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柴油機工作原理是什么 柴油機工作原理 單缸往復活塞式柴油機結構主要由排氣門、進氣門、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷、連桿和曲軸等組成。氣缸內裝有活塞,活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接。活塞在氣缸內作一上下往復運動,通過連桿推動曲軸轉動。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣,在氣缸蓋上下設有進氣門和排氣門。 (1)基本名聞術語 ①上止點:活塞離曲軸中心 距離的位置。 ②下止點:活塞離曲軸中心小距離的位置。 ③活塞行程(沖程):上止點與下止點間的距離,用符號S表示,單位為mm。 ④曲柄半徑:曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離,用符號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:一個氣缸中,活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。用符號Vh表示,単位為L。 ⑥柴油機排量:柴油機所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機排量,用VH表示。 柴油機排量表示柴油機的做功能力,在其他參數相同的前提下,柴油機排量越大,則其所發出的功率就越大。 ⑦燃燒室容積當活塞在上止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Vc表示。 氣缸總容積當活塞在下止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。 ⑨壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比。用符號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,也表明氣體被壓縮的程度,通常柴油機的壓縮比ε=12~22。壓縮比越大,活塞運動時,氣體被壓縮得越厲害,氣體的溫度和壓力就越高,柴油機的效率也越高。 ⑩工作循環:柴油機中熱能與機械能的轉化,是通過活塞在氣缸內工作,連續進行進氣、壓縮、做功、排氣四個過程來完成的。每進行這樣一個過程稱為一個工作循環。如柴油機活塞走完四個沖程(曲軸旋轉兩周)完成一個工作循環,稱該機為四沖程柴油機如活塞走完兩個沖程(曲軸旋轉一周)完成一個工作循環,稱改機為二沖程柴油機。 (2)四沖程柴油機工作原理 ①進氣過程 活塞從上止點向下止點移動,這時在配氣機構的作用下進氣門打開,排氣門關閉。由于活塞下移,氣缸內容積增大,壓力降低,新鮮空氣經空氣濾清器、進氣管不斷吸入氣缸。由于進氣系統存在阻力,使進氣終了氣缸內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 活塞由下止點向上止點運動,這時進、排氣門關閉。氣缸內容積不斷減少,氣體被壓縮,其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時氣體壓力可達3~5MPa,溫度高達750~1000K,為噴人氣缸內的柴油蒸發、混合和燃燒創造條件。 ③做功過程 所示]在壓縮過程即將終了時,噴油器將柴油以細小的油雰噴入氣缸,在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發,與空氣混合,形成混合氣。并在高溫下自動著火燃燒,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6~9MPa, 溫度可達1800~2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動,從而使曲軸旋轉對外做功。由于噴油和燃燒要持續一段時間,所以雖然活塞開始下移,但此時還有噴入的燃料繼續燃燒放熱,氣缸內的壓力并沒有明顯下降,隨著活塞下移,氣缸內的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結束時,壓力約為0.2~0.5MPa。 ④排氣過程 做功過程結末后,排氣門打開,進氣門關閉。活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動,燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠,迅速從排氣門排出。由于排氣系統有阻力,因此,排氣終了時,氣缸內廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內殘余廢氣的壓力約為0.105~0.12MPa,溫度約為700~900K。 活塞經過上述四個連續過程后,便完成了一個工作循環。當排氣過程結束后,柴油機曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉,上述四個過程又重復進行。如此周而復始地進行個又一個的工作循環,使柴油機連續不斷地運轉起來,并帶動工作機械做功。 (3)二沖程柴油機工作原理 二沖程柴油機無進氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進氣孔,由活塞的上下運動控制進氣孔的開、閉,氣缸蓋上設有排氣門。空氣由掃氣泵提高壓力以后,經氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進氣孔進入氣缸,完成進氣和掃氣過程。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。曲軸帶動活塞由下止點向上運動,這時進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、排氣同時進行的過程稱為“掃氣過程”。活塞繼續向上運動,當活塞越過進氣孔后,進氣孔破活塞關閉的同時配氣機構也使排氣門關閉。于是氣缸內的新鮮空氣被壓縮,一直進行到上止點。 ②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程。活塞接近上止點時,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。由于燃氣壓力的作用,推動活塞向下止點運動,經連桿帶動曲軸旋轉而輸出動力。當活塞下行至某一時刻時排氣門打開,做功后的廢氣由排氣門排出。活塞繼續向下運動,隨后進氣孔打開,新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸,開始“掃氣過程”。活塞一直運動到下止點,完成第二個工作行程。 (4)二沖程與四沖程柴油機的比較 與四沖程柴油機比較,二沖程柴油機有以下主要特點。公明發電機 ①曲軸毎轉一周就有一個做功過程,因此,當二沖程柴油機工作容積和轉速與四沖程柴油機相同時,在理論上其功率應為四沖程柴油機功率的兩倍。但由于結構上的關系,二沖程柴油機廢氣排除不徹底,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速下,二沖程柴油機的功率約為四沖程柴油機的1.5~1.7倍。 ②二沖程柴油機因其曲軸毎轉一周就有一個做功行程,在相同轉速下工作循環次數多,故輸出轉矩均勻,運轉平穩。 ③大多數二沖程柴油機部分或全部采用氣孔換氣,配氣機構簡單。所以,二沖程柴油機結構簡單,重量輕·使用維修方便。 ④換氣時間短,并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣,換氣效果相對較差。
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