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13600443583柴油發(fā)電機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一種，將柴油噴射到汽缸內(nèi)與空氣混合，燃燒得到熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的熱力發(fā)電機(jī)，即依靠燃料燃燒時(shí)的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿裝置使主軸旋轉(zhuǎn)，從而輸出機(jī)械功?？得魉拱l(fā)電機(jī)公司以四沖程柴油發(fā)電機(jī)為例，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)工作機(jī)理進(jìn)行介紹，重點(diǎn)綜述了四沖程柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣的四個(gè)沖程定義，同時(shí)簡(jiǎn)單細(xì)述
以燃燒油料（柴油或柴油）的內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的技術(shù)，已有近百年的歷史。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雖然以核能、燃煤、水力為能源的大型電站及其電力網(wǎng)的建設(shè)與普及日益完善。然而仍有一些電力網(wǎng)還未能到達(dá)或電力供給不太可靠的地區(qū)，需要用油機(jī)發(fā)電機(jī)組為生活和裝備提供電能。這就使它們以其自成一體，移動(dòng)、操作方便，發(fā)出與大電性質(zhì)一樣的電能，直接帶動(dòng)負(fù)荷、操作簡(jiǎn)易等特性成為電力網(wǎng)的得力配角。
柴油發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地采用新技術(shù)，使其自身更加趨于完善和成熟。發(fā)電機(jī)組的輸出功率從0.5kVA到2500kVA，形成了系列化的產(chǎn)品，可滿足各方面的需要。通常以燃燒柴油的內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)組稱為“柴油發(fā)電機(jī)組”。因?yàn)椴裼蛢?nèi)燃機(jī)的特征，使其實(shí)用構(gòu)成的功率從0.5kVA到20kVA，輸出電壓以單相220V為主的發(fā)電機(jī)組。而以燃燒柴油的內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力組成的“柴油發(fā)電機(jī)組”，以其特點(diǎn)可以結(jié)構(gòu)功率30kVA至2500kVA.輸出電壓為三相380V的中、大型機(jī)組，作為備載電源，大都采用的是它們。
柴油發(fā)電機(jī)是用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)部作業(yè)步驟如圖1所示。柴油發(fā)電機(jī)屬于壓縮點(diǎn)火式發(fā)電機(jī)，它又常以具體發(fā)明者狄塞爾的名字被稱為狄塞爾引擎。柴油發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，吸入柴油發(fā)電機(jī)汽缸內(nèi)的空氣，因活塞的運(yùn)動(dòng)而受到偏高程度的壓縮，達(dá)到500～700℃的發(fā)熱。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動(dòng)著火燃燒。燃燒中釋放的能量功用在活塞頂面上，推動(dòng)活塞并通過(guò)連桿和主軸切換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功
而正時(shí)相位圖是用來(lái)辨識(shí)柴油發(fā)電機(jī)所有四個(gè)沖程是何時(shí)發(fā)生的步驟。在相位圖上畫(huà)出了四沖程發(fā)電機(jī)的各個(gè)過(guò)程，如圖2所示。在相位圖頂部，活塞正長(zhǎng)處在上止點(diǎn)（TDC）位置。TDC之前發(fā)生的過(guò)程稱為BTDC（上止點(diǎn)前），上止點(diǎn)后發(fā)生的稱為ATDC（上止點(diǎn)后）。相位圖的底部是活塞處于下止點(diǎn)（BDC）位置。
柴油發(fā)電機(jī)的基本作業(yè)原理是采用壓縮發(fā)火，使燃料在氣缸內(nèi)部燃燒，以發(fā)燙、高壓的燃?xì)夤べ|(zhì)在汽缸中膨脹推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)活塞-連桿-曲柄將往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作機(jī)械。根據(jù)發(fā)電機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，把四行程發(fā)電機(jī)的作業(yè)循環(huán)分為進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排煙等流程，如圖3所示。示功圖表示各個(gè)程序和汽缸內(nèi)氣體壓力隨容積而變化的狀況，如圖4所示低噪音發(fā)電機(jī)組。用四個(gè)行程（主軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)）完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)的柴油發(fā)電機(jī)稱四沖程柴油發(fā)電機(jī)，曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為2/1。
它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)進(jìn)氣沖程開(kāi)始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)肘，連桿使活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，同時(shí)，利用與曲軸相聯(lián)的傳動(dòng)裝置使進(jìn)氣閥打開(kāi)。
隨著活塞的向下運(yùn)動(dòng)靜音發(fā)電機(jī)，汽缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大，造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入汽缸。進(jìn)氣結(jié)束時(shí)汽缸內(nèi)的壓力約為0.8～0.9MPa，溫度在40～70℃。此流程結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)充其量越多，可以噴入的燃油量也越多，燃燒過(guò)程放出的能量就越多，柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的容量就越大。
如示功圖5所示（以自然吸氣發(fā)電機(jī)為例），進(jìn)氣行程用曲線ra表示。曲線ra位于大氣壓力線以下，它與大氣壓力線縱坐標(biāo)之差即表示汽缸內(nèi)的真空度。自然吸氣發(fā)電機(jī)動(dòng)力輸出平順，不會(huì)因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而產(chǎn)生驟然加載。而且發(fā)電機(jī)使用壽命長(zhǎng)，維修大概。
活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)，進(jìn)、排煙門(mén)都處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞將第一沖程吸入的空氣壓縮在燃燒室內(nèi)，使空氣的溫度和壓力升高。此程序結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)空氣溫度約在500～700℃，壓力為27～49個(gè)大氣壓。
如示功圖6所示，壓縮行程用曲線ac表示。壓縮終了時(shí)可燃混合氣的壓力和溫度取決于壓縮比，壓縮比越大，燃燒轉(zhuǎn)速越快，因而發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率便越大，經(jīng)濟(jì)性越好。但壓縮比過(guò)度時(shí)，不僅不能進(jìn)一步 改善燃燒現(xiàn)象，反而會(huì)出現(xiàn)爆燃和表面點(diǎn)火等異樣燃燒情形。
活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，進(jìn)、排氣門(mén)都處于關(guān)閉，壓縮程序結(jié)束時(shí)，噴油嘴將高壓燃油噴人氣缸，與發(fā)熱高壓空氣混合，因?yàn)闇囟雀哂诓裼妥匀键c(diǎn)，發(fā)生大量熱能，使汽缸內(nèi)溫度和壓力急劇升高。發(fā)熱高壓氣體推動(dòng)活塞下移、經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)外做功，此流程最高燃燒壓力約為60～90個(gè)大氣壓、溫度最高達(dá)到1700～2000℃。隨著膨脹作用的進(jìn)行，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體的壓力、溫度急劇下降，到膨脹結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)的壓力下降至4個(gè)大氣壓，溫度降到600～900℃。
如示功圖7所示，曲線Zb表示活塞向下移動(dòng)時(shí)汽缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都在減少。在做功行程終了的b點(diǎn)，壓力降到0.3 ~0.5MPa，溫度則降為1300 ~ 1600K。
排氣沖程活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排煙門(mén)打開(kāi)。膨脹結(jié)束后，氣缸內(nèi)氣體已失去做功的能力，稱為廢氣。為了使新鮮空氣重新進(jìn)入汽缸，需將廢氣排出。廢氣在活塞上行的排擠下，經(jīng)過(guò)排氣門(mén)到出缸外。排期結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力約為1.03～1.08個(gè)大氣壓，溫度約為350～600℃。至此，活塞又回到上止點(diǎn)，單缸四沖程柴油發(fā)電機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈。此外，實(shí)際情況下，柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)、排煙門(mén)動(dòng)作的時(shí)間并非活塞移動(dòng)到上、下止點(diǎn)，而是進(jìn)氣門(mén)在上止點(diǎn)前打開(kāi)，下止點(diǎn)后關(guān)閉；排煙門(mén)在下止點(diǎn)前打開(kāi)，上止點(diǎn)后關(guān)閉。
如示功圖8所示，用曲線br表示。因?yàn)榕艧熝b置存在排煙阻力，故而在排煙終了時(shí)，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，為0.105 ~0.120MPa，廢氣溫度為900 ~ 1100K。因燃燒室占有一定容積，故排氣終了時(shí)，不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。
盡管柴油發(fā)電機(jī)的種類很多，其構(gòu)造也不盡相同，但是它們有連桿、配氣、燃油供給、潤(rùn)滑和冷卻。柴油發(fā)電機(jī)的三個(gè)具體部件是連桿裝置、配氣裝置和供油裝置，它們相互協(xié)作，共同完成作業(yè)，并將其轉(zhuǎn)化為能源。在實(shí)際應(yīng)用中，三種技術(shù)狀態(tài)的優(yōu)劣以及它們的配合是否合理直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外潤(rùn)滑系和冷系是發(fā)電機(jī)的輔助裝置，對(duì)發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的功能。若潤(rùn)滑裝置或冷卻裝置無(wú)法作業(yè)，則會(huì)致使發(fā)電機(jī)失效。因此，在柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中
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康明斯發(fā)電機(jī)有限公司是一家集柴油發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)、銷售、維修及租賃服務(wù)于一體的專業(yè)的電力服務(wù)提供商。柴油發(fā)電機(jī)組功率范圍3-2500KW。公司本著“誠(chéng)信、求實(shí)、敬業(yè)”的精神，精心為客戶提供高品質(zhì)、信得過(guò)的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)全體員工不懈地努力，合作伙伴遍及軍工、政府采購(gòu)、公路交通、油田煤礦、醫(yī)院、高層建筑、工礦企業(yè)等重要領(lǐng)域。產(chǎn)品經(jīng)受了高海拔環(huán)境、高強(qiáng)度使用等苛刻的考驗(yàn)，成為客戶理想的、質(zhì)量可靠的發(fā)電機(jī)應(yīng)急備用或常用電源。多年來(lái)，我們始終堅(jiān)持產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求，按照價(jià)實(shí)求生存、質(zhì)量求發(fā)展的企業(yè)原則，重合同、守信用、講誠(chéng)信，結(jié)合先進(jìn)的工藝技術(shù)和測(cè)試手段，求精求益求質(zhì)量，贏得了許多的回頭客，深得各界的信賴和支持。
，應(yīng)對(duì)上述各個(gè)環(huán)節(jié)給予足夠的關(guān)注，而無(wú)法忽略其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，否則不僅無(wú)法保證其正常工作，還可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的重大損傷。
要想使柴油發(fā)電機(jī)每個(gè)沖程工作都很好，整機(jī)都處于低損耗、有效率、高可靠的作業(yè)狀態(tài)，必須建立必要的供油、供氣、散熱、排氣、潤(rùn)滑等保障系統(tǒng)。以下為柴油發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)成：
由油管將燃油箱、輸油泵、柴油濾芯（粗濾和細(xì)濾）、噴油泵、噴油器、溢流閥等部件構(gòu)成一個(gè)閉合循環(huán)供油系統(tǒng)。
在這里，柴油先被輸油泵從油箱抽出，經(jīng)過(guò)粗濾去除油中的雜質(zhì)后到達(dá)精濾器，再次濾除油中的細(xì)小雜質(zhì)、氣泡。然后進(jìn)入由噴油嘴、燃油軌或燃油集合管、噴油泵及電子調(diào)速板組成的燃油噴射裝置。燃油被加壓、計(jì)量、定期和控制，再經(jīng)噴油器以霧化的柴油氣噴人氣缸。剩余的燃油則經(jīng)溢流閥流回油箱。
燃油噴射裝置最重要的用途是保證噴油器正時(shí)、定量地將柴油霧化氣噴射到氣缸中。柴油發(fā)電機(jī)能否精確地調(diào)速，燃油能否充分燃燒，整機(jī)效率怎么樣全靠它的調(diào)控。故而燃油噴射系統(tǒng)是柴油發(fā)電機(jī)的控制中心或心臟。以電子速度控制器為核心的燃油噴射裝置即電噴技術(shù)，其特點(diǎn)是將精濾以后的燃油經(jīng)噴油咀加壓后送入燃油集合管或燃油軌，而所有汽缸的噴油咀均由它們統(tǒng)一供油，噴油器的噴嘴是由電子調(diào)速器控制的電磁閥。柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，燃油油溫、油壓、轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)參數(shù)，被電子傳感器采集并輸入電子調(diào)速器進(jìn)行細(xì)述排除。然后它以最佳的方法控制噴油咀速度以調(diào)整集合管或油軌內(nèi)燃油的壓力、供給量，同時(shí)以最佳的時(shí)間開(kāi)啟噴油嘴電磁閥，并控制其霧化噴油量。從而使燃油在氣缸內(nèi)得以充分地燃燒，發(fā)出最大功率，并減小了排放氣體中有害物質(zhì)的含量。
柴油發(fā)電機(jī)的配氣系統(tǒng)有進(jìn)氣和排煙兩個(gè)部分，其結(jié)構(gòu)3D模型如圖9所示。油機(jī)正常工作必須有充足的新鮮空氣（含氧量多)供給氣缸使燃油充分燃燒。燃燒后氣缸內(nèi)的廢氣必須及時(shí)排出機(jī)外，這也稱為柴油發(fā)電機(jī)的呼吸靜音柴油發(fā)電機(jī)。
柴油發(fā)電機(jī)輸出功率的大小，取決于進(jìn)入氣缸的燃油霧氣和空氣的數(shù)量及熱能的有效利用率。因此增加進(jìn)入汽缸的空氣密度，就會(huì)提升柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率。然而，空氣的密度與壓力成正比，與溫度成反比。于是就采用增加進(jìn)氣壓力，減輕進(jìn)氣溫度的策略提高進(jìn)氣密度?？諝饨?jīng)過(guò)過(guò)濾器去除其中的灰塵，然后經(jīng)過(guò)利用排出廢氣推動(dòng)的渦輪增壓器被增壓，再通過(guò)冷卻器降溫，有一定壓力和降溫的新鮮空氣經(jīng)過(guò)氣缸上蓋的進(jìn)氣門(mén)就可以多地壓入氣缸。從而增加了進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣度（提高含氧量）。這樣可使柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率提30%～100%以上。
柴油發(fā)電機(jī)的排煙裝置是由氣缸上蓋的排氣門(mén)開(kāi)始的。燃燒后的廢氣從汽缸穿過(guò)排煙門(mén)沖出，其溫度為500～600℃，利用它的巨大能量推動(dòng)渦輪增壓器，既可對(duì)進(jìn)氣加壓又可減少?gòu)U氣的溫度和壓力，可謂一舉兩得。剩余的廢氣經(jīng)過(guò)消聲器排出。
氣缸工作程序中，其外壁溫度很高，活塞、汽缸蓋、氣門(mén)等部件長(zhǎng)久處于過(guò)熱下連續(xù)工作，因此必須采取降溫策略。使其保持在65～85℃適宜溫度環(huán)境中。散熱降溫的方式一般有風(fēng)冷和循環(huán)水冷。
風(fēng)冷步驟簡(jiǎn)易，就是用風(fēng)扇吹汽缸及周圍部件達(dá)到散熱降溫的效果。適用于小型柴油發(fā)電機(jī)。
水冷方式較復(fù)雜，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)作業(yè)時(shí)，循環(huán)水泵將散熱水箱及管路內(nèi)的冷卻液流動(dòng)起來(lái)，流動(dòng)的水經(jīng)過(guò)機(jī)油冷卻器、氣缸外壁、上蓋等部位的管路將熱量帶走。熱水流動(dòng)到水箱散熱器時(shí)經(jīng)過(guò)許多散熱細(xì)管，這些細(xì)管后面是吹風(fēng)扇，細(xì)管內(nèi)的熱水被吹風(fēng)降溫，然后又循環(huán)去減小汽缸的溫度。
柴油發(fā)電機(jī)工作步驟中，各運(yùn)動(dòng)零件之間表面相互磨擦，產(chǎn)生大量的損耗，減輕整機(jī)的效率和操作期限。因此必須加以潤(rùn)滑，使其相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面覆蓋一層潤(rùn)滑油（俗稱機(jī)油）以減輕磨擦損耗。
機(jī)油儲(chǔ)存在柴油發(fā)電機(jī)底部的機(jī)油盤(pán)內(nèi)，既可散熱，又可沉淀濾除一些鐵粉。機(jī)油泵可將機(jī)油抽出并且加壓，機(jī)油一部分經(jīng)過(guò)離心式精濾器過(guò)濾后流回油底殼，另一路被刮片式粗濾器過(guò)濾后進(jìn)入機(jī)油冷卻器降溫，然后經(jīng)管路去潤(rùn)滑曲軸、連桿、活塞、氣門(mén)裝置等，剩余的機(jī)油再經(jīng)管路流回油底殼。
柴油發(fā)電機(jī)由靜止變?yōu)檫\(yùn)行必須依靠外力幫助，故而啟動(dòng)方法有人力啟動(dòng)、發(fā)電機(jī)起動(dòng)、輔助小柴油機(jī)啟動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)等多種步驟。人力起動(dòng)常載于農(nóng)業(yè)機(jī)械，例如手扶發(fā)電機(jī)組。輔助小柴油機(jī)起動(dòng)常用于大型發(fā)電機(jī)組、坦克等。壓縮空氣起動(dòng)方法主用于大型柴油發(fā)電機(jī)，用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
電機(jī)啟動(dòng)方法是主用的，柴油發(fā)電機(jī)帶有電瓶組（一般常用24V）供給起動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。起動(dòng)發(fā)電機(jī)的軸端裝有離合機(jī)構(gòu)，它通過(guò)齒輪與柴油發(fā)電機(jī)的主軸飛輪的外齒圈相嚙合。開(kāi)機(jī)時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)接通蓄電池而轉(zhuǎn)動(dòng)。從而帶動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)著火作業(yè)起來(lái)以后，起動(dòng)發(fā)電機(jī)的離合機(jī)構(gòu)自動(dòng)與飛輪脫開(kāi)，起動(dòng)發(fā)電機(jī)也停止工作。柴油發(fā)電機(jī)工作起來(lái)以后還附帶著小發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。
曲柄連桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)體組靜音發(fā)電機(jī)組、活塞連桿組、曲軸飛輪組結(jié)構(gòu)，其3D模型如圖10所示。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的詳細(xì)作用：
曲柄連桿裝置是內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，用來(lái)傳遞力和改變運(yùn)動(dòng)步驟，其是通過(guò)曲柄和滑塊的連接、轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滑塊左右移動(dòng)。曲柄連桿系統(tǒng)具有耐發(fā)燙、耐高壓、耐高速、耐化學(xué)腐蝕的功能四沖程柴油發(fā)電機(jī)的作業(yè)原理(圖文)。
綜上所述，在四沖程柴油發(fā)電機(jī)中，要經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣等四個(gè)行程才完成一個(gè)工作循環(huán)；與此相應(yīng)的是曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即720?主軸轉(zhuǎn)角。而且，在四個(gè)行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個(gè)行程都要消耗功。因此，在單缸柴油發(fā)電機(jī)中，必須有一個(gè)足夠大的飛輪來(lái)供給這三個(gè)行程所需的能量；而在多缸柴油發(fā)電機(jī)中，則藉助于其他汽缸膨脹作功程序來(lái)供給。此外，柴油發(fā)電機(jī)由停機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)，必須藉助外源能量的驅(qū)動(dòng)使其啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至噴入氣缸的燃油自發(fā)火燃燒，柴油發(fā)電機(jī)才能自行運(yùn)行靜音柴油發(fā)電機(jī)。