柴油機(jī)是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)的工作由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣四個(gè)過(guò)程完成，構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)。活塞需要經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程才能完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱(chēng)為四沖程柴油機(jī)。四沖程柴油機(jī)的工作原理如下:

一、進(jìn)氣沖程

第一個(gè)沖程——進(jìn)氣，它的任務(wù)是給氣缸充入新鮮的空氣體。當(dāng)進(jìn)氣沖程開(kāi)始時(shí)，活塞處于上止點(diǎn)，一些廢氣留在氣缸的燃燒室中。

當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)彎頭時(shí)，連桿將活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，同時(shí)與曲軸連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)打開(kāi)進(jìn)氣門(mén)。

隨著活塞的向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)活塞上方的容積逐漸增大:氣缸內(nèi)空氣體的壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，因此外部空氣體不斷充入氣缸。

當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到接近下止點(diǎn)時(shí)，沖進(jìn)氣缸的氣流仍然具有很高的速度和很大的慣性。為了利用氣流的慣性增加空氣充量，進(jìn)氣閥在活塞經(jīng)過(guò)下止點(diǎn)后關(guān)閉。雖然此時(shí)活塞向上運(yùn)動(dòng)，但由于氣流的慣性，氣體仍然可以充滿氣缸。

第二，壓縮沖程

第二沖程-壓縮。在壓縮過(guò)程中，活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)。這個(gè)行程有兩個(gè)作用:一是升高空氣體溫度，為燃料自燃做準(zhǔn)備；二是為氣體膨脹做功創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞上升，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，空氣缸內(nèi)的氣體被壓縮，隨著容積的減小，空氣體的壓力和溫度會(huì)不斷升高。壓縮末期的壓力和濕度與空氣體的壓縮程度有關(guān)，即壓縮比。一般壓縮結(jié)束時(shí)的壓力和溫度為PC=4~8MPa。

三.燃燒膨脹沖程

第三沖程-燃燒膨脹。在這個(gè)沖程的開(kāi)始，大部分噴入燃燒室的燃料都燃燒了。當(dāng)燃燒時(shí)，它釋放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度急劇上升。活塞在高溫高壓氣體的作用下向下運(yùn)動(dòng)，曲軸通過(guò)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)向外做功。因此，這種中風(fēng)也被稱(chēng)為工作或工作中風(fēng)。

隨著活塞的向下運(yùn)動(dòng)，氣缸的容積增加，氣體壓力降低。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)并且排氣閥打開(kāi)時(shí)，工作沖程結(jié)束。

四.排氣沖程

第四沖程-排氣。排氣沖程的功能是排出膨脹后的廢氣，以填充新鮮空氣體，并為下一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣做準(zhǔn)備。當(dāng)工作行程活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)附近時(shí)，排氣閥打開(kāi)，活塞在曲軸和連桿的驅(qū)動(dòng)下從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)，廢氣排出氣缸。由于排氣系統(tǒng)的阻力，在排氣沖程開(kāi)始時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體壓力比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度TB為1000—1200k，為了減小排氣時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)的阻力，在下止點(diǎn)前打開(kāi)排氣閥。排氣閥一打開(kāi)，具有一定壓力的氣體立即沖出氣缸，氣缸內(nèi)的壓力迅速下降，這樣當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的廢氣被活塞向上排出。為了在排氣過(guò)程中利用氣流的慣性將廢氣干凈地排出，排氣閥在上死點(diǎn)之后關(guān)閉。

排氣沖程結(jié)束后，再次開(kāi)始進(jìn)氣沖程，因此整個(gè)工作循環(huán)按照上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。