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单缸四冲程柴油发电机的工作过程
发布时间:2020-03-17 13:43:59  ▏阅读:

 

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康明斯四冲程柴油发电机的工作过程

 

导读:康明斯发电机在工作过程中能输出动力,除了有直接将燃料的热能转变为机械能的燃烧室和曲柄连杆机构外,还必须具有相应的机构和系统予以保证,并且这些机构和系统是互相联系和协调工作的。不同类型和用途的柴油发电机,其机构和系统的形式不同,但其功用基本一致。今天主要在以下讲解关于四冲程发电机的工作过程:

 

一、工作过程

 

1、进气冲程

      如图2(a)所示,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、进气管不断吸人气缸。由于进气系统存在阻力,使进气终了时气缸内的气体压力低于大气压力加p0(约78~91kPa),温度为320~340K。

2、压缩冲程

      如图2(b)所示,活塞由下止点向上止点运动,这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减小,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、做功冲程

      如图2(c)所示,在压缩冲程即将终了时,喷油器将柴油以细小的油雾喷人气缸,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。燃烧气体的最大压力可达6~9MPa,最高温度可达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,但此时还有喷人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。做功冲程结束时,压力约为0.2~0.5MPa。

4、排气冲程

      如图2(d)所示,做功冲程结束后,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冲程后,便完成了一个工作循环。当排气冲程结束后,柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,上述四个冲程又重复进行。如此周而复始地进行一个又一个的工作循环,使柴油发电机连续不断地运转起来,并带动工作机械做功。

 

柴油机气缸内部工作动态图.gif

图1  柴油机气缸内部工作动态图

单缸四冲程柴油机工作原理图.png

图2  单缸四冲程柴油机工作原理图

 

 

二、单缸柴油机工作原理

 

单缸柴油机属于内燃机的一种,它是燃料直接在发动机的气缸内部进行燃烧的热机。燃烧中产生的高温高压气体,经过活塞连杆和曲柄连杆机构,将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动,以实现热能和机械能的相互转变。

加在油箱里的油可不是直接进入发动机的气缸内部的,它是经过过滤器过滤后通过油管连接到这个高压油泵进油口的。

当位于高压油泵下凸轮的凸起部分转过去后,在这个大弹簧的作用之下,柱塞向下运动,柱塞上部有个被称为泵油室的空间产生真空,油箱里的油通过油管进入泵油室,这时凸轮在最低点。

当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,大弹簧被压缩,柱塞向上运动出油阀打开,一小部分柴油压回进油管,当圆柱面遮住进油孔上缘,进油孔被堵死,泵油室的油压迅速升高,出油阀全部打开,高压柴油经出油阀进入高压油管,到达喷油器。

当凸轮的凸起部分转过去后,在大弹簧的作用下,柱塞下行。圆柱面遮住进油孔下缘,出油阀关闭。此时便开始了下一个循环。这就是说呢,是一次次凸轮的旋转,使高压油泵将柴油一次次压向内燃发动机喷油器的。

高压油泵压过来的柴油,经高压油管进入喷油器,现在来看一下喷油器是怎么工作的。

从进油口进来的高压柴油,到达阀体下部的油腔内,当油压超过针阀上调压弹簧的压力时,针阀上行,密封的锥面变成通道,柴油就成为雾状,均匀地喷射到燃烧室中,间隙泄漏的柴油经回油管流回油箱。高压油泵停止供油时油压下降,针阀在调压弹簧的压力下迅速下落,使封闭锥面关闭,喷油立即停止。接下去重新开始下一个循环。

在这里可以看到,柴油是一次次喷向气缸的。

把活塞装在一个一端封闭的气缸内,活塞只能沿气缸直线运动。曲轴的旋转通过连杆带动活塞在气缸中作往复运动,活塞运行到距曲轴中心最近处叫下死点,活塞运行到离曲轴中心最远处的位置叫上死点,活塞从上死点运行到下死点是一个行程。活塞从下死点运行回到上死点又是一个行程,所以曲轴旋转一圈活塞是两个行程,曲轴旋转两圈形成活塞的四个行程,这也叫四冲程。运行四个冲程,完成一个工作循环的柴油机,就叫做四冲程柴油机。

 


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