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內燃機(IC)是我們日常生活中最常見的二手車。這些都是最高效高性能的發動機。的對於內燃發動機有多種類型，柴油機就是其中一種。
柴油發動機是一種壓縮發動機，燃料和空氣的混合過程在空氣中進行引擎化油器。在這種發動機中，壓縮過程是由於空氣的高度壓縮而發生的。在本文中，我們將對柴油機的不同方麵進行深入的探討。
什麼是柴油機?
一個引擎其中柴油被點燃的原因是高壓縮燃燒室中空氣的濃度被稱為柴油發動機．柴油發動機也被稱為壓縮點火發動機，因為在這種發動機中，由於空氣高度壓縮而發生點火。在這種發動機中，火花塞點火是沒有用的。在1893，魯道夫柴油發明了第一台柴油發動機．
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柴油發動機比其他內燃機(如汽油發動機)效率高。這是因為它具有最高的固有稀薄燃燒和膨脹比，這使得熱量被多餘的空氣消散。
這些發動機有兩種類型，四衝程和二衝程柴油發動機。這些類型的柴油發動機被用來代替固定的蒸汽機，以提高性能。
1910年，這些發動機在艦船和潛艇上被耗盡。一段時間後，它們被用於發電發電廠、農業設備、重型設備、卡車和火車頭等應用。
在20世紀70年代，柴油發動機最常用於大型越野車和公路車輛。
低速CI發動機(用於船舶和其他發動機的整體重量相對較輕的應用中)可以實現高達55%的有效效率。
柴油機的曆史
魯道夫·迪塞爾發明了1聖1878年的柴油機。他是慕尼黑理工學院的學生。柴油發動機是以魯道夫·迪塞爾的名字命名的。在工作多年後，狄塞爾於1893年發表了他對柴油機的看法。理性熱電機的理論與構造．”
魯道夫柴油在美國，當他發明柴油發動機時壓縮機打火機已被用作一種有效和高效的方法來燃燒引擎．
迪塞爾利用植物油等油發明了他的第一個引擎因為他當時沒有柴油基礎設施的配方。采用非常高的壓縮比來產生自動燃燒所需的高壓和高溫。這是壓縮點火發動機的主要特點。
還需要一種直接將燃料注入燃燒室的方法。隨著時間的推移，石油汙染的基礎設施變成了燃料，如汽油(用於支持汽油發動機)、石油和燃料油(鍋爐房)和柴油。
狄塞爾循環
柴油循環在活塞的二衝程或四衝程中完成一個動力衝程。下麵借助T-S和P-V圖對柴油機循環工作進行說明:
1)抽吸過程(0-1)
- 為了吸入空氣，活塞從上止點運動到下止點(向下行程)。當它向下移動時，新鮮空氣開始從大氣進入壓縮缸或燃燒室。
- 在這個過程中，排氣閥保持關閉，吸入閥打開。
2)等熵壓縮(1-2)
- 吸氣後，吸氣閥關閉，活塞向上運動(從下止點到上止點)。
- 在活塞向上運動的過程中，它會壓縮氣缸內的空氣。
- 在壓縮過程中，空氣的溫度從T1T2，體積從V開始減小1到V2，壓力從P開始上升1P2．
- 但是，在整個過程中，焓(S)沒有變化1=年代2)．
- 這個過程被稱為等熵過程，因為焓不變。
- 在等熵壓縮中，空氣被壓縮到很高的溫度和壓力，使空氣燃料混合物自燃，不需要任何額外的外部熱源或火花塞。
3)恒壓加熱量(2-3)
- 當高度壓縮空氣到達2點時(如圖PV和TS圖所示)，噴油器將柴油注入氣缸，柴油與壓縮空氣混合。
- 當柴油接觸壓縮空氣時，空氣-燃料混合物因空氣高度壓縮而著火。這個點火過程向壓縮的空氣-燃料混合物中增加熱量。
- 在這個過程中，活塞變恒定，壓力也保持恒定(P2= P3.)．而焓從S開始增加2到S3.，溫度從T開始升高2T3.，體積也從V增加2到V3.．
4)等熵膨脹(3-4)
- 在這個過程中，混合物膨脹進入圓筒。
- 由於膨脹，引燃的空氣-燃料混合物的熱量作用於活塞，迫使它向下運動，從而使曲軸旋轉。曲軸的旋轉使汽車進一步移動。
- 在整個過程中，混合物的壓力從P下降3.P4，體積從V增加3.到V4，溫度也從T開始降低3.T4．然而，熵不會改變S3.=年代4．
5)定容排熱(4-1)
- 在膨脹過程後，活塞進一步向下移動，以消除廢熱從氣缸。
- 在這個過程中，熵從S下降4到S1，溫度可達T1，壓強進一步下降到P1．但是，volume保持不變(即v4 = V1)。
- 在排出所有廢熱後，活塞再次吸入空氣，整個過程重複進行。
柴油機工作原理
柴油機的工作原理不同於汽油機或汽油機．柴油發動機在底座上工作狄塞爾循環．一個柴油機循環包括四個過程，它們是:
- 吸
- 壓縮
- 擴張和
- 排氣過程
1)吸氣衝程
- 早期活塞在燃燒室內向下運動，在氣缸內產生真空。
- 由於真空的產生，氣缸內外之間產生了壓力差。
- 由於壓差，進氣閥打開，排氣閥關閉，空氣從大氣進入燃燒室。
2)壓縮衝程
- 吸氣行程結束後，進、出氣門關閉，活塞開始上移(下止點到上止點)進行空氣壓縮。在空氣壓縮過程中，空氣的壓力和溫度升高，但體積減小。
- 在壓縮行程結束時，活塞開始以恒定的速度運動一段時間，燃料注入燃燒室，與壓縮空氣混合。
- 由於空氣的高度壓縮，燃料-空氣混合物著火，混合物的內熱增加。在這個加熱過程中，空氣-燃料混合物的壓力保持恒定(如上麵的柴油機循環PV圖所示)。
3)動力衝程
- 由於空燃混合物著火，熱量由空燃混合物釋放出來。
- 釋放的熱量對活塞起作用，把它往下推。
- 當活塞向下運動時，燃燒的混合物膨脹進入燃燒室。活塞的向下運動使曲軸旋轉並使車輛移動。
4)排氣衝程
- 動力衝程後，活塞到達下止點，打開排氣閥，將廢氣推出腔室。
- 排氣衝程後，活塞再次向上運動，重複整個循環。
讀也:汽油發動機工作
柴油機部件
壓縮點火(CI)發動機或柴油機的主要部件如下:
- 燃油係統
- 冷卻係統
- 燃油濾清器
- 燃油係統
- 壓後冷卻器
- 噴油器
- 渦輪增壓器
- 曲軸
1)燃油係統
燃油係統有分離器、噴油器、升程泵、燃油噴射泵以及許多其他的燃油輸送管。該係統也有過濾器用於過濾燃料，使其免受灰塵和其他汙垢。
2)油分離器
柴油發動機的這一部分用來防止劣質燃料導致發動機故障。
3)燃料過濾器
過濾器對發動機的安全起著至關重要的作用。它們過濾燃料，清除燃料中的灰塵和其他汙染物。這樣也延長了發動機的使用壽命。
4)噴油器
噴油器在燃料的燃燒過程中起著重要的作用。它的工作原理是，當壓縮空氣進入燃燒室時，將燃料注入燃燒室，並將燃料與壓縮空氣混合。
5)渦輪增壓器
渦輪增壓器允許發動機吸入更多的空氣進入燃燒室，增加發動機的馬力。
6)壓後冷卻器
用於降低進氣溫度。
7)潤滑係統
潤滑係統有以下主要用途:
- 排除發動機中的異物。
- 將活塞環和汽缸連接起來。
- 減少磨損，停止摩擦表麵的抓傷。
- 消除活塞和其他部件的熱量。
- 降低了消除摩擦阻力所需的功率。
在機油潤滑係統中，柴油機各部件在高壓供應下進行潤滑。這種用於潤滑發動機部件的油儲存在油底殼中。油泵的作用是把油抽到過濾器裏。
通過過濾器後，油落入主通道。主槽油用於潤滑主軸承。
軸承潤滑後，一部分油回到油底殼，一部分油用來潤滑到缸壁，剩下的油進入曲軸銷。油通過連杆孔從曲軸銷流向活塞銷來潤滑活塞環。
8)冷卻係統
冷卻係統在發動機中有許多用途。冷卻係統的主要用途有:
- 它能在所有情況下保持理想的溫度，使發動機達到最佳效率。
- 該係統保持油的潤滑性能。
- 它避免了多餘的熱量和防止發動機部件，如閥門，活塞，氣缸蓋和氣缸。
一個冷卻係統有兩種冷卻方式:
- 水的冷卻
- 空氣冷卻
發動機缸體通過水套包圍。這件夾克裏有水，可以吸收汽缸裏的熱量。
水冷卻法有三種:
- 強製循環方法
- 熱虹吸管的方法
- 非直接法或直接法
柴油發動機效率
柴油機由於壓縮比大，效率高。缺少一個節流閥意味著空氣交換損失非常小，消耗更少的燃料，特別是在中、低負荷時。由於這些原因，柴油機非常經濟。
魯道夫·迪塞爾公司表示，柴油發動機的實際生產率應該在43.2%至50.4%之間，甚至更高。
在最新的客車中，柴油發動機的實際效率可以達到43%，而在重型柴油客車和卡車中，發動機的最高效率可達45%。但是，行駛周期的平均效率低於最大效率。
柴油機的最大效率最高可達55%，大型2衝程船用柴油機可達到這一目標。
柴油循環發動機理論效率
柴油機的壓縮行程和動力行程是可逆絕熱的。因此，Diesel循環的效率可以從定容和定壓過程中測量出來。
下式可以計算Diesel循環的效率:
正如我們討論過的，
完成工作=係統吸收的熱量-係統拒絕的熱量
效率:
壓縮比(r)如下:
截止比如下:
膨脹比如下:
計算完所有參數後，下麵計算恒壓加熱加入過程(1-2)，
在絕熱壓縮(4-1)的情況下，
在絕熱膨脹(2-3)的情況下，
通過將T1的值代入(v)和(iv)式，
將T3、T2和T1的值代入上式(iii)，
柴油機種類
柴油機有兩種主要類型:
- 四衝程柴油機
- 2-stroke柴油機
1)二衝程柴油機
二衝程柴油機是一種壓縮點火發動機，它隻在活塞的兩個衝程中完成一個動力循環。它點燃燃料由於燃料的高度壓縮。
二衝程柴油機的優缺點:-
| 優勢 | 缺點 |
|---|---|
| 它們的重量很輕。 | 二衝程柴油機怠速不穩定。 |
| 它們成本低。 | 這些發動機產生很高的汙染。 |
| 這些發動機可以在任何位置工作。 | 他們噪音很大。 |
| 這些IC發動機很容易啟動。 | 它們有很高的振動。 |
| 它們有一個簡單的機製。 | 它們有食腐問題。 |
| 它們的維護成本很低。 | 體積和熱效率低。 |
閱讀更多:二衝程發動機的工作
2)四衝程柴油機
在曲軸轉兩圈或活塞的四衝程後，完成一個動力循環。你可以在重型車輛上找到這些引擎，如公共汽車、客車、拖拉機、汽車等。
四衝程柴油機的優缺點:-
| 優勢 | 缺點 |
|---|---|
| 壓縮比高。 | 這台柴油機成本很高。 |
| 與二衝程發動機相比，它具有較高的燃油效率。 | 它們的設計很複雜。 |
| 它們產生的汙染更少。 | 它們的動力不如二衝程發動機。 |
| 它們的耐用性很高。 | 這些發動機有更多的部件。 |
| 它們的燃油效率很高。 | 它們有很高的重量。 |
閱讀更多:四衝程發動機工作
柴油機與汽油機的區別
| 柴油發動機 | 汽油發動機 |
|---|---|
| 柴油發動機在柴油循環中工作。 | 汽油發動機在汽車上運行奧托循環． |
| 這樣效率更高。 | 效率較低。 |
| 它們在重型汽車如公共汽車、拖拉機和汽車等中消耗殆盡。 | 它們最常用於小型車輛，如貨車和自行車等。 |
| 這些很貴。 | 它們的成本低。 |
| 柴油發動機使用的是非常昂貴的柴油。 | 汽油發動機使用較便宜的汽油。 |
| 它具有很高的壓縮比。 | 它具有相對較低的壓縮比。 |
| 這些設備的維護和初始成本都很高。 | 這些發動機的維護和初始成本都很低。 |
| 柴油較難點燃。 | 汽油燃料容易點燃。 |
| 它工作時產生很高的噪音。 | 它產生的噪音更少。 |
| 柴油發動機油耗低。 | 汽油發動機的油耗較高。 |
柴油機的優缺點
柴油機的優缺點如下:
柴油機的優點
- 使用壓縮點火發動機的主要好處是在燃燒室內直接噴射燃料。燃燒時不需要火花塞。此外，不需要氣體來操縱壓縮點火發動機的電源。
- 柴油機比柴油機效率高SI引擎．
- 它的速度很快。
- 它使用一個煙霧陷阱來提高扭矩。如果在運行中隻減少SW和保護，就可以減少泵送和泵送能力，增加進口通道的能力。HC和CO也可以降低。
- 柴油發動機或壓縮點火發動機消耗的燃料也比SI引擎．
- 這種發動機耗油量低。
- 這些引擎與汽油發動機相比，需要較低的維護。
- CI發動機不需要火花塞來點燃燃料。
柴油機的缺點
- 這些引擎需要較高的壓縮比才能產生自動點火所需的條件
- 柴油發動機的墜毀幾率比普通發動機高汽油發動機．
- 如果這台發動機不能正常控製，它可能會在高溫條件下永久損壞其部件。
- 高壓縮比影響其性能。
- 這些引擎維護成本高。
- 使用柴油發動機的汽車更貴。
- 柴油與汽油相比價格高。
- 相比之下，這些是昂貴的火花點火引擎．
柴油機的應用
- 壓縮點火發動機用於重型工業機械。
- 集成電路發動機使用不同的動力壓縮機，泵和大型馬達。
- 這些內燃機用在水力發電廠．
- 他們使用渦輪機生成電．
- 它們是飛船的動力。
- 高速發動機用於驅動汽車、公共汽車、遊艇、卡車、拖拉機和不同的汽車。
- 它們也用來給鐵路列車提供動力。
FAQ部分
柴油機好還是汽油機好?
柴油發動機比汽油發動機好，因為它比汽油發動機排放更少的二氧化碳。柴油發動機比汽油發動機效率高，但是成本高。
柴油發動機有很高的能力移動重物，因為它們產生的扭矩比汽油發動機大。因此，柴油機最常用於重載車輛。
柴油機有什麼問題?
- 柴油發動機起動困難。
- 它們的成本很高。
- 重量級的
- 柴油機使用的柴油比汽油燃料濃稠得多。因此，柴油很容易受到汙染。
柴油機工作在哪個循環?
柴油機按柴油機循環工作。
柴油機有哪些類型?
柴油機有以下兩種主要類型:
- 四衝程引擎
- 2-stroke引擎
柴油發動機有火花塞嗎?
柴油發動機沒有火花塞。原因是，在這台發動機中，由於空氣的高度壓縮而發生點火。
誰發明了柴油機?
魯道夫柴油19世紀90年代發現了柴油發動機。
如果你把汽油放進柴油機裏會發生什麼?
柴油被設計成這樣，它不需要任何外部熱源(如火花塞)來點火，而汽油燃料沒有火花塞就不能點火。因此，如果你往柴油機裏放汽油，發動機就不會點火，發動機就不會啟動。
結論:
本文對柴油機的工作原理及其部件作了較深入的描述。這些發動機在世界各地使用最廣泛。它們受歡迎的原因是它們是最高效的引擎。這些引擎用於驅動不同的重型車輛以及工業重型機械。
與a發動機相比，CI發動機消耗的燃料更少汽油發動機．所以，柴油機比柴油機具有更高的功率和速度SI引擎．但與汽油發動機相比，這些發動機的成本較高。