发动机由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、点火系统、供油系统和起动系统等五大系统组成。其工作原理为进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。
以下是发动机的工作过程:
1. 进气冲程:进入气缸的工质为纯空气。柴油机进气系统阻力较低,进气终端压力PA = (0.85 ~ 0.95) P0高于汽油机;进气终温TA = 300 ~ 340 K,低于汽油机。
2. 压缩冲程:柴油机压缩比高于汽油机(一般ε = 16 ~ 22),压缩结束时的压力为3000~5000 kpa,温度为750~1000K,远超过了柴油的自燃温度(约520 K)。
3. 作功冲程:高压油泵作用下,柴油通过喷油器喷入气缸燃烧室,与空气混合后点燃燃烧。气缸内气体压力迅速上升,可达5000~9000 kPa,最高温度达到1800~2000K。柴油发动机因为是通过压缩自燃的,故称为压燃式发动机。
4. 排气冲程:和汽油机相似,只是排气温度比汽油机低。一般情况下,排气温度TR = 700 ~ 900 K。
单缸发动机转速不均匀,工作不平稳,振动大,因为四个冲程中只有一个做功,其他三个冲程消耗功率准备做功。