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柴油机工作原理是什么
柴油机工作原理
单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞销、连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气，在气缸盖上下设有进气门和排气门。
(1)基本名闻术语
①上止点：活塞离曲轴中心 距离的位置。
②下止点：活塞离曲轴中心小距离的位置。
③活塞行程(冲程)：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。
④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用符号r表示，单位为mm。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。
⑤气缸工作容积在：一个气缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示，単位为L。
⑥柴油机排量：柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量，用VH表示。
柴油机排量表示柴油机的做功能力，在其他参数相同的前提下，柴油机排量越大，则其所发出的功率就越大。
⑦燃烧室容积当活塞在上止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。
气缸总容积当活塞在下止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Va与气缸工作容积Vh之和。
⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比ε＝12～22。压缩比越大，活塞运动时，气体被压缩得越厉害，气体的温度和压力就越高，柴油机的效率也越高。
⑩工作循环：柴油机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环，称改机为二冲程柴油机。
(2)四冲程柴油机工作原理
①进气过程 活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力，使进气终了气缸内的气体压力低于大气压力P0(约78～91kPa)，温度为320～340K.
②压缩过程 活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷人气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。
③做功过程 所示]在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6～9MPa， 温度可达1800～2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热，气缸内的压力并没有明显下降，随着活塞下移，气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功行程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。
④排气过程 做功过程结末后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤，迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。
活塞经过上述四个连续过程后，便完成了一个工作循环。当排气过程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。
(3)二冲程柴油机工作原理
二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔，由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭，气缸盖上设有排气门。空气由扫气泵提高压力以后，经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。
① 行程 行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开，新鲜空气山扫气泵以高于大气压力送入气缸中，并把气缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩，一直进行到上止点。
②第二行程 第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时，喷油器开始喷油，被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，推动活塞向下止点运动，经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开，做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动，随后进气孔打开，新鲜空气被扫气泵再次压入气缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作行程。
(4)二冲程与四冲程柴油机的比较
与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机
①曲轴毎转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时，在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程柴油机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5～1.7倍。
②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳。
③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程柴油机结构简单，重量轻·使用维修方便。
④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。
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发电机与励磁电流的有关特性
一、直流发电机供电的励磁方法；
这种励磁方法的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组经过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机取得直流电流。这种励磁方法具有励磁电流独立，作业比较牢靠和削减自用电消耗量等长处，是曩昔几十年间发电机首要励磁方法，具有较老练的运转经历。缺陷是励磁调理速度较慢，保护作业量大，故在10MW以上的机组中很少选用。
二、沟通励磁机供电的励磁方法：
现代大容量发电机有的选用沟通励磁机供应励磁电流。沟通励磁机也装在发电机大轴上，它输出的沟通电流经整流后供应发电机转子励磁，此刻，发电机的励磁方法属他励磁方法，又因为选用停止的整流设备，故又称为他励停止励磁，沟通副励磁机供应励磁电流。沟通副励磁机可所以永磁机或是具有自励恒压设备的沟通发电机。为了更好的进步励磁调理速度，沟通励磁机一般选用100——200HZ的中频发电机，而沟通副励磁机则选用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相沟通绕组都绕在定子槽内，转子只要齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因而，它没有电刷，滑环等滚动触摸部件，具有作业牢靠，结构相对比较简略，制作工艺便利等长处。缺陷是噪音较大，沟通电势的谐波重量也较大。
三、无励磁机的励磁方法：
在励磁方法中不设置专门的励磁机，而从发电机自身取得励磁电源，经整流后再供应发电机自身励磁，称自励式停止励磁。自励式停止励磁可分为自并励和自复励两种方法。自并励方法它经过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供应发电机励磁，这种励磁方法具有结简略，设备少，出资省和保护作业量少等长处。自复励磁方法除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发作短路时，给发电机供应较大的励磁电流，以补偿整流变压器输出的缺乏。这种励磁方法具有两种励磁电源，经过整流变压器取得的电压电源和经过串联变压器取得的电流源。
发电机与励磁电流的有关特性
1、电压的调理:
主动调理励磁体系可以看成为一个以电压为被调量的负反馈操控体系。无功负荷电流是形成发电机端电压下降的根本原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而下降。可是为了满意用户对电能质量的要求，发电机的端电压应根本坚持不变，完成这一要求的方法是随无功电流的改动调理发电机的励磁电流。
2、无功功率的调理：
发电机与体系并联运转时，可以认为是与无限大容量电源的母线运转，要改动发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着改动，此刻发电机的无功电流也跟着改动。当发电机与无限大容量体系并联运转时，为了改动发电机的无功功率，有必要调理发电机的励磁电流。此刻改动的发电机励磁电流并不是一般所说的“调压”，而是仅仅改动了送入体系的无功功率。
3、无功负荷的分配：
并联运转的发电机依据各自的额外容量，按份额进行无功电流的分配。大容量发电机应担负较多无功负荷，而容量较小的则负供应较少的无功负荷。为了完成无功负荷能主动分配，可以终究靠主动高压调理的励磁设备，改动发电机励磁电流保持其端电压不变，还可对发电机电压调理特性的倾斜度做调整，以完成并联运转发电机无功负荷的合理分配。
如何通过排气的颜色判断发动机的技术状态
河南商丘柴油发电机工作时，燃料在气缸内燃烧后生成废气排出机外。当发动机工作正常和燃料燃烧时，废气中主要有水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，废气一般呈浅灰色。当燃料不燃烧或发动机工作不正常时，废气中还会有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)和碳粒等有害物质存在，使废气的颜色呈现白色、黑色或蓝色。可见，发动机排气的颜色能反映燃料燃烧状况和发动机技术状态。因此，维修人员可以通过发动机排气的颜色判断发动机的技术状态。
一、 排气冒黑烟
排气中的黑烟主要是燃料不燃烧的碳粒。因此，燃油供给系统燃料的过量供给，进气系统空气量减少，缸体、缸盖与活塞构成的燃烧室的密封性差，喷油器喷射质量差等因素都会使燃料燃烧不全，从而使排气冒黑烟。排气冒黑烟主要有以下原因：
1.高压油泵供油量过大或各缸供油量不均匀
2.气门密封不严，造成漏气，气缸压缩压力低
3.空气滤清器进气道阻塞、进气阻力大，使进气量不足
4.缸套、活塞、活塞环严重磨损
5.喷油器工作不良
6.发动机负荷运转
7.喷油泵供油提前角过小，燃烧过程后移到排气过程进行
8.汽油电喷系统控制失效故障等
对于冒黑烟的发动机可通过高压油泵调校，喷油器喷射试验检查，气缸压缩压力测量，进气道清洁，供油提前角的调整、汽油电喷系统故障诊断等工作予以检查和排除。
二、 排气冒白烟
排气中的白烟主要是未充分雾化和燃烧的燃油颗粒或水汽，因此，凡是导致燃油无法雾化或水进入气缸内都会使排气冒白烟。归纳主要有以下原因：
1.气温低且气缸压力不足，燃油雾化不好，特别是冷起动初期排气冒白烟
2.缸垫损坏，冷却水渗入气缸内
3.缸体裂，冷却水渗入气缸内
4.燃油中含水量大等
冷起动时排气冒白烟，发动机暖机后白烟消失应视为正常，若机组（修理服务）正常运行时仍冒白烟则为故障，应通过观察水箱内冷却水是否不正常消耗，各缸工作是否正常，油水分离器是否水量过多等进行检查和分析，排除故障部位
三、排气冒蓝烟
排气中的蓝烟主要是机油过量窜入燃烧室参与燃烧的结果。因此，凡是导致机油窜入燃烧室的原因都会使排气冒蓝烟。归纳主要有以下原因：
1.活塞环断
2.油环上回油孔被积碳堵塞，失去刮油作用
3.活塞环开口转到一起，造成机油从活塞环开口上窜
4.活塞环磨损严重或被积碳卡滞在环槽内，失去密封作用
5.气环上下方向装反，把机油刮入气缸内烧掉
6.活塞环弹力不够，质量不合格
7.气门导管油封装配不当或老化失效、失去密封作用
8.活塞、缸筒严重磨损
9. 机油加入量过多，使机油飞溅过多，油环来不及刮下缸壁多余的机油等
排气冒蓝烟必然伴随着油消耗增多，有的操作员称“烧机油”。机油、燃油消耗比一般为0.5%～0.8%，机油消耗过此值时排气中将有蓝烟产生。发动机冒蓝烟的故障，一般要通过发动机解体、检查，才能找出原因并确定排除故障的方案。冷机状态排烟发蓝，但机油消耗正常的，与燃料有关，视为正常。
发动机排烟一般应在发动机暖机状态时检查，通过发动机低速、中速、高速及加速过程中排烟颜色的变化进行分析
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