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柴油機工作原理是什么
柴油機工作原理
單缸往復活塞式柴油機結構主要由排氣門、贛州章貢進氣門、贛州章貢氣缸蓋、贛州章貢氣缸、贛州章貢活塞、贛州章貢活塞銷、贛州章貢連桿和曲軸等組成。氣缸內裝有活塞,活塞通過活塞銷、贛州章貢連桿與曲軸相連接?;钊跉飧變茸饕簧舷峦鶑瓦\動,通過連桿推動曲軸轉動。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣,在氣缸蓋上下設有進氣門和排氣門。
(1)基本名聞術語
①上止點:活塞離曲軸中心 距離的位置。
②下止點:活塞離曲軸中心小距離的位置。
③活塞行程(沖程):上止點與下止點間的距離,用符號S表示,單位為mm。
④曲柄半徑:曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離,用符號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:一個氣缸中,活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。用符號Vh表示,単位為L。
⑥柴油機排量:柴油機所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機排量,用VH表示。
柴油機排量表示柴油機的做功能力,在其他參數(shù)相同的前提下,柴油機排量越大,則其所發(fā)出的功率就越大。
⑦燃燒室容積當活塞在上止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Vc表示。
氣缸總容積當活塞在下止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。
⑨壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比。用符號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,通常柴油機的壓縮比ε=12~22。壓縮比越大,活塞運動時,氣體被壓縮得越厲害,氣體的溫度和壓力就越高,柴油機的效率也越高。
⑩工作循環(huán):柴油機中熱能與機械能的轉化,是通過活塞在氣缸內工作,連續(xù)進行進氣、贛州章貢壓縮、贛州章貢做功、贛州章貢排氣四個過程來完成的。每進行這樣一個過程稱為一個工作循環(huán)。如柴油機活塞走完四個沖程(曲軸旋轉兩周)完成一個工作循環(huán),稱該機為四沖程柴油機如活塞走完兩個沖程(曲軸旋轉一周)完成一個工作循環(huán),稱改機為二沖程柴油機。
(2)四沖程柴油機工作原理
①進氣過程 活塞從上止點向下止點移動,這時在配氣機構的作用下進氣門打開,排氣門關閉。由于活塞下移,氣缸內容積增大,壓力降低,新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、贛州章貢進氣管不斷吸入氣缸。由于進氣系統(tǒng)存在阻力,使進氣終了氣缸內的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78~91kPa),溫度為320~340K.
②壓縮過程 活塞由下止點向上止點運動,這時進、贛州章貢排氣門關閉。氣缸內容積不斷減少,氣體被壓縮,其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時氣體壓力可達3~5MPa,溫度高達750~1000K,為噴人氣缸內的柴油蒸發(fā)、贛州章貢混合和燃燒創(chuàng)造條件。
③做功過程 所示]在壓縮過程即將終了時,噴油器將柴油以細小的油雰噴入氣缸,在高溫、贛州章貢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6~9MPa, 溫度可達1800~2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動,從而使曲軸旋轉對外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時間,所以雖然活塞開始下移,但此時還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱,氣缸內的壓力并沒有明顯下降,隨著活塞下移,氣缸內的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結束時,壓力約為0.2~0.5MPa。
④排氣過程 做功過程結末后,排氣門打開,進氣門關閉。活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動,燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠,迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力,因此,排氣終了時,氣缸內廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內殘余廢氣的壓力約為0.105~0.12MPa,溫度約為700~900K。
活塞經(jīng)過上述四個連續(xù)過程后,便完成了一個工作循環(huán)。當排氣過程結束后,柴油機曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續(xù)旋轉,上述四個過程又重復進行。如此周而復始地進行個又一個的工作循環(huán),使柴油機連續(xù)不斷地運轉起來,并帶動工作機械做功。
(3)二沖程柴油機工作原理
二沖程柴油機無進氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進氣孔,由活塞的上下運動控制進氣孔的開、贛州章貢閉,氣缸蓋上設有排氣門??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氣孔進入氣缸,完成進氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。
① 行程 行程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動活塞由下止點向上運動,這時進氣孔和排氣門均打開,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掃除。這種進、贛州章貢排氣同時進行的過程稱為“掃氣過程”。活塞繼續(xù)向上運動,當活塞越過進氣孔后,進氣孔破活塞關閉的同時配氣機構也使排氣門關閉。于是氣缸內的新鮮空氣被壓縮,一直進行到上止點。
②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程。活塞接近上止點時,噴油器開始噴油,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。由于燃氣壓力的作用,推動活塞向下止點運動,經(jīng)連桿帶動曲軸旋轉而輸出動力。當活塞下行至某一時刻時排氣門打開,做功后的廢氣由排氣門排出?;钊^續(xù)向下運動,隨后進氣孔打開,新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸,開始“掃氣過程”。活塞一直運動到下止點,完成第二個工作行程。
(4)二沖程與四沖程柴油機的比較
與四沖程柴油機比較,二沖程柴油機有以下主要特點。公明發(fā)電機
①曲軸毎轉一周就有一個做功過程,因此,當二沖程柴油機工作容積和轉速與四沖程柴油機相同時,在理論上其功率應為四沖程柴油機功率的兩倍。但由于結構上的關系,二沖程柴油機廢氣排除不徹底,并且換氣過程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉速下,二沖程柴油機的功率約為四沖程柴油機的1.5~1.7倍。
②二沖程柴油機因其曲軸毎轉一周就有一個做功行程,在相同轉速下工作循環(huán)次數(shù)多,故輸出轉矩均勻,運轉平穩(wěn)。
③大多數(shù)二沖程柴油機部分或全部采用氣孔換氣,配氣機構簡單。所以,二沖程柴油機結構簡單,重量輕·使用維修方便。
④換氣時間短,并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣,換氣效果相對較差。


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增壓型柴油發(fā)電機機簡介
1)發(fā)動機依靠缸內燃燒發(fā)出功率。因此,進入缸內的燃油和空氣是基本的兩大要素,兩者要合理調配,燃燒才能完全,使之達到功率大而燃油省的目的。
2)燃油的輸入量是可以控制的,關鍵是空氣吸入量。一般發(fā)動機靠自然吸氣,空氣吸入量受發(fā)動機進氣系統(tǒng)阻力的限制,僅能吸入70%~80%(以1個大氣壓計,吸入氣缸的空氣體積與氣缸容積的百分比),因此功率難以提高。
3)增壓型柴油機的基本特征就是采用了“增壓器”。因此,進入氣缸的空氣不是依靠自然吸氣,而是由增壓器強制將空氣壓入或“填入”氣缸,從而使空氣量增多,噴射的燃油量也可相應增加,不但發(fā)動機功率大大提高,而且由于燃燒完全,相應降低了耗油量,尾氣煙度也有所改善。
4)廢氣渦輪增壓器利用發(fā)動機排氣壓力推動渦輪,帶動另一端的葉輪壓氣機“鼓充”進氣,葉輪轉速每分鐘一般達10萬轉左右。采用這種內燃機增壓技術的發(fā)動機為增壓型,其功率比自然吸氣型提高20%~40%,燃油消耗率也顯著下降。
5)進氣氣缸的空氣通過廢氣渦輪增壓器后,由于受壓縮功的影響,其溫度大幅度提高(全負荷時一般達到12℃左右),空氣密度卻顯示下降,限制了功率的進一步的提高,因此出現(xiàn)了“增壓中冷”技術。“增壓中冷”是將發(fā)動機的冷卻液或汽車前端的進風通過“中冷器”(即熱交換器)對已增壓過的發(fā)動機進氣進行“中間冷卻”。水冷型可將進氣溫度降至90℃左右,空氣冷卻型可將進氣溫度降至50℃左右。采用增壓中冷技術的發(fā)動機為增壓中冷型,其功率比增壓型進一步提高,油耗也相應地進一步減少。
6)B系列柴油機有3種吸氣形式——自然吸氣型、贛州章貢同城增壓型和增壓中冷型。依靠這種技術,B系列柴油機在缸徑、贛州章貢同城沖程和轉速不變的情況下,可逐級提高它的功率和轉矩,因而明顯擴大了系列內柴油機的功率范圍。以B系列6缸機為例:自然吸氣型(代號6B)的額定功率為96kW,增壓型(代號6BT)的額定功率為118kW,增壓中冷型(代號6BTA)的額定功率140kW,它們的轉矩和燃油消耗量也分別不同程度地逐級得到提高和減少。



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