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「柴油发电机」基本原理/工作过程

作者:昆明柴油机 来源:昆明柴油机 时间:2021-05-27 13:57:05 浏览次数:

柴油机是热机的一种,它的基本作用就是把燃烧发出的热能转化为可使用的机械能。按能量转变的形式柴油机应该属于内燃机的一种。其特点是在机械缸内燃烧燃料,生成高温高压气体,利用该气体作为工作物质推进活塞。即燃料燃烧形成工质的过程直接在工作室内进行。

(一).基本原理

柴油机是热机的一种,它的基本作用就是把燃烧发出的热能转化为可使用的机械能。按能量转变的形式柴油机应该属于内燃机的一种。其特点是在机械缸内燃烧燃料,生成高温高压气体,利用该气体作为工作物质推进活塞。即燃料燃烧形成工质的过程直接在工作室内进行。

柴油汽缸内燃起燃料的方法,是利用压缩后气体温度升高的现象,在压缩行程中对汽缸内的新鲜空气进行强力压缩,使其温度上升至超过柴油自燃温度,然后喷入柴油自燃燃烧做功,因此,柴油汽缸也称为压燃式内燃机。柴油机的效率为 28~40%左右。

(二).主要技术名称的意义

柴油发动机使用保养的主要参数和名称如下:

1.冲程

行程是指活塞由下而上或由上而下移动到活塞上而下的距离。

2.上(下)死点

指活塞在气缸中移动的上端或下端,即活塞离曲轴中心线远或近的位置。

3.压缩容积

活塞位于上死点时,活塞顶部和气缸盖底部之间剩余的所有空间也称为燃烧室体积。

4.工作容积

在气缸中由上死点向下死点移动时,活塞所释放的空间。

5.气缸总容积

当活塞在下死点时,其上部活塞的全部体积,即压缩体积和工作体积的总和。

6.压缩比

在压缩过程中,活塞从上死点向上移动。当排气阀和进气阀完全关闭时,活塞开始压缩气缸中的新鲜空气,直到死点。压缩比就是开始压缩时气缸内总容积与压缩终了时之压缩容积的比值,表示气缸中空气被压缩容积的比值,表示气缸中空气被压缩后缩小体积的倍数。

7.工作循环

进气、压缩、膨胀和排气四步循环构成工作循环,这四步循环循环重复就形成柴油机的连续运行,每一步的完成就是一个工作循环的完成。

8.自燃温度

柴油机的自燃温度随环境空气压力而变,在一个大气压时约为 350℃,当压力为3Mpa时为200℃左右。自燃温度就是可燃物质周围温度升高到一定数值时,不需点火即会自行发火燃烧时的温度。

9.增压

柴油机在吸气冲程中,活塞下移,气缸中应容积扩大产生真空度,新鲜空气被吸入气缸,这种柴油机叫做非增压性柴油机。增压柴油机使用增压器,使新鲜空气在进入气缸前有一定的压力(通常为 0.14~0.25 兆帕),然后充入气缸。通过对柴油机的增压,可以提高功率,改善缸内换气过程,提高热效率。

10.效率

柴油机将柴油的热能转化为机械能过程中,由于冷却、散热、机械摩擦等原因损失一部分能量,损失越小,效率越高。

11.表压力

当容器中没有产生压力时(即容器中压力与外界大气压相等时),压力表指示为零。

表压力=压力-大气压力

12.真空度

当一个容器的压力低于大气压时,即称为“产生了真空”。在真空时,压力为零。在表示压力时,从真空作始点的表示数值,称为“压力”。

13.压力

柴油喷入气缸燃烧后,气缸内压力急剧增高,这时气缸中燃烧气体压力的数值就是压力,也称燃烧压力。

14.压缩终点压力

当充气汽缸中充满的新鲜空气经过压缩后,压强随温度上升,压缩过程结束时汽缸内空气的压力(温度)称为压缩终止压力(也称为压缩终止温度)。

15.增压压力

增压型柴油机从增压器出口的空气压力为增压压力。

16.临界转速

每个机械或物体都有其自身固有的相同频率的振动,这就是所谓的剧烈振动。柴油机在某个转速范围内运转也会引起共振,这个转速范围就是临界转速,在实际中不允许柴油机在临界转速范围下运转。

(三).柴油机的简单工作过程

在膨胀工作阶段,其他三个阶段需要消耗一些机械能。以下是一个电厂四冲程柴油机的实际应用实例,简单介绍其工作过程。

1.进气冲程

柴油机在每一工作循环后,气缸中必须换充新鲜空气,完成这个任务的活塞冲程就是进气冲程。

进气开始时,活塞由上死点向下移动,这时进气阀打开,气缸中由于容积扩大,产生真空度,把外界新鲜空气经进气阀吸入气缸,一直到活塞到达下死点,进气阀关闭,进气冲程结束。

2.压缩冲程

进气阀关闭后,活塞继续上行。此时,气缸内形成密闭空间,进入气缸的空气无法行走,因此在活塞向上移动的同时,压缩气缸内的空气,使其压力和温度上升,直到上死点为止。低速柴油机的压缩比为 12~14,中速柴油机的压缩比为 14~15,高速柴油机的压缩比为 15~19。

3.膨胀作功冲程

在此冲程开始阶段,柴油喷入气缸并燃烧,使气缸内温度急剧升高至 1600~1900℃。汽温上升后,汽缸便会膨胀,但由于汽缸内活塞在这短短的一瞬间,活塞的位移和容积变化都很小,因此,柴油燃烧的结果就是汽压急剧上升。缸体内压力可达5~8Mpa,这种高压作用使活塞获得较大的推力。活塞在气体压力推动下向下移动。并通过曲柄机构带动曲轴旋转,对外作功。

4.排气冲程

膨胀作功冲程结束后,必须立即把气缸中的废气排出,在排气过程中,活塞由下死点向上移动,把气缸中的废气排出气缸。

四冲程柴油机就是经过上述四个冲程(即曲轴回转两转)完成一个工作循环的柴油机。