康明斯發電機組柴油機的工作原理

時間:2020-03-04   訪問量:610

康明斯發電機組柴油機的工作原理

以四沖程柴油機為例,對柴油機的工作原理進行介紹。四沖程柴油機的四個沖程方便稱為進氣、壓縮、作功和排氣沖程。

1.四沖程正時相位圖

正時相位圖是用來識別所有四個沖程是何時發生的方法。在相位圖上畫出了四沖程發動機的各個過程。在相位圖頂部,活塞正好處在上止點(TDC)位置。TDC之前發生的過程稱為BTDC(上止點前),上止點后發生的稱為ATDC(上止點后)。相位圖的底部是活塞處于下止點(BDC)位置。

2.四沖程柴油工作原理

(1)進氣沖程

在進氣沖程過程中,活塞在曲軸的帶動下,從上止點移動到下止點、此時進氣門打開,排氣門關閉。由于氣缸內容積增大,氣缸內壓力低于大氣壓、因此,新鮮空氣通過吸氣門進入氣缸。由于進氣系統有阻力,空氣進入氣缸后的壓力低于大氣壓。進氣結束時氣缸內的壓力約為0.8~o.9個大氣壓,溫度在40~70℃。此過程結束時,氣缸內充其量越多,可以噴入的燃油量也越多,燃燒過程放出的能量就越多,柴油機發出的功率就越大;

(2)壓縮沖程

活塞從下止點移動到上止點,進、排氣門都處于關閉狀態,活塞將第一沖程吸入的空氣壓縮在燃燒室內,使空氣的溫度和壓力升高。此過程結束時,氣缸內空氣溫度約在500~700℃,壓力為27~49個大氣壓;

(3)作功沖程

活塞從上止點移動到下止點,進、排氣門都處于關閉,壓縮過程結束時,噴油器將高壓燃油噴人氣缸,與高溫高壓空氣混合,由于溫度高于柴油自燃點,產生大量熱能,使氣缸內溫度和壓力急劇升高。高溫高壓氣體推動活塞下移、經連桿帶動曲軸旋轉,對外做功,此過程最高燃燒壓力約為60~90個大氣壓、溫度最高達到1700~2000℃。隨著膨脹作用的進行,熱能轉變為機械能,氣缸內氣體的壓力、溫度急劇下降,到膨脹結束時,氣缸內的壓力下降至4個大氣壓,溫度降到600~900℃。

(4)排氣沖程

排氣沖程活塞從下止點移動到上止點,此時進氣門關閉,排氣門打開。膨脹結束后,氣缸內氣體已失去做功的能力,稱為廢氣。為了使新鮮空氣重新進入氣缸,需將廢氣排出。廢氣在活塞上行的排擠下,經過排氣門到出缸外。排期結束時,氣缸內的壓力約為1.03~1.08個大氣壓,溫度約為350~600℃。

至此,活塞又回到上止點,單缸四沖程柴油機完成一個工作循環,曲軸轉動兩圈。此外,實際情況下,柴油機的進、排氣門動作的時間并非活塞移動到上、下止點,而是進氣門在上止點前打開,下止點后關閉;排氣門在下止點前打開,上止點后關閉。

從四沖程柴油機的四個工作過程可以看出,只有作功的,其他三個沖程為輔助過程,需要消耗能量。所耗能量,單缸柴油機由飛輪儲存的能量提供,多缸柴油機則靠其他缸的作功沖程來提供。


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