柴油機(jī)工作原理是什么 柴油機(jī)工作原理 單缸往復(fù)活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)主要由排氣門(mén)、進(jìn)氣門(mén)、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷(xiāo)、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過(guò)活塞銷(xiāo)、連桿與曲軸相連接?；钊跉飧變?nèi)作一上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣，在氣缸蓋上下設(shè)有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)。 (1)基本名聞術(shù)語(yǔ) ①上止點(diǎn)：活塞離曲軸中心 距離的位置。 ②下止點(diǎn)：活塞離曲軸中心小距離的位置。 ③活塞行程(沖程)：上止點(diǎn)與下止點(diǎn)間的距離，用符號(hào)S表示，單位為mm。 ④曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷(xiāo)中心的距離，用符號(hào)r表示，單位為mm?；钊谐蘏等于曲柄半徑r的兩倍。 ⑤氣缸工作容積在：一個(gè)氣缸中，活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣缸容積。用符號(hào)Vh表示，単位為L(zhǎng)。 ⑥柴油機(jī)排量：柴油機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱(chēng)為柴油機(jī)排量，用VH表示。 柴油機(jī)排量表示柴油機(jī)的做功能力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油機(jī)排量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。 ⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Vc表示。 氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。 ⑨壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。用符號(hào)ε表示。 壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數(shù)，也表明氣體被壓縮的程度，通常柴油機(jī)的壓縮比ε=12～22。壓縮比越大，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油機(jī)的效率也越高。 ⑩工作循環(huán)：柴油機(jī)中熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，是通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)工作，連續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過(guò)程來(lái)完成的。每進(jìn)行這樣一個(gè)過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)工作循環(huán)。如柴油機(jī)活塞走完四個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)該機(jī)為四沖程柴油機(jī)如活塞走完兩個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)改機(jī)為二沖程柴油機(jī)。 (2)四沖程柴油機(jī)工作原理 ①進(jìn)氣過(guò)程 活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉。由于活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78～91kPa)，溫度為320～340K. ②壓縮過(guò)程 活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門(mén)關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)3～5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。 ③做功過(guò)程 所示]在壓縮過(guò)程即將終了時(shí)，噴油器將柴油以細(xì)小的油雰噴入氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)著火燃燒，放出大量的熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的 壓力可達(dá)6～9MPa， 溫度可達(dá)1800～2000K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時(shí)間，所以雖然活塞開(kāi)始下移，但此時(shí)還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒(méi)有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結(jié)束時(shí)，壓力約為0.2～0.5MPa。 ④排氣過(guò)程 做功過(guò)程結(jié)末后，排氣門(mén)打開(kāi)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉?；钊谇S的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過(guò)的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速?gòu)呐艢忾T(mén)排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。 活塞經(jīng)過(guò)上述四個(gè)連續(xù)過(guò)程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣過(guò)程結(jié)束后，柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)過(guò)程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行個(gè)又一個(gè)的工作循環(huán)，使柴油機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，并帶動(dòng)工作機(jī)械做功。 (3)二沖程柴油機(jī)工作原理 二沖程柴油機(jī)無(wú)進(jìn)氣門(mén)。氣缸(氣缸套)壁上有一組進(jìn)氣孔，由活塞的上下運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)氣孔的開(kāi)、閉，氣缸蓋上設(shè)有排氣門(mén)?？諝庥蓲邭獗锰岣邏毫σ院?，經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，完成進(jìn)氣和掃氣過(guò)程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門(mén)排出。其工作過(guò)程如下。 ① 行程 行程也稱(chēng)換氣-壓縮過(guò)程。曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣孔和排氣門(mén)均打開(kāi)，新鮮空氣山掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中，并把氣缸中的殘余廢氣從排氣門(mén)掃除。這種進(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程稱(chēng)為“掃氣過(guò)程”?；钊^續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞越過(guò)進(jìn)氣孔后，進(jìn)氣孔破活塞關(guān)閉的同時(shí)配氣機(jī)構(gòu)也使排氣門(mén)關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮，一直進(jìn)行到上止點(diǎn)。 ②第二行程 第二行程也稱(chēng)膨脹-換氣過(guò)程?；钊咏现裹c(diǎn)時(shí)，噴油器開(kāi)始噴油，被噴油器噴成的雰狀柴油與高溫壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。由于燃?xì)鈮毫Φ淖饔?，推?dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。當(dāng)活塞下行至某一時(shí)刻時(shí)排氣門(mén)打開(kāi)，做功后的廢氣由排氣門(mén)排出?；钊^續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)氣孔打開(kāi)，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開(kāi)始“掃氣過(guò)程”?；钊恢边\(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，完成第二個(gè)工作行程。 (4)二沖程與四沖程柴油機(jī)的比較 與四沖程柴油機(jī)比較，二沖程柴油機(jī)有以下主要特點(diǎn)。公明發(fā)電機(jī) ①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功過(guò)程，因此，當(dāng)二沖程柴油機(jī)工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機(jī)相同時(shí)，在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機(jī)功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，二沖程柴油機(jī)廢氣排除不徹底，并且換氣過(guò)程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程柴油機(jī)的功率約為四沖程柴油機(jī)的1.5～1.7倍。 ②二沖程柴油機(jī)因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功行程，在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉(zhuǎn)矩均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 ③大多數(shù)二沖程柴油機(jī)部分或全部采用氣孔換氣，配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以，二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕·使用維修方便。 ④換氣時(shí)間短，并需要借助新鮮空氣來(lái)清掃廢氣，換氣效果相對(duì)較差。

一起回望柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展史 現(xiàn)代柴油機(jī)是在德國(guó)機(jī)械工程師狄塞爾發(fā)明的柴油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，1892年，德國(guó)機(jī)械工程師狄塞爾取得了柴油發(fā)電機(jī)壓縮點(diǎn)火的 。他的做法是以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比來(lái)提高熱效率，利用壓縮氣體的高溫來(lái)點(diǎn)燃進(jìn)入汽缸的燃料，這樣做的好處是不但省去了點(diǎn)火裝置和汽化器，而且可以使用比柴油價(jià)格更低的柴油做燃料。 狄塞爾經(jīng)過(guò)了5年的實(shí)驗(yàn)，在1897年制成了 臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的壓縮點(diǎn)火柴油發(fā)電機(jī)，即壓燃式柴油機(jī)。與以前的柴油發(fā)電機(jī)相比，它延長(zhǎng)了汽缸內(nèi)氣體的壓縮過(guò)程，大大提高了壓縮終了時(shí)氣體的壓力和溫度，實(shí)現(xiàn)了不用點(diǎn)火系統(tǒng)而使柴油自動(dòng)點(diǎn)火燃燒的功能。狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)能將35％的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動(dòng)力而當(dāng)時(shí)有效的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也只能將28％的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動(dòng)力，這是柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)第二次革命性的突破。但是，當(dāng)時(shí)狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在著很多的缺點(diǎn)，比如重量重、噪聲大、冒黑煙，排出的大量廢氣會(huì)對(duì)環(huán)境影響很大，而且噴油泵還不完善，從而嚴(yán)重限制和影響了柴油機(jī)的衄?？梢哉f(shuō)，狄塞爾先生生前只看到發(fā)動(dòng)機(jī)的成功的開(kāi)端，卻沒(méi)有看到柴油機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，沒(méi)有看到柴油機(jī)的廣泛應(yīng)用。 據(jù)資料記載，柴油機(jī)技術(shù)在1914年以前發(fā)展比緩慢，在 次世界期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要柴油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn)，用于軍事目的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)電的發(fā)展史真正得到廣泛應(yīng)用是在1950年左右。早期的柴油機(jī)都是四沖程的，1899年德國(guó)工程師雨果．古爾德納制造出了二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，他把當(dāng)時(shí)采用相同缸徑的四沖程柴油機(jī)的功率提高了60％~80％。二沖程柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，但其燃油和潤(rùn)滑油的消耗量較高、冷卻比較困難、耐用性較差，而且很難制造出功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以至今實(shí)際使用的功率比較大的柴油機(jī)都是四沖程的。 世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)是1831年由英國(guó)的物理學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)明的。當(dāng)時(shí)法拉第在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵在線圈中移動(dòng)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生電流，即今天我們大家所熟知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，便利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)，即法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)。這臺(tái)發(fā)電機(jī)的構(gòu)造與現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同，在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的不是線圈，而是一個(gè)用紫銅做的圓盤(pán)。圓心處固定一個(gè)搖柄，圓盤(pán)的邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼，用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來(lái)；紫銅圓盤(pán)放置在馬蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄使紫銅圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)起來(lái)的時(shí)候，電流表的指針偏向一邊，這說(shuō)明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。這就是法拉第試制出的世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)。當(dāng)年法拉第曾在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上表演他的發(fā)電機(jī)。當(dāng)時(shí)，有一位貴夫人問(wèn)法拉第：“這玩藝兒有什么用呢？”法拉第非常有禮貌地回答道：“夫人，新生的嬰兒又有什么用處呢？”這一絕妙的回答受到大家的交口稱(chēng)贊。 當(dāng)拉第發(fā)明的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)雖然非常簡(jiǎn)單，它產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光，但是，這是世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)，是它首先向人類(lèi)揭開(kāi)了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。后來(lái)，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上將馬蹄形 磁鐵改為能產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)的電磁鐵，用多股導(dǎo)線繞制的線框代替紫銅圓盤(pán)，對(duì)電刷也進(jìn)行了改進(jìn)，終于制成了功率的可供實(shí)用的發(fā)電機(jī)。目前，即使功率為IGW、10GW的特大型發(fā)電機(jī)，也是根據(jù)法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的基本原理一電磁感應(yīng)原理制成的。 1866年，德國(guó)的電工學(xué)家、實(shí)業(yè)家恩斯脫．韋爾納·馮·西門(mén)子在法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上研制出自激勵(lì)式發(fā)電機(jī)，1870年，比利時(shí)的Z·T·克拉姆又研制出了自激勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)。在經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)之后，電機(jī)技術(shù)已經(jīng)走向成熟，1877年真正實(shí)用的發(fā)電機(jī)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。 100多年過(guò)去了，正是這簡(jiǎn)陋、不成熟、像初生嬰兒一樣的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)人類(lèi)帶入了電氣時(shí)代，為人類(lèi)利用電能做出了重大貢獻(xiàn)。 21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時(shí)代，特別是電腦技術(shù)等高科技成果在柴發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用，使柴油發(fā)電機(jī)組有了更廣闊的發(fā)展前景。以柴油機(jī)為動(dòng)力用的柴油發(fā)電機(jī)組己經(jīng)是通信等企業(yè)必不可少的重要設(shè)備。