将燃料燃烧时所放出的热能转化为机械能的机器就称为热力发动机(简称热机)。内燃机是热机的一种。它是将燃料直接喷射到气缸内燃烧，依靠燃料燃烧时的燃气的膨胀来推动活塞对外做功。例如，带动同步交流发电机的柴油机，是利用柴油在气缸内燃烧室燃烧后，产生高温、高压的燃气。当燃气膨胀时推动活塞使曲轴旋转，通过传动装置带动同步交流发电机旋转发电。因为柴油机是产生动力的机器，所以称它为柴油发动机。
　　
　　本文介绍四冲程柴油机的工作原理。
　　
　　在热力过程中，只有在工质膨胀过程才具有做功能力。需要使工质恢复到初始状态并反复进行膨胀，发动机才能连续不断地产生机械功。因此，柴油机必须经过迸气、压缩、膨胀、排气四个热力过程以后，才能恢复到起始状态，使柴油机连续不断地产生机械功。上述四个热力过程就称为一个工作循环。
　　
　　如果柴油机活塞走完四个冲程才完成一个工作循环，则称为四冲程柴油机。如果活塞走完两个冲程就完成一个工作循环，则称为二冲程柴油机。柴油发电机组常用四冲程柴油机。
　　
　　四冲程柴油机的工作过程：
　　
　　四冲程柴油机的工作过程，如图1-15所示。

　　
　　(1)进气冲程。进气冲程的目的是吸人新鲜空气，为燃料燃烧作好准备。要实现进气，缸内与缸外要形成压差。因此，此冲程排气门关闭，进气门打开，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的气缸内的容积逐渐扩大，压力降低，缸内气体压力低于大气压力约为68~93kPa。在大气压力的作用下，新鲜空气经进气门被吸入气缸，活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。
　　
　　(2)压缩冲程。压缩冲程的目的是提高气缸内空气的压力和温度，为燃料燃烧创造条件。由于进、排气门都已关闭，气缸内的空气被压缩，压力和温度亦随之升高，其升高的程度，取决于被压缩的程度，不同的柴油机略有不同。当活塞接近上止点时，缸内空气压力达3000~5000kPa，温度达500~7000C，远超过柴油的自燃温度。
　　
　　(3)膨胀(做功)冲程。当活塞上行将终了时，喷油器开始将柴油喷人气缸，与空气混合成可燃混合气，并立即自燃，此时，气缸内的压力迅速上升到约6000~9000kPa，温度高达1800~22000C。在高温、高压气体的推力作用下，活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而做功。随着气体膨胀活塞下行其压力逐渐降低，直到排气门被打开为止。
　　
　　(4)排气冲程。排气冲程的目的是清除缸内的废气。做功冲程结束后，缸内的燃气已成为废气，温度下降到800~9000C，压力下降到294--392kPa。此时，排气门打开，进气门仍关闭，活塞从下止点向上止点移动，在缸内残存压力和活塞推力的作用下，废气被排出缸外。当活塞又到上止点时，排气过程结束。
　　
　　排气过程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环。这样，柴油机周而复始地对外做功。
　　
　　责任编辑：关晓晨