柴油发动机的基本工作循环由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成,具体如下:
进气冲程:在这个冲程中,活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。此时,进气门打开,排气门关闭。随着活塞下行,气缸内容积增 大,形成一定的真空度,空气在大气压力作用下被吸入气缸。由于柴油发动机是压燃式,只吸入空气,为后续的燃烧过程提供充足的氧气。
压缩冲程:进气冲程结束后,活塞开始从下止点向上止点运动,进、排气门均关闭。气缸内的空气被压缩,压力和温度不断升高。柴油发动机的压缩比通常较高,一般在 16 - 22 之间,远高于汽油发动机。这使得空气在压缩终了时达到很高的压力和温度,为柴油的自燃创造条件。
做功冲程:在压缩冲程接近终了时,喷油嘴将高压柴油以雾状喷入气缸。柴油与高温高压的空气迅速混合并自燃,产生大量的热能,使气缸内的压力和温度急剧升高。高温高压的气体推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆带动曲轴旋转,对外输出机械能。这是柴油发动机实现能量转换的关键冲程。
排气冲程:做功冲程结束后,活塞再次从下止点向上止点运动。此时,排气门打开,进气门关闭,燃烧后的废气在活塞的推动下排出气缸。当活塞到达上止点时,排气冲程结束,废气基本排尽。随后,发动机又开始新的进气冲程,如此循环往复,使发动机持续运转。
柴油发动机通过这四个冲程的不断循环,将柴油的化学能转化为机械能,为各种设备和车辆提供动力。其工作循环的特点是依靠压缩空气产生的高温使柴油自燃,具有热效率高、扭矩大等优点,广泛应用于汽车、船舶、工程机械等领域。