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、進(jìn)氣門、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、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)氣門和排氣門。

(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)過程來(lái)完成的。每進(jìn)行這樣一個(gè)過程稱為一個(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)氣門打開，排氣門關(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做功過程   所示]在壓縮過程即將終了時(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排氣過程   做功過程結(jié)末后，排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉?；钊谇S的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速?gòu)呐艢忾T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)過上述四個(gè)連續(xù)過程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣過程結(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。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、閉，氣缸蓋上設(shè)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(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，完成進(jìn)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(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(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)行的過程稱為“掃氣過程”?；钊^續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞越過進(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-換氣過程?；钊咏现裹c(diǎn)時(shí)，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?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)排氣門打開，做功后的廢氣由排氣門排出。活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開始“掃氣過程”?；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

維曼發(fā)電機(jī)租賃的沃爾沃柴油發(fā)電機(jī)組

沃爾沃柴油發(fā)電機(jī)組主要組成部分包括：

(1)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

(2)交流同步發(fā)電機(jī)

(3)冷卻系統(tǒng)

(4)飛輪及其護(hù)罩、聯(lián)軸器、避震器及機(jī)組底座

(5)燃油系統(tǒng)

(6)排氣系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)

(7)日用油箱

(8)電動(dòng)起動(dòng)系統(tǒng)      

(9)DC24V蓄電池組(密封鉛酸電池)

(10)DC24V直流電源裝置和直流起動(dòng)電動(dòng)機(jī)

(11)空氣、燃油、潤(rùn)滑油過濾器

(12)高精度電子調(diào)速器

 機(jī)組主要性能

(1)機(jī)組符合GB《工頻柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件》和《自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件》以及國(guó)際《250至3200KW柴油發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件》和《自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組分級(jí)要求》的規(guī)定。

(2)當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)市電中斷供電，機(jī)組在5秒鐘內(nèi)完成自動(dòng)起動(dòng)，10秒鐘內(nèi)電壓達(dá)到額定值并可向負(fù)載供電。自起動(dòng)可連續(xù)作三次起動(dòng)嘗試，若三次起動(dòng)失敗，機(jī)組自動(dòng)停止操作，并自鎖和發(fā)出聲音信號(hào)。當(dāng)市電恢復(fù)正常，機(jī)組經(jīng)延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)。

（3）發(fā)電機(jī)組具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制功能，提供RS485通信接口并提供通信協(xié)議。

（4）柴油發(fā)電機(jī)組及其控制屏、相應(yīng)的電器設(shè)備均應(yīng)保證在（7）的使用條件下能正常工作。

（5）機(jī)組配備手操（鑰匙）電啟動(dòng)裝置及相應(yīng)儀表，當(dāng)自動(dòng)化控制屏發(fā)生故障時(shí)應(yīng)能采用手動(dòng)鑰匙的方式啟動(dòng)、運(yùn)行，并通過設(shè)置的機(jī)械油壓、水溫、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、頻率儀表對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。

（6）不論是手動(dòng)或自動(dòng)化控制狀態(tài)，發(fā)電機(jī)的頻率和電壓均可預(yù)調(diào)并在出廠時(shí)預(yù)調(diào)設(shè)置完成。

(7)使用條件：

a．海拔高度 不超過1000m

b．環(huán)境溫度 +0—+40℃

c．空氣相對(duì)濕度 小于95％(20℃時(shí))

(8)主要技術(shù)指標(biāo)

a． 發(fā)電機(jī)額定功率；見參數(shù)

b． 電壓：3相交流380／220V(滿載電壓)、400／230V(空載電壓)，電壓波動(dòng)±0.5％，電壓瞬態(tài)調(diào)整率≤＋15％- -15％

c．頻率：50Hz，波動(dòng)率±1％，頻率瞬態(tài)調(diào)整率≤+10％— -10％。

d．功率因數(shù)：大于0．8 。

f．電子調(diào)整器，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率≤±0.5％ 。

g．電子調(diào)速器自空載至滿載時(shí)，穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率<±0．25％。

h．電壓穩(wěn)定時(shí)間<1秒 。

I．頻率穩(wěn)定時(shí)間<1秒 。

j．機(jī)組在空載額定電壓時(shí)線電壓波形正弦性畸變率應(yīng)不大于5％。

k．機(jī)組工作時(shí)振動(dòng)的單振幅值應(yīng)不大于5.0mm。

(9)故障自動(dòng)停機(jī)和保護(hù)裝置：

冷卻水溫度過高

機(jī)油壓力過低

發(fā)動(dòng)機(jī)超速

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)三次失敗

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后未能升速或達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速

機(jī)組起動(dòng)成功后升至額定轉(zhuǎn)速但發(fā)電機(jī)未能建壓或缺相

(10)聲光報(bào)警信號(hào)

冷卻水溫度過高

機(jī)油壓力過低

發(fā)動(dòng)機(jī)超速

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)三次失敗

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后未能升速或達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速

機(jī)組起動(dòng)成功后升至額定轉(zhuǎn)速但發(fā)電機(jī)未能建壓

緊急停機(jī)

DC24V電池組電壓過低

205.2.3 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

直列四沖程重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油系統(tǒng)為后冷式渦輪增壓直接注入點(diǎn)火，汽缸套可更換濕式油底殼潤(rùn)滑系統(tǒng)。全電子自動(dòng)控制調(diào)速。

（1）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用‘瑞典VOLVO PENTA公司’的產(chǎn)品。柴油機(jī)的主要配件（渦輪增壓器、空氣/燃油/機(jī)油濾清器、油水分離器、機(jī)油泵、聯(lián)軸器、電子調(diào)速器、直流起動(dòng)電動(dòng)機(jī)等）為柴油機(jī)原廠家配套（或柴油機(jī)原廠指定產(chǎn)品）。

(2)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與發(fā)電機(jī)的額定功率配套，滿足發(fā)電機(jī)全負(fù)荷功率輸出，包括完整的輔助設(shè)備和配件，符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及本標(biāo)書提出的要求，達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)平衡好、震動(dòng)小、損耗和噪聲低的優(yōu)良運(yùn)行性能。

(3)燃油和機(jī)油系統(tǒng)：

a、機(jī)組燃油及機(jī)油消耗率低，在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下，輸出額定功率時(shí)燃油消耗小，機(jī)油燃油過濾系統(tǒng)：高精度紙基過濾器，直流燃油電磁閥。

b、機(jī)油過濾：高精度紙基潤(rùn)滑過濾器，帶旁通保護(hù)。

c、發(fā)電機(jī)組油箱：柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)配足滿負(fù)荷運(yùn)行所需8-16小時(shí)油箱，油箱設(shè)有油位計(jì)。

(4)冷卻系統(tǒng)：

a、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻為風(fēng)冷式自帶風(fēng)扇水箱封閉水循環(huán)。

(5)電動(dòng)起動(dòng)系統(tǒng)：

a．發(fā)動(dòng)機(jī)由DC24V直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，可手動(dòng)、自動(dòng)起動(dòng)。

b．DC24電源采用恒壓式充電器。

c．DC24V電池組采用封閉式鉛酸電池，電池容量滿足6次連續(xù)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而不致過度放電。

(6)聯(lián)軸器及避震裝置

a．柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)采用柔性直接聯(lián)接。

b．柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)與底座之間裝設(shè)避震器、底座安裝有減震措施。

(7)排風(fēng)與排煙系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)配備消音功能大于15dB的消音器和膨脹節(jié)，發(fā)電機(jī)至消音器及消音器至排煙管采用不銹鋼軟性波紋管連接。

(8)調(diào)速：配置高精度電子調(diào)速器，并可手動(dòng)調(diào)速。

205.2.4 交流發(fā)電機(jī) 

（1）發(fā)電機(jī)采用國(guó)產(chǎn)品牌‘上海斯坦福動(dòng)力設(shè)備有限公司’‘格睿系列’的產(chǎn)品。

(2)三相四線制，額定電壓400/230V ，50HZ，。水平聯(lián)軸，防滴、網(wǎng)護(hù)式同步發(fā)電機(jī)，外殼防護(hù)等級(jí)IP23，H級(jí)絕緣， cosα滯后0.8。無(wú)刷自勵(lì)磁，固體電路，自動(dòng)恒壓，電壓調(diào)整采用高精度電壓自動(dòng)調(diào)整器（AVR）。

 (3)發(fā)電機(jī)特性：

發(fā)電機(jī)的特性與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性匹配，使發(fā)電機(jī)滿載時(shí)能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率而不超載。

205.2.5 發(fā)電機(jī)組控制柜

(1)柜體結(jié)構(gòu)：采用冷扎鋼板經(jīng)酸洗磷化噴漆，不易生銹，防護(hù)等級(jí)IP4X。符合 通用電器標(biāo)準(zhǔn)；顏色由業(yè)主確定。

 (3)空氣斷路器：

a．采用塑殼斷路器塑殼開關(guān)。

b．額定電流：按發(fā)電機(jī) 供電電流配置。

c． 分?jǐn)嗄芰Γ?0kA。

g．具有過載長(zhǎng)延時(shí)脫扣、短路短延時(shí)脫扣、短路瞬時(shí)脫扣保護(hù)

主要技術(shù)指標(biāo)

1. 電源：

直流輸入：9－35V（需要油機(jī)啟動(dòng)信號(hào)時(shí)拉入）

交流輸入：取自一二路A、N相電壓，只要其中一路有電,即可工作,單相電壓＞180V。

輸入線電壓：0－270V（單相）╱0－460V（三相）

輸入三相電流：0－5A（額定）

頻率：50Hz

 (4)發(fā)電機(jī)組控制裝置：

a、自動(dòng)化控制器采用‘鄭州眾智科技股份有限公司’6100U液晶顯示屏，漢字顯示機(jī)組工作狀態(tài)，并能顯示、設(shè)置工作參數(shù)：

可顯示：發(fā)電機(jī)電壓（各相）、發(fā)電機(jī)電流（各相）、頻率、有功功率、功率因素、有功電度、運(yùn)行時(shí)間、冷卻水溫、機(jī)油油壓、轉(zhuǎn)速、主油箱油位、電池組電壓等參數(shù)。

故障存儲(chǔ)與查詢可指示：冷卻水溫度過高、機(jī)油壓力過低、發(fā)動(dòng)機(jī)超速、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)三次失敗、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后未能升速或達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速 、機(jī)組起動(dòng)成功后升至額定轉(zhuǎn)速但發(fā)電機(jī)未能建壓、緊急停機(jī)、日用主油箱油位過低、DC24V電池組電壓過低等事故報(bào)警記錄，故障記錄大于10條，可及自動(dòng)更新。

具備頻率預(yù)調(diào)、電壓預(yù)調(diào)、發(fā)電機(jī)起動(dòng)/停止手動(dòng)控制、直流電池組自動(dòng)浮充電、自動(dòng)電壓調(diào)整器、音響報(bào)警、RS485通信接口。

b、開關(guān)及按鈕

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)操作選擇開關(guān)、緊急停車按鈕、警告信號(hào)解除按鈕、故障復(fù)位按鈕、手動(dòng)啟動(dòng)鑰匙開關(guān)。

（5）發(fā)電機(jī)具備遠(yuǎn)程“三搖”功能，提供開放的遠(yuǎn)程通信協(xié)議和調(diào)試軟件，通信接口為RS485口。

a、搖控功能包括：故障復(fù)位、開機(jī)、停機(jī)、警告信號(hào)解除。

b、搖測(cè)功能包括：發(fā)電機(jī)電壓（各相）、發(fā)電機(jī)電流（各相）、頻率、有功功率、功率因素、有功電度、運(yùn)行時(shí)間、冷卻水溫、機(jī)油油壓、轉(zhuǎn)速、油箱油位、電池組電壓。205.2.6 備用零件、附件

為確保柴油發(fā)電機(jī)組的正常和運(yùn)行，便于監(jiān)視和檢測(cè)、維護(hù)、修理和提高運(yùn)行可靠性。供貨商在交貨后十年內(nèi)供應(yīng)相同型號(hào)的備件或相同或較好質(zhì)量的替代品。