四冲程柴油机的工作原理

   在热力过程中，只有工质膨胀过程才具有做功能力，而我们要求发动机能连续不断地产生机械功，就必须使工质反复进行膨胀。因此，必须设法使工质重新恢复到初始状态，然后再进行膨胀。因此，柴油机必须经过进气，压缩，膨胀，排气四个热力过程之后，才能恢复到起始状态，是柴油机连续不断的产生机械功，

故上述四个热力过程称为一个工作循环。

若柴油机活塞走完四个冲程完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机。如果活塞走完二个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机。目前，柴油发电机组配置的柴油机都是四冲程机。

（1）进气过程

进气冲程的目的是吸入新鲜空气，为燃料燃烧做好准备。要实现进气，缸内与缸外要形成压差。因此，此冲程排气门关闭，进气门打开，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的汽缸内的容积逐渐扩大，压力降低，缸内气体压力低于大气压力约68~93KPA。在大气压力的作用下，新鲜空气经进气门被吸入气缸，活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。

（2）压缩过程

压缩过程的目的是提高气缸内的空气压力和温度，为燃料燃烧创造条件。由于进，排气门都已关闭，气缸内的空气被压缩，压力和温度也随之升高，其升高的程度，取决于被压缩的程度。不同的柴油机各有不同。当活塞接近上止点时，缸内空气压力达3000KPA~5000KPA。温度达５００～７００摄氏度，远超过柴油的自燃温度。

（3）膨胀过程

当活塞上行将终了时，喷油器开始将柴油喷入气缸，与空气混合成可燃混合气，并立即自燃，此时，气缸内的压力迅速上升到约６０００～９０００KPA，温度高达1800~2200摄氏度，在高温高压气体的推力作用下，活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而做功，随着气体膨胀，活塞下行，其压力逐渐降低，直到排气门被打开为止。

（4）排气过程

     排气冲程的目的是清除缸内的废气。做功冲程结束后，缸内的燃气已经成为废气，其温度下降到800~900摄氏度，压力下降到294~392KPA。此时，排气门打开，近期门仍关闭，活塞由下止点向上止点移动，在缸内残存压力和活塞推力的作用下，废气被排除缸外。当活塞又到达上止点时，排气过程结束。排气过程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外做功。

３.４冷却系统

     柴油机运行时，燃油在燃烧室内燃烧产生大量的热量，使气缸内气体温度高达1800~2500摄氏度，大约有三分之一的热量被柴油机的零件所吸收，尤其是直接与高温气体接触的零件。如活塞，汽缸盖，气缸，气门等机件强烈受热，若不采取适当的冷却措施，将会造成严重的后果：受热后的机件，温度很高，强度下降，甚至烧坏变形，破坏正常的间隙，润滑油也会因温度升高而变稀，失去应该有的润滑作用，加剧运动机件的磨损和变形，甚至引起机件的黏结和润滑油的燃烧，使柴油机无法继续正常的工作，因此为保证柴油机正常运行，必须进行冷却。但是，由于柴油机是依靠压燃方式工作的，需要有一定的汽缸温度，才能使柴油充分燃烧，因此，柴油机的冷却温度必须适度。若冷却过度，一方面热量散失过多，使转变为有用功的热量减少，另一方面温度过低，不利于可燃混合气的形成和燃烧。

由此可知，柴油机的工作温度过高或过低都会降低它的动力性和经济性，耐久性。冷却系统的作用是保持柴油机在**适宜的温度状态下工作，以获得良好的经济型，动力性和耐久性。

3.4.1风冷却方式

    风冷却方式又称为空气冷却时，它以空气作冷却介质，将柴油机受热零部件的热量传送出去。这种冷却方式由风扇和导风罩等组成。为了增加散热面积，通常在汽缸体和汽缸盖的外壁铸有很多皱褶状的散热面，如图所示。工作时风扇转动将空气按图示箭头方向吸入，沿导风罩流向汽缸体和汽缸盖的表面，冷空气流经散热片时，将汽缸体和气缸盖的的热量带走。

风冷却系统结构简单，质量较轻，使用维护方便，但冷却效果大，目前多用于小型内燃机上，适用于高原沙漠和缺水地区。

水冷却方式

水冷却方式是用水作为冷却介质，将柴油机受热零件的热量传送出去。这种水冷却方式的特点是：当气温或工作负载变化时，便于调节冷却强度，使之保持在65~85摄氏度**适宜的温度下工作。此外，在寒冷的气候环境下启动柴油机时，还可以采用灌热水的方法来预热。在严寒的冬季，备用的柴油发电机组冷却水应掺防冻液或采取保温措施。

水冷却方式有开式和闭式两种系统，对于闭式系统，根据冷却水循环方法不同又可分为：蒸发式，自然循环和强制循环三种。目前，多数柴油机均采用闭式强制循环水冷却系统，如图所示，他由水泵，散热水箱，风扇，节温器，冷却管及汽缸盖等组成。

在闭式水冷却系统中，冷却水在水泵的作用下将其压力提高到120~135KPA，强迫冷却水按上述箭头方向和路径不断地循环流动，吸收受热机件的热量，通过风扇和散热水箱将热量散到空气中去，使柴油机的工作温度保持在一定范围内。

柴油机冷却系统通常是按高温气候条件下额定功率工况设计的，而在其他工况运行时，则应对冷却系统散热强度进行调节，其途径是：调节冷却水流量和风量。

（1）冷却水流量调节

这种调节方法通常采用节温器自动进行控制。节温器按水温的高低使冷却水进行进行大循环或小循环工作。柴油机冷车启动时，水温很低，为迅速提高水温，采用冷却水大小循环工作，直到水温逐渐升到70摄氏度，节温器开启，冷却水通过散热水箱，形成冷却水大小循环工作，从而改变冷却强度。

（2）风量调节

   主要调节流经散热水箱空气的流量。方法之一为按照不同工况开启或者关闭散热水箱的百叶窗，方法之二为按照不同工况改变风扇的转速。