淺析小型農用柴油機基本工作原理與工作過程

于會洋

小型農用柴油機在我縣使用十分廣泛，如何使廣大農機用戶真正了解柴油機的構造、原理及工作過程，使其在出現故障時能夠自己有效地進行及時維修，不耽誤農活，對此，結合我在農機部門多年的工作實際，對此進行簡要分析。柴油機的基本工作原理，就是把燃油（柴油）燃燒產生的熱能轉變為曲軸的轉動而向外作功。因為柴油發動機（簡稱柴油機）是用不容易揮發的柴油做為燃油。

一、小型農用柴油機進氣行程分析

在我縣，農村使用的小型農用柴油機多數是單缸四行程柴油機。所謂單缸是指柴油機的氣缸數為一個；所謂四行程指的是柴油機曲軸要轉動兩圈才能完成一個工作循環，即進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。單缸柴油機結構簡單，耗油量少，且運行費用低廉。所以在我縣的廣大農村小拖拉機、三輪農用運輸車以及排灌、農副產品加工中被普遍使用。柴油機工作時是將柴油（燃料）燃燒所產生的熱能轉化為機械能的裝置，因為柴油直接在柴油機內部（氣缸內）燃燒，所以又稱為內燃機。柴油機在正常工作時，靠曲軸旋轉的帶動，活塞由上止點向下止點運動。這時由配氣機構使進氣門打開，排氣門關閉。隨著活塞的上下移動（主要是向下移動），氣缸內容積逐漸加大，造成真空吸力，新鮮空氣不斷地從進氣閥門被吸入氣缸內?；钊竭_下止點時，進氣行程結束，進氣門隨之而來被關閉。此時氣缸內的氣體壓力為78.5～88.2千帕（0.8～0.9千克力/立方厘米），溫度為50～70℃。對進氣行程的要求是進氣要充分，進氣量越多越好，即充氣系數越大。

二、小型農用柴油機壓縮沖程分析

在農業機械正常工作時，柴油機的曲軸繼續旋轉，帶動活塞由下止點向上止點運動。這時，進氣和排氣閥門都關閉，氣缸內的空氣逐漸被壓縮，壓力和溫度不斷升高。柴油機一般都具有較大的壓縮比，壓縮終了時，氣缸中的壓力可達2940～4900千帕（30～50千克力/立方厘米），溫度可達到500～600℃（比柴油的自燃溫度要高200—300℃）。對于壓縮行程的要求是氣門關閉要嚴，氣缸和活塞之間密封性要好，千萬不能漏氣。

三、小型農用柴油機作功行程分析

這個行程也叫做燃燒膨脹行程，是指在柴油機工作時，當壓縮行程接近終了時，噴油器將柴油以細小的油霧狀態噴入氣缸內。這些油霧在高溫下很快蒸發，與氣缸中的空氣混合成為可燃性的混合氣體。經過很短的一段著火準備階段，當活塞接近上止點時，可燃混合氣在高溫下立即自燃，放出大量熱量，使氣缸內氣體的溫度和壓力急劇上升，其最高值可達5900～8800千帕（60～90千克力/立方厘米），溫度升高到1700～2000℃。此時進、排氣門都是關閉的，高溫高壓的氣體因膨脹而產生的巨大推力，推動活塞從上止點向下止點運動，再通過曲柄連桿機構使曲軸旋轉，將可燃混合氣燃燒發出的熱能轉變為活塞、曲軸的機械運動，而向外作功。隨著活塞向下止點運動，氣缸容積逐漸擴大，氣缸內氣體的壓力和溫度也相應降低。

四、小型農用柴油機排氣行程分析

柴油機工作中，在飛輪慣性的作用下，曲軸繼續旋轉，通過連桿帶動活塞從下止點向上止點運動。此時排氣閥門打開，進氣閥門依然關閉，燃燒后的廢氣被向上運動的活塞驅趕，從排氣門排出。對排氣行程的要求是排氣要干凈，殘留在氣缸內的廢氣越少越好。排氣行程結束后，即活塞到達上止點后，曲軸繼續旋轉，活塞又開始從上止點向下止點運動，開始下一個進氣行程。柴油機每進行一次進氣—壓縮—作功—排氣的過程，叫做一個工作循環。在這個循環中，曲軸轉動了兩圈，經歷了四個行程，所以稱這種柴油機為四行程柴油機。在一個工作循環中，曲軸轉動了兩圈，經歷了四個行程，而只有一個（作功）行程是由活塞帶動曲軸旋轉來作功的。其他三個行程都是為作功準備的，需要由曲軸帶動活塞運動。那么，在不作功的三個行程中，曲軸的動力又是從何而來的呢？原來，在曲軸一端裝有一個飛輪，在作功行程，膨脹的氣體通過連桿使曲軸加速旋轉，飛輪隨之而來也會加速旋轉，這樣一來就會產生一定的運動慣性力。而在非作功的三個行程中，活塞就是由曲軸和飛輪的慣性力帶動完成的。

單缸柴油機的曲軸轉動兩圈半只有半圈作功，所以會產生較大的震動，曲軸旋轉也不平衡。而多缸的柴油機則可以通過正確排列和合理確定各缸的工作順序，使各缸的作功行程相互交錯，這樣一來，就大大提高了曲軸運轉的平穩性。endprint