來自做功行程的能量輸出,其余三個行程是靠貯存能量的飛輪慣性維持轉(zhuǎn)動,顯然做功的時候曲軸的轉(zhuǎn)速要比其他三個行程轉(zhuǎn)速快,它們之間的轉(zhuǎn)速是不均勻的,所以發(fā)動機(jī)就會抖得厲害工作不平穩(wěn),而多缸發(fā)動機(jī)就會彌補(bǔ)一些這方面的不足。如果多缸發(fā)動機(jī)發(fā)生抖動嚴(yán)重,加油無力,那么有可能就是某個缸的點(diǎn)火、燃燒不正常,維修師傅管這種情況叫做缺缸。
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