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柴油发电机"

四冲程柴油发电机的基本工作原理

作者:柴油发电机厂家 来源: 发表时间:2023-01-09【 浏览次数:

 
 

四冲程柴油发电机(非增压)的基本工作原理

用四个行程,曲轴回转两周完成一个工作循环的柴油发电机称四冲程柴油发电机。四冲程柴油发电机的基本结构如图1所示。工作时活塞作往复直线运动,曲轴作旋转运动。活塞改变运动方向的瞬时位置称止点(死点),止点处的活塞瞬时运动速度为零。离曲轴中心最远的止点称上止点,最近的止点称下止点。

四冲程<a href=/ target=_blank class=infotextkey>柴油发电机</a>的基本结构.png

图1 四冲程柴油发电机的基本结构

 曲柄销中心与主轴颈中心之间的距离称曲柄半径RO连杆大、小端中心间的距离称连杆长度L。

上、下止点间的距离称活塞行程(冲程)SO活塞行程等于曲柄半径的两倍,即S=2R。

活塞在上、下止点间移动所扫过的容积称气缸工作容积Vs,即

发电机气缸工作容积Vs.png 

式中 D——气缸直径(缸径)。

活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积,称燃烧室容积(压缩室容积)Vc

气缸总容积与燃烧室容积之比称压缩比ε,即

发电机压缩比ε.png 

图2是四冲程柴油发电机的工作原理简图。图的上部表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变化情况,称p-V示功图。

1.进气行程

活塞从上止点下行,进气阀打开。由于活塞下行的抽吸作用,新鲜空气充入气缸。为了能充人更多的空气,进气阀一般在上止点前提前开启(曲柄位于点1),在下止点后延迟关闭(曲柄位于点2),进气阀开启的延续角度(图2.2中阴影线部分)约为220°~250°。

四冲程<a href=/ target=_blank class=infotextkey>柴油发电机</a>的工作原理简图.png

图2 四冲程柴油发电机的工作原理简图

 

2.压缩行程

活塞从下止点上行,进、排气阀均关闭。上行的活塞对缸内的空气进行压缩,使其温度和压力均不断升高(曲线2-3)。压缩终点的压力pc约为(3~6)MPa;温度tc约为500~700℃。在上止点(压缩终点)附近,燃油经喷油器以雾化的状态喷入燃烧室,并在高温高压空气的作用下,开始自行发火燃烧。

3.膨胀行程

活塞由上止点向下运动,进、排气阀均关闭。在此行程的初期,燃烧仍在继续猛烈地进行,使缸内的压力和温度都急剧升高,其最大值分别可达(6~9)MPa和1500~2000℃左右。高温高压燃气膨胀推动活塞下行做功,在上止点后某一时刻(图2.2中点4),燃烧基本结束,燃气继续膨胀做功。当活塞到达下止点前某一时刻(图2.2中点5),排气阀开启,排气过程开始。此时,气缸内的压力p6约为(0.2~0.5)MPa,温度tb约为600~700℃。活塞则继续下行到下止点。

4.排气行程

活塞在曲轴带动下由下止点向上运动,排气阀继续开启着,上行的活塞将气缸内的废气强行推挤出去。为了实现充分排气和减少排气过程中所消耗的功,排气阀不但在下止点前提前开启,而且要在排气行程结束的上止点后才关闭(图2.2中点6)。排气阀开启的延续角度(5-6)约为230°~260°。

在四冲程柴油发电机中,要经历进气、压缩、膨胀、排气等四个行程才完成一个工作循环;与此相应的是曲轴回转两转,即720°曲轴转角。而且,在四个行程中,只有膨胀行程才做功,其余三个行程都要消耗功。因此,在单缸柴油发电机中,必须有一个足够大的飞轮来供给这三个行程所需的能量;而在多缸柴油发电机中,则借助于其他气缸膨胀做功过程来供给。

此外,柴油发电机由停车状态进入工作状态,必须借助外部能量的驱动使其启动运转,直至喷入气缸的燃油自发火燃烧,柴油发电机才能自行运转。

 

 


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