柴油机工作原理是什么

 

  柴油机工作原理

单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞销、连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气，在气缸盖上下设有进气门和排气门。

(1)基本名闻术语

①上止点：活塞离曲轴中心 距离的位置。

②下止点：活塞离曲轴中心小距离的位置。

③活塞行程(冲程)：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。

④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用符号r表示，单位为mm。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。

⑤气缸工作容积在：一个气缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示，単位为L。

⑥柴油机排量：柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量，用VH表示。

柴油机排量表示柴油机的做功能力，在其他参数相同的前提下，柴油机排量越大，则其所发出的功率就越大。

⑦燃烧室容积当活塞在上止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。

气缸总容积当活塞在下止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Va与气缸工作容积Vh之和。

⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。

压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比ε=12～22。压缩比越大，活塞运动时，气体被压缩得越厉害，气体的温度和压力就越高，柴油机的效率也越高。

⑩工作循环：柴油机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环，称改机为二冲程柴油机。

(2)四冲程柴油机工作原理

①进气过程   活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力，使进气终了气缸内的气体压力低于大气压力P0(约78～91kPa)，温度为320～340K.

②压缩过程   活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷人气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。

③做功过程   所示]在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6～9MPa， 温度可达1800～2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热，气缸内的压力并没有明显下降，随着活塞下移，气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功行程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。

④排气过程   做功过程结末后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤，迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。

活塞经过上述四个连续过程后，便完成了一个工作循环。当排气过程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。

(3)二冲程柴油机工作原理

二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔，由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭，气缸盖上设有排气门。空气由扫气泵提高压力以后，经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。

① 行程   行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开，新鲜空气山扫气泵以高于大气压力送入气缸中，并把气缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩，一直进行到上止点。

②第二行程   第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时，喷油器开始喷油，被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，推动活塞向下止点运动，经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开，做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动，随后进气孔打开，新鲜空气被扫气泵再次压入气缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作行程。

(4)二冲程与四冲程柴油机的比较

与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机

①曲轴毎转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时，在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程柴油机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5～1.7倍。

②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳。

③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程柴油机结构简单，重量轻·使用维修方便。

④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。

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发电机组为火车站备用电源保驾护航

  火车站，电力解决方案是铁路用电保障。突然停电怎么办?除了各种基础设施，火车站一般均配有消防系统、引导系统、安保系统、通讯系统、信号系统、数据系统等，如果一旦发生突然停电，火车站将陷入一片恐慌和无序并不能作业状态，那将是难以想象的后果。

  产品需求与挑战：铁路(局)上用发电机组主要用在机修上和应急措施。ATS功能、AMF功能、低噪音、性能稳定，支持火车站的正常运营。

  1、工作噪声低

  超低噪音，以足够的安静环境确保铁路人员安心调度，同时也要确保乘客能有安静的候车环境。

  2、主要和必要保护装置

  下列故障的情况下，机组会自动停机，并发出相应信号：低油压、高水温、超速、启动不成功等；机组起动方式选择为自动启动方式。机组须具备AMF(自动市电失败)功能，配备ATS，实现全自动起动。当市电停电，起动时间迟延< 5秒(可调)后，能自动启动机组(共有三次连续自动起动功能)，市电/机组全负切换时间为< 10秒，完全满足投入负荷所需时间少于12秒，市电恢复后，机组维持0-300秒运行冷却后(可调)自动停机。

  3、性能稳定，可靠性强

  机组的平均故障间隔期不低于2000小时；技术性能方面，机组的空载电压整定范围为95-105%额定电压。

  解决方案：一般火车站均由两个电源组成，一是市电，其次是配备一些柴油发电机组，以应对突发停电。发电机组要求带有AMF功能，配备ATS、保证火车站在主电源一旦断电，替代电源系统必须能立即提供电源，低噪音、稳定性满足火车站的特殊要求。通过配备RS232或RS485/422通信接口，实现与计算机联接，进行远程监控，实现遥控、遥信和遥测，做到全自动、无人值守。维曼发电机租赁

发电机的正常启动特点与条件

  柴油发电机组的运行方式：正常情况下，柴油发电机组保持在热备用状态，做好启动的准备，预润滑和预熟系统保持连续运行状态，以便能使柴油发电机启动后在尽可能短的时间里达到满功率。柴油发电机从接到动信号开始，经过带载程序终达到稳定运行。

  柴油发电机组能启动应满足以下条件：
  a所有的控制设备有电，（部分设备失电也可能不影响启动）；
  b.没有优先连锁（柴油发电机在“维护”模式，盘车啮合，A/B列压空压力低三者之一）和跳闸信号；
  c.启动失败记忆信号。
  柴油发电机组的启动命令有如下几个：a.LHA、LHB母线电压低（≤0.8Un）延时0.9秒；b.LGC、LGD母线电压低（≤0.8Un）延时0.9秒；c.安注信号：d.壳高高压（0.24MPa);e.主控室手动启动。一旦接到以上启动命令，只要机组无优先连锁信号和跳闸信号以及无启动失败记忆，机组将立即启动，即使有正常跳闸信号和正常连锁信号，也无法禁止启动。柴油发电机在接到启动信号10杪内，能够达到额定转速和额定电压。一旦达到额定转速和额定电压后正常电断路器001JA断开同时扫负荷，断路器002JA合上，并启动一个带载程序。由于电动机启动功率比其额定功率大，柴油发电机的容量又不是按照由配电装置供电的全部厂用电设备同时启动来选择的。带载程序用于：切除大部分专设厂用电设各，以便当电源断路器002JA合闸时不致使全部专设厂用电设各同时启动；b．按照需要和柴油发电机组的容量使被切除的专设厂用电设备分批重新启动。
  柴油发电机一旦接到启动命令后，只有以下保护可以使柴油发电机跳闸：①超速保护，转速达到575r/min（额定转速的115％）；②低电压保护，电压低于70％额定电压2/3即在三个低电压检测回路中出现两个低电压头）；③手动切断：在柴油发电机厂房按下001PP就地控制盘上的紧急停运按钮001TO或就地的停机杆。
  就地运行模式:这个模式主要用于柴油发电机的定期试验。通过就地OOIPP盘面002CC开关来启动柴油发电机，与启动不同，在手动启动柴油发电机的过程中，励磁开关不会自动合闸，必须在002JA断开以及转速大于80％条件下就地用015CC手动合闸。在就地运行模式下，正常连锁和连锁都将闭锁柴油发电机的启动。正常停机保护有：①发电机保护，②励磁保护；③高温水出口温度高高；④低温水进口压力低；囹润滑油目用油箱150BA低低液位，⑥润滑油温度高：⑦主轴承温度高；⑧燃油压力低；⑨柴油发电机曲轴箱压力高；⑩排气或涡轮增压器进出口温度高。就地运行模式并不妨碍柴油发电机的启动，一旦柴油发电机接到启动命令，一切运行过程同启动一样，尽管此时在就地运行模式。
  维护模式:将OOICC置于“维护”模式，此模式下，柴油发电机组不可能就地或启动。这种情况主要用于柴油发电机组的维护状态，并为维护人员进入中乐盘柜进行检修创造条件。需要启动盘车装置时，也要置于此模式。
  柴油发电机的停运：不论柴油发电机以何种方式启动，手动停机只能在就地进行。对于启动运行工况下，首先，在主控室按下014TO停机认可按钮，允许就地停机的情况下，才能在就地使用001PP上的002CC开关使柴油发电机停机。对于柴油发电机就地启动的工况下，就地手动停机，不需通过主控制室认可。在发出正常停机信号的同时出现启动信号，则后者具有优先权。不管是何种性质的启动信号，就地停机按钮001TO都能使柴油发电机跳闸，并发出报警信号。维曼发电机租赁

康明斯柴油发电机喷油器的构造原理是怎样的

康明斯柴油发电机燃油供给系统的功用是根据柴油发电机负荷的需要，按时将适量的柴油以雾状喷入气缸与空气均匀地混合。康明斯柴油发电机燃油供给系统的机件可分为：燃油箱、输油泵、调速器、喷油器等。

 康明斯柴油发电机燃油供给系统的布置。在康明斯柴油发电机驱动下，输油泵从燃油箱内吸进燃油，并以一定的压力经燃油水分离器、燃油滤清器过滤后送到喷油泵，过量的燃油返回油箱。燃油在喷油泵内被加压后，以极高的压力经高压油管送至各缸喷油器，向各个气缸进行的喷射，过量的燃油经回油歧管返回油箱。

康明斯发电机
 虽然喷油器的种类繁多，但其构造原理基本相同，典型柴油发电机喷油器总成，由喷油器体、针阀偶件、紧帽、顶杆、调压螺钉等组成。针阀偶件用紧固螺套固定在喷油器体上，调节弹簧通过顶杆部件将针阀偶件压紧在针阀体密封锥面上，调压弹簧的压力由调压螺钉调节，调压螺钉用螺母锁紧。其中针阀偶件（由针阀和针阀体组成）按结构形式可分为开式和闭式两大类。目前广泛应用的是闭式，其主要形式分为轴针式和孔式两种。

 上述喷油器结构因调压弹簧位置在喷油器的上部，弹簧位置与针阀距离较远，所以必须通过一根较长的顶杆，把弹簧与针阀的运动联系起来。这种结构的优点是在调压弹簧顶部容易布置调压螺钉，针阀开启压力可利用调压螺钉进行无极调整，调整方便。但这种结构也有缺点，及顶杆较长、质量较大，容易产生惯性力较大。因为针阀由静止到开启应迅速，喷油结束后，针阀应迅速向上运动转变为向下运动，以求针阀尽快回位并停止供油。但这种运动的转变与喷油器运动件的的惯性有关，惯性愈大针阀关闭所需时间愈长，燃烧室内高温气体也愈容易到灌入针阀偶件内，产生积炭、烧损密封座面等现象。

 为了克服上述结构的缺点，近几年来国内外已发展出一种新的喷油器总成。

 改进后的喷油器结构的显著特点是取消运动件顶杆，改用一个质量较小的弹簧下座，将调压弹簧下移到接近针阀尾部，同时针阀直径也减小。由于这种喷嘴器结构降低了运动件的惯性，所以又称为低惯量喷油器。康明斯柴油发电机B、C系列采用了这种结构的喷油器总成。该喷油器上有4个喷油孔，标准喷油压力为24.5~25.3MPa。它的优点是提高针阀开启和关闭速度，降低针阀回油时在密封锥面出的冲击应力，既能改善性能又能提高使用寿命。这种结构对针阀开启压力的调整采用改变垫片厚度的办法，因此开启压力的调整不如一般喷油器所采用的调整螺钉方便，且压力只能有级调整。为了保证足够的调整精度，采用每隔0.05mm为每一级的垫片进行调整

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