柴油發(fā)動機(jī)說明

柴油發(fā)動機(jī)

柴油機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組的動力系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是扭矩大、熱效率和經(jīng)濟(jì)性能好，具有較高的供電可靠性和自動化功能，同時(shí)在節(jié)能和CO2排放上具有優(yōu)勢。因此，主要通過調(diào)節(jié)同步交流發(fā)電機(jī)磁通量的大小，達(dá)到調(diào)整其輸出電壓的目的。但柴油機(jī)由于工作壓力大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，所以柴油機(jī)比較笨重，體積較大；柴油機(jī)的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高;另外，柴油機(jī)工作時(shí)振動噪聲大；柴油不易蒸發(fā)，冬季冷車時(shí)啟動困難。

   柴油機(jī)的基本構(gòu)成包括機(jī)體、兩大機(jī)構(gòu)(曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu))和四大系統(tǒng)(柴油機(jī)燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動充電系統(tǒng))。

柴油機(jī)的工作原理

柴油機(jī)的工作原理

   以四沖程柴油機(jī)為例，對柴油機(jī)的工作原理進(jìn)行介紹。四沖程柴油機(jī)的四個(gè)沖程方便稱為進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣沖程。

   1.四沖程正時(shí)相位圖

   正時(shí)相位圖是用來識別所有四個(gè)沖程是何時(shí)發(fā)生的方法。電樞鐵芯由導(dǎo)磁良好且彼此絕緣的薄硅鋼片疊壓而成，既可構(gòu)成發(fā)電機(jī)的部分磁路，又可減小鐵芯的渦流損耗、電樞硅鋼片的內(nèi)沿中央制有均勻的開口，許多硅鋼片疊壓后其內(nèi)沿形成開口槽，用于安放電樞繞組。在相位圖上畫出了四沖程發(fā)動機(jī)的各個(gè)過程。在相位圖頂部，活塞正好處在上止點(diǎn)(TDC)位置。TDC之前發(fā)生的過程稱為BTDC(上止點(diǎn)前)，上止點(diǎn)后發(fā)生的稱為ATDC(上止點(diǎn)后)。相位圖的底部是活塞處于下止點(diǎn)(BDC)位置。

電動勢的頻率

   當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)一定時(shí)(如P=1)，其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，電樞繞組可產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動勢。隨著膨脹作用的進(jìn)行，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體的壓力、溫度急劇下降，到膨脹結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力下降至4個(gè)大氣壓，溫度降到600～900℃。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動勢，苦轉(zhuǎn)子每秒旋轉(zhuǎn)n/60周，則產(chǎn)生n/60周/s的交流電動勢。由此可知，交流電動勢的頻率f與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。

   當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)(如n=1周/s)，磁極對數(shù)P=1，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動勢?？刂葡到y(tǒng)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，柴油發(fā)電機(jī)組自動化技術(shù)日臻成熟。磁極對數(shù)P=2，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動勢。若為P對磁極，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動勢。由此可知，交流電動勢的頻率f還與磁極對數(shù)P成正比。

   綜上所述，同步交流發(fā)電機(jī)電動勢的頻率f與其轉(zhuǎn)速n 和磁極對數(shù)P成正比，因此f的計(jì)算公式為：

F=P*n/60 (周/s)

   改變同步交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或磁極對數(shù)P,均可改變其頻率f。但是，發(fā)電機(jī)制成后，其磁極對數(shù)P是不能改變的因此,只能通過改變轉(zhuǎn)速n來調(diào)整頻率f。一旦頻率f達(dá)到額定值后，就不能再隨便改變轉(zhuǎn)速n。

配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)按柴油機(jī)的工作循環(huán)和著火順序，定時(shí)地開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)排氣門，保證新鮮空氣適時(shí)充入氣缸，并將燃燒后的廢氣及時(shí)排除。其零件依據(jù)各自功用分為兩組：以氣門為主要零件的氣門組和以凸輪軸為主要零件的氣門傳動組。

（1）氣門組

氣門組包括氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座及鎖緊裝置等零件。

氣門是在高溫、高機(jī)械負(fù)荷及冷卻潤滑困難的條件下工作的，氣門頭部承受氣體壓力的作用，排氣門同時(shí)受到高溫廢氣的沖刷和廢氣中硫化物的腐蝕。因此，要求氣門具有足夠的強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損能力。

（2）氣門傳動組

    氣門傳動組由凸輪軸、正時(shí)齒輪、挺柱、推桿、搖臂和搖臂軸等零件構(gòu)成。其作用是按照規(guī)定時(shí)刻(配氣定時(shí))和次序(發(fā)火次序)打開和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，并保證一定的開度。

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)種類和氣門配置的不同，配氣機(jī)構(gòu)也不相同。四沖程內(nèi)燃機(jī)配氣結(jié)構(gòu)有側(cè)置式和頂置式兩種。

側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)裝在氣缸的一側(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易形成壓縮渦流。缺點(diǎn)是所形成的燃燒室不夠緊湊，抗爆性差，熱量損失多，進(jìn)、排氣阻力也較大，HC排放高，故此方式已較少應(yīng)用。

   目前應(yīng)用較廣的是頂置式配氣機(jī)構(gòu)，其裝在氣缸蓋上，除倒置式機(jī)構(gòu)的組成外、還包括搖桿、搖臂等零件。發(fā)電機(jī)電機(jī)按照其發(fā)生或需要的電能的性質(zhì)可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是可形成較緊湊的燃燒室，減少進(jìn)、排氣阻力，氣門間隙調(diào)節(jié)方便、不需要增設(shè)氣門開啟的空隙，且燃燒室較小，熱損失很少，保證在壓縮比很高的情況下，氣缸的高度可以適當(dāng)降低，減小了發(fā)動機(jī)的體積。但是，頂置式配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。