4沖程柴油發(fā)動機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)一樣,每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣4個行程;但由于柴油發(fā)動機(jī)用的燃料是柴油,其粘度比汽油的粘度大,不易蒸發(fā),而其自燃溫度卻比汽油低。因而可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油發(fā)動機(jī)的不同。
(1)進(jìn)氣行程 柴油發(fā)動機(jī)在進(jìn)氣行程吸入氣缸的是空氣,而且吸入空氣量的多少與發(fā)動機(jī)燃油消耗和產(chǎn)生的動力直接相關(guān)。因此,康明斯6BT柴油機(jī)上增設(shè)了廢氣渦輪增壓器,以保證進(jìn)氣行程中能吸入足夠的空氣量。
(2)壓縮行程 活塞上行時將吸入氣缸的空氣進(jìn)行壓縮,由于柴油機(jī)氣缸壓縮比較汽油機(jī)的高(一般為16~22,康明斯6BT柴油機(jī)為17.5),因而壓縮終了氣缸內(nèi)的空氣壓力可達(dá)3.5~4.5MPa,溫度則高達(dá)423~673℃,大大超過了柴油的自然溫度(約327℃)。
(3)做功行程 由于壓縮行程終了時缸內(nèi)空氣的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過柴油的自燃溫度,故當(dāng)柴油噴人氣缸后,在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒,并使氣缸內(nèi)的氣壓急速上升到6~9MPa,溫度則上升到2000~2500K活塞即被高壓氣體推動而向下運動,帶動曲軸旋轉(zhuǎn)做功。
(4)排氣行程 當(dāng)做功行程接近終了時,排氣門開啟,此時,一部分廢氣靠壓力自動排出氣缸,其余廢氣則在活塞到達(dá)下止點后再向上止點移動時被強(qiáng)制排到廢氣渦輪增壓器中。因為排出的廢氣具有一定的壓力,能推動廢氣渦輪增壓器的渦輪高速旋轉(zhuǎn),帶動增壓葉輪將新鮮空氣壓入氣缸,與更多的柴油混合燃燒,保證發(fā)動機(jī)發(fā)出大的功率。通過渦輪的廢氣最后經(jīng)排氣管排入大氣。
增壓發(fā)動機(jī)與自然吸氣發(fā)動機(jī)相比,其功率可提高25%左右。
B系列柴油發(fā)動機(jī)是高渦流直接噴射式,其增壓度高而零部件負(fù)荷余量大,柴油機(jī)輸出功率覆蓋為42-132kW。由于采用了直噴式燃燒室,氣缸蓋鑄件結(jié)構(gòu)簡單,并能減少冷卻液帶走的熱量,因此可采用效率好的、噪音小的風(fēng)扇和體積小、質(zhì)量輕的散熱器、康明斯公司在設(shè)計B系列柴油機(jī)時,廣泛采用了有限元模擬和模態(tài)分析等現(xiàn)代化的分析和驗證手段,從而使各零件的應(yīng)力較低,零件數(shù)量較少;同時,還采用較多的O形密封圈和具有雙作用的整體構(gòu)件,因而降低了故障率,達(dá)到了較高的可靠性,并減少了發(fā)動機(jī)的總質(zhì)量。685.9型柴油機(jī)的零件只有180種和760個,與同類型柴油機(jī)相比,零件種類減少了15%,數(shù)量也明顯減少。