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。活塞在氣缸內(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。活塞行程S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)。空氣由掃氣泵提高壓力以后，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。

維曼發(fā)電機(jī)租賃

只有正確的操作和保養(yǎng)才能減少柴油發(fā)電機(jī)氣缸套的異常磨損
柴油發(fā)電機(jī)氣缸套磨損的形式多樣而復(fù)雜，主要有：磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損和穴蝕等，通常是幾種磨損形式同時(shí)存在，互相影響，相互作用，從而加劇了氣缸套的磨損。柴油發(fā)電機(jī)氣缸套異常磨損與操作、保養(yǎng)方法有很大關(guān)系，只有保持正確的操作和保養(yǎng)方法，才能有效減少和柴油發(fā)電機(jī)氣缸套的異常磨損，延長(zhǎng)使用壽命和大修間隔期，降低使用成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
  氣缸套異常磨損的原因分析：氣缸套的磨損分為正常磨損和異常磨損。正常磨損是在正常工作條件下所發(fā)生的磨損，一般分3個(gè)階段，即：初始磨合期、穩(wěn)定磨損期和后期急劇磨耗期。正常磨損的磨損率較低，一般為0.01～0.08mm/1000h；異常磨損率則達(dá)到10～15mm/1000h。根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)分析，在灰塵多的環(huán)境下工作的柴油發(fā)電機(jī)的氣缸套異常磨損主要與下列因素有關(guān)：
  1.操作不正確造成的氣缸套異常磨損分為以下幾類(lèi)：
  超速超負(fù)荷作業(yè)：柴油發(fā)電機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度加快，缸套和活塞環(huán)間摩擦表面溫度隨速度增加而升高，當(dāng)缸套表面溫度升高至200℃左右時(shí)，缸套表面潤(rùn)滑油膜遭到破壞，摩擦狀態(tài)也由邊界摩擦變?yōu)楦赡Σ?。同樣，超?fù)荷作業(yè)時(shí)，進(jìn)油量增多，燃燒室內(nèi)空氣充量相對(duì)較為不足，造成燃料燃燒不完全，導(dǎo)致排氣溫度高，缸套表面溫度隨之上升，潤(rùn)滑油膜被燒蝕、破壞，使摩擦面間潤(rùn)滑不良，產(chǎn)生干摩擦。燃燒不完全和潤(rùn)滑油被燒蝕，使缸套表面積炭增多，產(chǎn)生了磨粒磨損；同時(shí)潤(rùn)滑油的高溫?cái)U(kuò)散性差，易產(chǎn)生高溫腐蝕。因此，長(zhǎng)期超速超負(fù)荷作業(yè)，缸套異常磨損特別嚴(yán)重。
  頻繁變換工況：當(dāng)發(fā)電機(jī)在變換工況下運(yùn)行時(shí)，如啟動(dòng)、停機(jī)、變負(fù)荷等，缸套和活塞環(huán)表面間的潤(rùn)滑油膜會(huì)隨之發(fā)生變化，容易使缸套磨損。
 為以下幾類(lèi)：
  （1）“三濾”未清潔或失效而沒(méi)能及時(shí)更換：煙塵主要含有石英砂等，柴油發(fā)電機(jī)在含塵量較多的環(huán)境中作業(yè)時(shí)，灰塵易隨著空氣經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)帶入氣缸中。此外也有可能是污染了灰塵的機(jī)油和燃油一道進(jìn)入發(fā)電機(jī)。當(dāng)空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機(jī)油弗列加濾清器因灰塵堵塞而未清潔或失效而無(wú)及時(shí)更換時(shí)，灰塵就較易進(jìn)入發(fā)電機(jī)，這些塵埃進(jìn)入摩擦面后，由于硬度比摩擦面高，引起磨粒磨損。有試驗(yàn)表明，當(dāng)磨粒直徑在30m左右時(shí)，所造成的磨粒磨損為劇烈，而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨損則較輕微。在弗列加濾清器過(guò)濾效果良好的情況下，弗列加濾清器一般能過(guò)濾掉10m以上的磨粒，因此經(jīng)常清潔弗列加濾清器和及時(shí)更換失效的弗列加濾清器，對(duì)減少磨粒磨損有很大作用。
  （2）冷卻水溫度太低或太高：冷卻水溫度過(guò)低，則因燃燒生成的二氧化碳、硫的氧化物容易與凝結(jié)于缸壁的水滴結(jié)合成碳酸、硫酸和亞硫酸，對(duì)缸壁造成嚴(yán)重的酸腐蝕；同時(shí)溫度低，燃料不能完全燃燒，一部分成為廢氣排出，一部分則滲入并破壞缸壁的潤(rùn)滑油，導(dǎo)致摩擦面間潤(rùn)滑不良，磨損加劇。冷卻水溫度太高，則使?jié)櫥宛B(yǎng)化嚴(yán)重。有試驗(yàn)表明，溫度每增加10℃，氧化速度將增加一倍，因此，缸套壁溫度過(guò)高，潤(rùn)滑油膜氧化速度進(jìn)行得很快，此時(shí)潤(rùn)滑油粘度降低，油膜容易破壞，加劇磨損，根據(jù)對(duì)許多柴油機(jī)的試驗(yàn)表明，冷卻水溫度在75～80℃為宜，此時(shí)磨損量較低；另外，潤(rùn)滑油在高溫氧化后生成的積炭使摩擦表面產(chǎn)生磨粒磨損，使磨損更加嚴(yán)重。造成冷卻水溫度太低和太高的原因主要有：發(fā)電機(jī)頻繁開(kāi)開(kāi)停停或啟動(dòng)時(shí)節(jié)溫器失效致冷卻水始終未能進(jìn)行小循環(huán)使冷卻水溫度太低。水箱水量太少，水泵風(fēng)扇皮帶太松致風(fēng)扇風(fēng)力不足；冷卻水道堵塞水流不暢，水箱冷卻片污物多致散熱差；冷卻水道滲入高溫氣體；潤(rùn)滑油變質(zhì)缸套積碳散熱差、磨損嚴(yán)重等，均會(huì)造成水溫偏高。
  （3）燃燒室內(nèi)積炭多：柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，就會(huì)在活塞頂、進(jìn)排氣門(mén)、氣缸蓋的燃燒室上面積聚一定數(shù)量的積炭，若沒(méi)有及時(shí)清理，這些積炭就會(huì)在摩擦面間形成磨粒，使摩擦面產(chǎn)生磨粒磨損；同時(shí)因積炭造成表面散熱差，導(dǎo)致磨擦面間表面溫度升高，降低潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能，也同樣加劇了氣缸套的磨損。
  （4）潤(rùn)滑油變質(zhì)：潤(rùn)滑油變質(zhì)后對(duì)金屬表面的吸附力和分散力下降，從而使有腐蝕磨損表面更加嚴(yán)重，表面摩擦狀態(tài)也由于潤(rùn)滑油的變質(zhì)而粘度下降，容易破壞潤(rùn)滑油膜，使表面磨損加大，對(duì)此，應(yīng)定期更換潤(rùn)滑油，確保表面處于良好潤(rùn)滑狀態(tài)。
為防止氣缸套發(fā)生類(lèi)似上面的異常磨損，應(yīng)做好以下幾點(diǎn)措施：
  1）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)適當(dāng)?shù)芈D(zhuǎn)一段較短時(shí)間，待溫度升高后，再帶負(fù)荷工作；柴油發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷工作時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)均勻，不應(yīng)在超負(fù)荷情況下工作，工作溫度要保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，不可過(guò)高或過(guò)低；
  2）按時(shí)清潔更換失效的空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機(jī)油弗列加濾清器；按不同季節(jié)更換不同的潤(rùn)滑油，定期添加或更換油底殼的潤(rùn)滑油；定期清潔活塞頂、氣門(mén)及氣缸蓋上的積炭；經(jīng)常清洗水箱，清通冷卻水道，檢查、調(diào)整風(fēng)扇皮帶，檢查節(jié)溫器性能，失效應(yīng)及時(shí)更換。
  3）發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)有故障時(shí)要及時(shí)排除，避免因小故障而造成大的損失；維曼發(fā)電機(jī)租賃

維曼發(fā)電機(jī)租賃公司：大部分企業(yè)采購(gòu)人員，在購(gòu)買(mǎi)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)都比較猶豫，不知選擇什么樣的發(fā)電機(jī)組。因?yàn)楝F(xiàn)在的柴油發(fā)電機(jī)的品牌很多，常見(jiàn)的有：合資品牌的康明斯發(fā)電機(jī)、道依茨發(fā)電機(jī)，有進(jìn)口品牌的沃爾沃發(fā)電機(jī)、帕金斯發(fā)電機(jī)。還有許多國(guó)產(chǎn)品牌發(fā)電機(jī)：濰柴發(fā)電機(jī)、上柴發(fā)電機(jī)、玉柴發(fā)電機(jī)、無(wú)錫動(dòng)力、濟(jì)柴；另外，還可以根據(jù)機(jī)組的功能不同有：普通型柴油發(fā)電機(jī)，自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)，靜音型發(fā)電機(jī)組，移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)，防雨型柴油發(fā)電機(jī)，多機(jī)并網(wǎng)型發(fā)電機(jī)。

其實(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組在選擇時(shí)，只要根據(jù)自己所需的要求報(bào)給我們就行，我們會(huì)根據(jù)客戶的一般的功能要求，價(jià)格承受能力為您選擇比較適合您的柴油發(fā)電機(jī)組。

比如，企業(yè)作為備用電源選用國(guó)產(chǎn)上柴發(fā)電機(jī)和玉柴發(fā)電機(jī)就可以了，也不一定要選擇自動(dòng)化發(fā)電機(jī)，因?yàn)槲覀児S的發(fā)電機(jī)組在出廠前都會(huì)為您加裝自動(dòng)保護(hù)功能的，所以也不一定就需要購(gòu)買(mǎi)自動(dòng)化的或者是自動(dòng)切換的；企業(yè)根據(jù)自己需求選擇，但是，如果是醫(yī)院，辦公大樓或飛機(jī)場(chǎng)之類(lèi)的地方，所訂購(gòu)的發(fā)電機(jī)組 選擇康明斯或沃爾沃之類(lèi)的進(jìn)口品牌發(fā)電機(jī)組，而且還必須加裝自動(dòng)化自動(dòng)切換功能，以保障在停電時(shí)能夠及時(shí)通電，以免造成事故。

當(dāng)然，具體選擇什么品牌的發(fā)電機(jī)組，還是應(yīng)該根據(jù)各單位的經(jīng)濟(jì)承受能力而定，隨著國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)不斷更新，國(guó)產(chǎn)上柴發(fā)電機(jī)和玉柴發(fā)電機(jī)的質(zhì)量已經(jīng)得 到了很大的，而且油耗也降低了很多，所以，有時(shí)候也不一定要盲目相信進(jìn)口發(fā)電機(jī)組，只要根據(jù)自己的承受能力，選擇適合自己的發(fā)電機(jī)組就可以了。