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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、当地进气门、当地气缸盖、当地气缸、当地活塞、当地活塞销、当地连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、当地连杆与曲轴相连接。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、当地压缩、当地做功、当地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、当地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、当地排气门关闭。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、当地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、当地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、当地闭,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、当地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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你知道柴油发电机的泵喷嘴燃油系统分为哪三部分吗
泵喷嘴燃油供给系统高压部分主要山分配管、附近驱动装置和泵喷嘴组成。泵喷嘴一般均直接安装在气缸盖上,低压燃油由低压输油泵先送入气缸盖上的油道中,然后再分别向固定在缸盖上的泵喷嘴供油。低压燃油送人泵喷嘴,由泵喷嘴内的柱塞在凸轮轴、附近推杆、附近摇臂及回位弹簧的作用驱动下往复运动,将低压燃油升压,然后由泵喷嘴喷出。
由于泵喷嘴是每缸一个,所以每个泵喷嘴上,均有一个控制泵喷嘴喷油提前角和喷油量的电磁阀,电磁阀由ECU控制其开启和关闭时刻。由此可知,ECU必须有判缸信号和曲轴转速信号,以便准确掌握是哪个气缸处于压缩行程,并判断活塞运动距上止点前的角度,然后才能控制该缸电磁阀的通断,以保持发电机工况对喷油正时和喷油量的要求。
柴油发电机泵喷嘴可分为三部分,即高压燃油形成部分、附近燃油雾化喷射部分和电控电磁阀部分。
高压燃油形成部分高压燃油形成部分由凸轮、附近柱塞和回位弹簧组成。凸轮在凸轮轴带动下旋转,凸轮压动泵喷嘴柱塞上下往复运动,使柱塞与套筒之间的容积发生变化,将泵腔内的燃油形成高压,并由泵喷嘴喷人气缸。
泵喷嘴燃油供给系统的喷射过程包括高压腔充注燃油阶段、附近预喷射阶段、附近主喷射阶段和喷射结束阶段。
①高压腔充注燃油阶段。这个阶段的作用是向高压腔充注燃油,为喷射循环做准备。其工作过程如下:泵柱塞在弹簧压力作用下向上移动,这样使高压腔内容积扩大。泵喷嘴电磁阀不动作,电磁针阀处于静止位置,供油管到高压腔的通道打开,供油管内的油压使燃油流人高压腔。
②预喷射阶段。在主喷射阶段开始之前,少量燃油在低压下喷人燃烧室,使燃烧室内的压力和温度上升,可以减少点火延迟(点火延迟是开始喷油和燃烧室内压力开始上升之间的时间),这段时间应该短暂,否则在此期间喷油量大,压力会突然上升并产生很大的燃烧噪声。在预喷射循环和主喷射循环之间的“喷射间隔",燃烧室内的压力平缓上升,而不是一个突然的压力上升,使得燃烧噪声低,排放的氮氧化合物也少。
喷射凸轮通过摇臂将泵柱塞压下,将高压腔内的燃油排出供油管。发电机ECU将给泵喷嘴电磁阀通电,在此时,电磁阀针阀被压人阀座内,关闭高压腔到供油管的通道,高压腔内开始产生压力。当压力达到18MPa时,压力高于喷射弹簧,玉力,喷射针阀上升
喷嘴针阀打开后,预喷射立即结束。上升的压力使辅助柱塞下移,使高压腔内容积扩大。于是,压力瞬时下降,喷嘴针阀关闭,此时,预喷射结束。辅助柱塞的下移增加了喷嘴弹簧的压紧程度。在接下来的主喷射循环,若想再次打开针阀,油压必须比预喷射过程中的油压高。
③主喷射阶段。这个阶段的作用是以高喷射压力将燃油喷人燃烧室。空气和燃油混合、附近雾化良好,充分燃烧,从而减少排放污染并确保发电机率运转。喷嘴针阀关闭后短时间内,高压腔内压力立即重新上升。喷嘴电磁阀仍然关闭,泵柱塞下移。约30MPa时,燃油压力高于喷嘴弹簧作用力,喷嘴针阀再次上升,主喷油开始。压力上升到205MPa时,进人高压腔的燃油多于经喷孔喷出的燃油。柴油发电机 功率时的喷油压力 ,高转速时,喷人的油量也大,发电机 功率时的喷油压力 。
当发电机ECU停止给泵喷嘴电磁阀通电时,燃油被泵柱塞排出到供油管,压力下降。喷嘴针阀关闭,喷嘴弹簧将旁通活塞压回开始位置,主喷射循环结束。
④喷射结束阶段。主喷射循环结束后,进人喷射结束阶段。此时燃油压力迅速下降,喷嘴迅速关闭。防止燃油在低喷射压力下以大颗粒滴人燃烧室,造成燃烧不完全,排放污染严重。