新聞主題	康明斯四沖程柴油發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程

 

導(dǎo)讀：康明斯發(fā)電機(jī)在工作過(guò)程中能輸出動(dòng)力，除了有直接將燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的燃燒室和曲柄連桿機(jī)構(gòu)外，還必須具有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)予以保證，并且這些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)是互相聯(lián)系和協(xié)調(diào)工作的。不同類型和用途的柴油發(fā)電機(jī)，其機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的形式不同，但其功用基本一致。今天主要在以下講解關(guān)于四沖程發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程：

 

一、工作過(guò)程

 

1、進(jìn)氣沖程

      如圖2（a）所示，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉。由于活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管不斷吸人氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力加p0（約78～91kPa），溫度為320～340K。

2、壓縮沖程

      如圖2（b）所示，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減小，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)3～5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。 

3、做功沖程

      如圖2（c）所示，在壓縮沖程即將終了時(shí)，噴油器將柴油以細(xì)小的油霧噴人氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)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。燃燒氣體的最大壓力可達(dá)6～9MPa，最高溫度可達(dá)1800～2000K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時(shí)間，所以雖然活塞開(kāi)始下移，但此時(shí)還有噴人的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒(méi)有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功沖程結(jié)束時(shí)，壓力約為0.2～0.5MPa。

4、排氣沖程

      如圖2（d）所示，做功沖程結(jié)束后，排氣門打開(kāi)，進(jìn)氣門關(guān)閉。活塞在曲軸的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過(guò)的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速?gòu)呐艢忾T排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。

      活塞經(jīng)過(guò)上述四個(gè)連續(xù)沖程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣沖程結(jié)束后，柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)沖程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行一個(gè)又一個(gè)的工作循環(huán)，使柴油發(fā)電機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，并帶動(dòng)工作機(jī)械做功。

 

圖1  柴油機(jī)氣缸內(nèi)部工作動(dòng)態(tài)圖

圖2  單缸四沖程柴油機(jī)工作原理圖

 

 

二、單缸柴油機(jī)工作原理

 

單缸柴油機(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)的一種，它是燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)部進(jìn)行燃燒的熱機(jī)。燃燒中產(chǎn)生的高溫高壓氣體，經(jīng)過(guò)活塞連桿和曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)變。

加在油箱里的油可不是直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)部的，它是經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后通過(guò)油管連接到這個(gè)高壓油泵進(jìn)油口的。

當(dāng)位于高壓油泵下凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過(guò)去后，在這個(gè)大彈簧的作用之下，柱塞向下運(yùn)動(dòng)，柱塞上部有個(gè)被稱為泵油室的空間產(chǎn)生真空，油箱里的油通過(guò)油管進(jìn)入泵油室，這時(shí)凸輪在最低點(diǎn)。

當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時(shí)，大彈簧被壓縮，柱塞向上運(yùn)動(dòng)出油閥打開(kāi)，一小部分柴油壓回進(jìn)油管，當(dāng)圓柱面遮住進(jìn)油孔上緣，進(jìn)油孔被堵死，泵油室的油壓迅速升高，出油閥全部打開(kāi)，高壓柴油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油管，到達(dá)噴油器。

當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過(guò)去后，在大彈簧的作用下，柱塞下行。圓柱面遮住進(jìn)油孔下緣，出油閥關(guān)閉。此時(shí)便開(kāi)始了下一個(gè)循環(huán)。這就是說(shuō)呢，是一次次凸輪的旋轉(zhuǎn)，使高壓油泵將柴油一次次壓向內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器的。

高壓油泵壓過(guò)來(lái)的柴油，經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴油器，現(xiàn)在來(lái)看一下噴油器是怎么工作的。

從進(jìn)油口進(jìn)來(lái)的高壓柴油，到達(dá)閥體下部的油腔內(nèi)，當(dāng)油壓超過(guò)針閥上調(diào)壓彈簧的壓力時(shí)，針閥上行，密封的錐面變成通道，柴油就成為霧狀，均勻地噴射到燃燒室中，間隙泄漏的柴油經(jīng)回油管流回油箱。高壓油泵停止供油時(shí)油壓下降，針閥在調(diào)壓彈簧的壓力下迅速下落，使封閉錐面關(guān)閉，噴油立即停止。接下去重新開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。

在這里可以看到，柴油是一次次噴向氣缸的。

把活塞裝在一個(gè)一端封閉的氣缸內(nèi)，活塞只能沿氣缸直線運(yùn)動(dòng)。曲軸的旋轉(zhuǎn)通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞運(yùn)行到距曲軸中心最近處叫下死點(diǎn)，活塞運(yùn)行到離曲軸中心最遠(yuǎn)處的位置叫上死點(diǎn)，活塞從上死點(diǎn)運(yùn)行到下死點(diǎn)是一個(gè)行程。活塞從下死點(diǎn)運(yùn)行回到上死點(diǎn)又是一個(gè)行程，所以曲軸旋轉(zhuǎn)一圈活塞是兩個(gè)行程，曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈形成活塞的四個(gè)行程，這也叫四沖程。運(yùn)行四個(gè)沖程，完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)，就叫做四沖程柴油機(jī)。

 

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