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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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发电机组的分类简述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。
发电机的分类方式通常有以下三种：
1、按转换的电能方式分类
1）按转换的电能方式可分为交流发电机和直流发电机两大类。
2）交流发电机又分为同步发电机和异步发电机两种。同步发电机又分为隐极式同步发电机和凸极式同步发电机两种。现代发电站中常用的是同步发电机，异步发电机很少用。
3）交流发电机组又可分为单相发电机和三相发电机两种。三相发电机输出电压为380V,单相发电机输出电压为220V.
2、按照转速高低分类，可分为高速河北唐山柴油发电机组、中速河北唐山柴油发电机组和低速河北唐山柴油发电机组。
1）高速河北唐山柴油发电机组的转速大于1000r/min。
2）中速河北唐山柴油发电机组的转速小于500r/min。
3）低速河北唐山柴油发电机组的转速小于500r/min
3、按励磁方式分类
1）按励磁方式可分为刷励磁发电机和无刷励磁发电机两类
2）有刷励磁发电机的励磁方式为他励式，无刷励磁发电机的励磁方式为自励式。他励式式发电机的整流装置是在发电机定子上，而自励磁式发电机的整流装置是在发电机组的转子上。
4、按照控制和操作的方式分类，可分为现场操作发电机组、隔室操作发电机组和自动化发电机组。
1）现场操作发电机组。操作人员在机房内对发电机组进行启动、合闸、调速、分闸、停机等操作。这类发电机组运行时所产生的振动、噪声、油雾和废气对操作人员的身体有不良影响。
2）隔室操作发电机组，这类发电机组的机房和控制室分开设置，操作人员在操作室内对机房内的河北唐山柴油发电机组进行启动、调速、停机等操作，并对机组的运行参数进行监测，对机房内的辅机也实施集中控制。隔室操作可改善操作人员的工作环境。
3）自动化发电机组。经过各有关单位的多年研究，现在河北唐山柴油发电机组的自动化可实现无人值守，其中包括机组自启动、自动调压、自动调频、调载、自动并车、按负荷大小自动增减机组、自动处理故障、自动记录打印机组可在市电中断后10-15s自动启动，代替市电进行供电。
5、按驱动动力分类
发电机驱动动力的形式有多种，常见的的动力机有：
1）风力发电机
风力发电机就是依靠风力带动发电机转动，产生电流；这种发电机无需消耗额外能源，是一种无污染的发电机；
2）水力发电机
水力发电机是利用水流的落差，产生动力，带动发电机发电，也是利用绿色自然资源发电的设备，又称水轮发电机
3）燃油发电机
燃油发电机是依靠柴油或汽油燃烧产生动力带动发电机组的。目前在一些服务行业或小型加工业中，使用小型燃油发电机可以起到应急的作用。遇到停电，就可启动燃油发电机发电，以维持正常工作。
河北唐山柴油发电机混合气形成的特点和燃烧室
1.柴油机混合气形成的特点
柴油机的混合气是在汽缸内部形成的，进气冲程吸人新鲜空气，然后对空气进行压缩，直到压缩冲程接近终了时，柴油才开始喷入燃烧室，因此，柴油机混合气的形成具有以下特点：
(1)混合气形成的时间极短，一般仅千分之几秒，从喷油开始即混合开始起，到喷油结束为止，仅占曲轴转角(15°～35°)的位置。以柴油机的转速为1500r/min为例，在曲轴转角20°内喷油完毕时，其喷油时间仅为0.0022s。
(2)从喷油开始，约经(1～3)1000s时间，柴油便开始燃烧，柴油机混合气形成过程与燃烧过程几乎是同时进行的。
(3)柴油的粘度较大，不易蒸发。
上述特点也是柴油机可燃混合气形成的困难之点。为了使柴油与空气能迅速地形成混合气，除了要求燃油喷射系统保证柴油的雾化质量外，还需要燃烧室的帮助。
2.柴油机的燃烧室
柴油机可燃混合气在燃烧室内的形成，虽然与燃料的雾化状况有密切关系，但还需要有适当形状的燃烧室相配合，合理地形成燃烧室内气流运动，促进燃料迅速而均匀地与空气混合，并迅速地分布到整个燃烧室的每一角落，从而使燃烧过程更为完善。
按柴油机结构特点和混合气形成的方法不同，燃烧室可分为两大类型：
(1)统一式燃烧室统一式燃烧室又称直接喷射式燃烧室，它由活塞顶与汽缸盖内壁所包围形成的单一内腔。采用这类燃烧室时，一般配用多孔喷油器，将燃料直接喷射到燃烧室中，借助喷出油束的形状与燃烧室的形状相吻合，以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成混合气。统一式燃烧室常用的有下面几种：
①w形燃烧室：w燃烧室由气缸盖内壁和活塞顶的w形深凹坑构成。燃油的大部分由多孔喷油器以19600kPa的压力喷入燃烧室后，均匀地以雾状分布在燃烧室空间，吸收室内高温空气的热量而蒸发，并与空气混合。另有少量燃油被喷射到燃烧室壁面，形成油膜，在燃烧开始后才加速蒸发参与燃烧，因此，这种燃烧室要求喷油压力较高。
w形燃烧室形状比较简单，结构紧凑，散热面积小，热效率高，有利于冷车启动，但由于一部分燃油直接喷散在空腔中，在着火延迟期内形成的混合气多，同时参加燃烧的油量也很多，因而导致汽缸内压力升高较大，工作比较粗暴。6135G型、Z12V190B型、B2-300型柴油机采用这种w形燃烧室。
②球形燃烧室:球形燃烧室位于活塞顶中央，在活塞顶部加工成深凹状球形空间，汽缸盖上有螺旋道或切向进气道，可使进气时形成绕汽缸轴线转动的高速空气流。工作时，喷油器将柴油顺气流旋转方向沿燃烧室切线方向喷射，在强烈的进气涡流作用下，使燃油分布在燃烧室壁表面，形成一层很薄的油膜，在较低的温度下蒸发，蒸发出的油气与空气混合成均匀的混合气。
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