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13600443583柴油發(fā)電機中熱能與機械能的轉(zhuǎn)化,是通過活塞在氣缸內(nèi)作業(yè),持續(xù)進行進氣、壓縮、工作、排煙四個流程來完成的。機器每進行這樣一個過程稱為一個作業(yè)循環(huán)。
當(dāng)活塞在汽缸中移動時,活塞頂處在氣缸中的最高位置稱為上止點(或稱上死點);活塞頂在汽缸中的最低位置,稱為下止點(或稱下死點)。
上、下止點之間的最小直線距離稱為活塞沖程(或稱行程),通常用S表示。主軸與連桿大端的連接中心到曲軸的旋轉(zhuǎn)中心之間的最小直線距離稱為曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑靜音發(fā)電機組。對于汽缸中心線通過主軸旋轉(zhuǎn)軸心的柴油發(fā)電機,活塞沖程S=2R.
主軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑,活塞行程與曲柄半徑之間有如下的關(guān)系∶S=2R即活塞行程為曲柄半徑的兩倍。
活塞在上止點時靜音柴油發(fā)電機,其頂部以上與缸蓋底平面之間的空間容積稱燃燒室容積移動發(fā)電機組。燃燒室容積是活塞在氣缸中運動所能達到的最小容積。
活塞從上止點到下止點所掃過的汽缸容積,稱為氣缸作業(yè)容積(或稱活塞排量),用Vh表示。多缸柴油發(fā)電機各汽缸工作容積的總和稱為柴油發(fā)電機作業(yè)容積(或稱柴油發(fā)電機排量),用VL表示。
新鮮氣體吸人氣缸后充滿了整個氣缸,即占有汽缸總?cè)莘eVa,而氣缸總?cè)莘e則包括燃燒室容積VC和汽缸的作業(yè)容積Vh,氣缸總?cè)莘eVa=Va+Vh靜音發(fā)電機組。汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比,用€表示,即
?。?)壓縮比的大小,說明氣缸內(nèi)的空氣(或混合氣)經(jīng)壓縮后體積縮小的倍數(shù),也表明氣體被壓縮的程度。通常柴油發(fā)電機€=16~22,柴油機€=5~9.
?。?)壓縮比越大,表明活塞運動時,氣體被壓縮得越厲害,其氣體的溫度和壓力就越高,柴油發(fā)電機的效率也越高。
燃料完全燃燒時的理論空燃比(A/F)靜音發(fā)電機移動發(fā)電機組,柴油為14.3(kg/kg)。在發(fā)電機中實際燃料燃燒所供給的空氣量往往大于理論空氣量。燃燒1公斤燃料的實際空氣量與理論上所需空氣量之比,稱為過量空氣系數(shù)α(Excess air coefficient)。
發(fā)電機進入氣缸的空氣品質(zhì)m與進氣狀態(tài)下汽缸作業(yè)容積充滿的空氣量之比,稱為充氣效率。充氣效率越大,表示實際進入汽缸中的氣體量越多,也就是進氣程序進行得越完善,氣缸作業(yè)容積利用得越充分。
危害最大的是進氣裝置的構(gòu)造型式與尺才低噪音發(fā)電機組,它包括進氣管道截面的大小、管道內(nèi)表面光潔程度、管道彎曲的情況、氣門尺寸與個數(shù)以及氣門升程的大小等。此外還有進氣預(yù)熱裝置。進氣預(yù)熱會減輕充氣效率。
柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速對充氣系數(shù)的危害詳細是通過對進氣終點壓力的影響而起功能。當(dāng)柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時,進氣氣流速度上升,使氣體壓力下降。
(1)降低進氣系統(tǒng)阻力,根據(jù)上面的分橋,不外乎是∶加大進氣通道面積,減小通道彎曲及提高進氣道內(nèi)表面的粗糙度等步驟。
(2)延長進氣時間就是將進氣門開啟和關(guān)閉的時間不是選在上、下止點時、而是選在上止點之前和下止點之后。使進氣門開啟的延續(xù)時間不是占有180°主軸轉(zhuǎn)角,而是大子180°主軸轉(zhuǎn)角。
在熱力過程中靜音柴油發(fā)電機,只有在“工質(zhì)”膨脹流程才具有做用途力,而康明斯要求發(fā)電機能連續(xù)不斷地產(chǎn)生機械功,就必須使工質(zhì)反復(fù)進行膨脹。因此,必須設(shè)法使工質(zhì)重新恢復(fù)到初始狀態(tài),然后,再進行膨脹四沖程發(fā)電機的原理和專業(yè)名詞解釋。因此,柴油發(fā)電機必須經(jīng)過進氣、壓縮、膨脹、排煙四個熱力步驟之后,才能恢復(fù)到起始狀態(tài),使柴油發(fā)電機持續(xù)不斷地產(chǎn)生機械功,故上述四個熱力過程稱為一個作業(yè)循環(huán)。若柴油發(fā)電機活塞走完四個沖程完成一個工作循環(huán),稱該機為四沖程柴油發(fā)電機。如果活塞走完二個沖程完成一個工作循環(huán)的柴油發(fā)電機稱為二沖程柴油發(fā)電機。目前,柴油發(fā)電機組配置的柴油發(fā)電機都是四沖程機。
進氣沖程的目的是吸入新鮮空氣,為燃料燃燒作好準(zhǔn)備。要實現(xiàn)進氣,缸內(nèi)與缸外要形成壓差。因此,此沖程排煙門關(guān)閉,進氣門打開,活塞由上止點向下止點移動,活塞上方的汽缸內(nèi)的容積逐漸擴大,壓力降低,缸內(nèi)氣體壓力低于大氣壓力約68~93kPa。在大氣壓力的功能下,新鮮空氣經(jīng)進氣門被吸入汽缸,活塞到達下止點時,進氣門關(guān)閉,進氣沖程結(jié)束。
壓縮沖程的目的是提高氣缸內(nèi)空氣的壓力和溫度,為燃料燃燒創(chuàng)造條件。因為進、排氣門都已關(guān)閉,氣缸內(nèi)的空氣被壓縮,壓力和溫度亦隨之升高,其升高的程度,取決于被壓縮的程度,不一樣的柴油發(fā)電機略有不同。當(dāng)活塞接近上止點時,缸內(nèi)空氣壓力達(3000~5000)kPa,溫度達500~700℃,遠超過柴油的自燃溫度。
當(dāng)活塞上行將終了時,噴油咀開始將柴油噴入汽缸,與空氣混合成可燃混合氣,并立即自燃,此時,汽缸內(nèi)的壓力迅速上升到約6000~9000kPa,溫度高達(1800~2200)℃。在過熱、高壓氣體的推力功用下,活塞向下止點運動并帶動主軸旋轉(zhuǎn)而作功。隨著氣體膨脹活塞下行其壓力逐漸減少,直到排煙門被打開為止。
排氣沖程的目的是解除缸內(nèi)的廢氣。做功沖程結(jié)束后,缸內(nèi)的燃氣已成為廢氣,其溫度下降到(800~900)℃,壓力下降到(294~392)kPa。此時,排煙門打開,進氣門仍關(guān)閉,活塞從下止點向上止點移動,在缸內(nèi)殘存壓力和活塞推力的功能下,廢氣被排出缸外。當(dāng)活塞又到上止點時,排氣步驟結(jié)束。