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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、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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柴油发电机组功率不足的判断方法

1、看冒烟现象

 在柴油机工作时，打开机油口盖，如有一股股浓烟从机油口盖冒出，称下冒烟。下冒烟现象严重，说明活塞、气缸套、活塞环等件严重磨损。

 2、看水温查冷却系统

 如果柴油机工作室冷却系水温过高，则可以说明发动机冷却水腔水垢太厚或冷却系有关部件(节温器、水泵、风扇灯)效率低或失效。

 3、配气正时查配气相位

 柴油机经过产期工作后，正时齿轮、凸轮表面、随动柱和挺杆就会磨损，使进气门、排气门开闭时间向后推迟而偏离 配气机相位，使充气效率降低，柴油机功率下降。因此，要定期检查柴油机配气相位，若不符合要求应及时调整。

 4、看压缩力查漏气

 检查压缩力的方法是：在不减压的情况下摇转曲轴，当摇致压缩力较大时，再向上用力要一把，松放摇柄但手不要离开摇柄，此时如有很大的反弹力，说明压缩力很好，反之，说明压缩力较差。

 5、看冒烟查烟色

 柴油机在正常工作地，一般不冒烟或冒一些清淡的灰白色烟，有时肉眼难以看出。若冒黑烟，则说明气缸内有多气少，燃烧不完全;若冒白烟，则说明燃油掺水，或柴油未完全燃烧，气化后从排气管冒出。

 6、看积碳查工况

柴油机排气口积碳呈黑灰色，表现向覆盖着一层白霜，积碳层极薄，说明柴油机工况良好;积碳色泽黑亮，但不湿，说明柴油机轻微烧机油，应及时排除;某缸排气口积碳厚度明显高于其他缸排气口的，说明该缸喷油器工作不良或气缸密封性变差，应进行修理或更换;个别排气口湿润或有机油的，说明该缸大量排机油，应进行修理;各缸排气口积炭层均较厚，且色泽较深的，多因工作湿度过低，或喷油过晚，柴油后然严重所致，应正确使用并及时调整。

 7、看点火查早晚

 看点火时指检查喷油是否正常时，即供油提前角是否符合规定，供油过迟(提前角过小)，则柴油机启动困难，燃烧不完全，排气冒烟，机温过高，功率不足;供油太早(提前角过大)柴油机工作时有敲击声，容易损坏零件，启动时容易发生倒转，同时也会影响柴油机功率的输出。

 8、看喷油查卡滞

 喷油泵喷油应不偏射、不滴油、油雾均匀、射程适当，工作时可听到清脆的“噗嗤、噗嗤“声，用手抚摸高压油管有脉动感。喷油良好并不能完全说明油路零件没有问题，因此，还需要检查供油拉杆和拨叉有无卡滞和松动等现象。

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。

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 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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