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分析柴油机的工作原理及使用:柴油发电机柴油机的基本工作原理就是将高压柴油喷入燃烧室中燃烧,释放出热能,再将热能转变成机械能做功。要想掌握柴油机的工作原理,首先必须了解上止点、下止点、活塞行程、配气相位、燃烧室容积、汽缸工作容积、压缩比、进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程等概念。
①上止点:指活塞离曲轴中心远的位置或离汽缸盖近的位置。
②下止点:指活塞离曲轴中心近的位置。
③活塞行程;指活塞在上、下两个止点间的距离。从目前使用的柴油发电机柴油机情况看,135系列柴油机中活塞行程有140mm和150mm两种,两者之间有的配件相同,有的则不同,选购配件时应注意。
④配气相位:柴油发电机组柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻用曲轴转角表示时称为配气相位。
⑤燃烧室容积;指上止点以上的空间。
动到下止点时所对应的汽缸的容积。
⑦压缩比汽缸总容积(即燃烧室容积与汽缸工作客积之和)与燃烧室容积之比,称为压缩比。
⑧进气行程:其目的是保证汽缸内充满足够的新鲜空气。活塞往下运动时,进气门打开,周围环境中的空气被吸入汽缸,直到活塞到达下止点时,进气门才关闭。
⑨压缩行程;活塞由下止点向上止点运动的过程中,进气门经下止点后延续了一定角度后关闭(主要目的是多吸入新鲜空气)。此时,排气门仍然关闭,汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动,汽缸内的空气被压缩,压缩终点的压力达3~4Wa,温度可达500℃一750℃。注意,柴油喷入燃烧室内开始燃烧的时刻是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。
⑩做功行程;当活塞运行到上止点前一定角度时,喷油器开始向撒饶室内喷入高压雾化柴油,柴油与高温高压空气混合后,很快着火燃烧并释放出大量的热能。
这时,汽缸内气体的压力和温度急速上升。在高压气体的推动下,活塞向下止点运动并通过连杆使曲轴旋转输出动力。做功行程实际上是柴油机将热能转化为机械能的过程。
排气行程:在这个行程里,汽缸内的废气全部排出并再次吸入新鲜空气,便进行下一个工作循环。
实际上活塞在做功行程下止点前就打开了排气门,越过下止点后活塞上行,此时排气门已完全打开,进气门仍然关闭着,这时汽缸内的废气压力高于大气的压力而冲出排气门。为了使汽缸内的废气排干净,排气门在活塞过了上止点后才关闭。
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柴油发电机组的压缩比
压缩比为柴油发电机组气缸总容积与燃烧室容积之比,它的变化,不仅影响柴油机的动力性和经济性,而且影响其启动性能。在设计时每台柴油机都规定了一个 压缩比,但在使用中,由于各种相关因素的影响,其压缩比往往会降低。现将压缩比降低的主要原因以及维修过程中应注意的一些问题简述如下:
一、活塞在压缩终了时的位置偏低
1相关零件变形或主要尺寸极差。例如在磨削曲轴连杆轴颈时,没有调整好偏心距,使磨削后的曲轴回转半径变小;连杆弯曲,使连杆大、小端孔中心距缩短;活塞销座孔铰偏,使活塞销座孔中心线至活塞顶平面距离缩短。这些因素,都会造成活塞在压缩上止点时的位置下移,压缩比下降。因此,修理中应遵守操作规范,保证修理质量;同时在换件时不要忘了检查,不要错换或装用不合格零件。换件时应检查的内容有:曲轴回转半径,连杆大、小端孔的中心距,活塞销座孔中心线至活塞顶平面的距离,机体上平面与主轴承座孔中心线之间的距离。
2 相关零件配合间隙过大。当曲轴主轴承与主轴颈、连杆轴承与连杆轴颈、连杆衬套与活塞销或活塞销与销座孔的配合间隙过大时,在压缩过程中,往往会造成活塞上止点的实际位置下移,使压缩比下降。因此,修理中应将这些配合间隙控制在允许值范围内。
二、燃烧室容积偏大
1气缸垫厚度超过设计要求,或人为地增加了缸垫厚度。此时应更换符合要求的缸垫。
2气门与气门座严重磨损,气门下沉量过大(甚至超过极限值)。此时应更换气门与门座圈。
3活塞顶部凹坑(燃烧室的组成部分)烧蚀缺损,或换错零件,使凹坑容积过大(可用注水对比法检查)。此时应换用合格的活塞。
4缸盖上的涡流室烧损,或质量不合格,容积过大(可用注水对比法检查)。此时应更换合格的缸盖。
值得一提的是,在以上导致压缩比下降的诸多因素中,往往单个因素的影响并不大,但多个因素积累叠加时对压缩比的影响就大了。如上所述,为了使柴油机的压缩比能控制在规定的范围内,关键在于提高修理质量,做好零件的修理、测量和选配工作,在技术要求允许的范围内,尽量选用较小的装配间隙。当柴油机出现启动困难、功率下降、油耗上升而气缸密封性、配气及供油均正常,似乎查不出故障原因时,不要忽视对压缩比的检查。