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<海南>维曼机电设备有限公司
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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。

柴油发电机组的活塞环作用与使用条件 由于柴油发电机组某些活塞裙部膨胀槽的位置和顶部形状不对称或偏置销座等原因,使柴油发电机的活塞安装时有一定的方向。为了防止错装,这种活塞顶面上一般都有方向标记。 1、活塞环的分类与功用:按照公用活塞环可分为气环和油环两类 (1)气环也叫压缩环,用来密封活塞与气缸壁的间隙,防止气缸内的气体窜入曲轴箱,以及将活塞头部的热量传给气缸壁为活塞散热。另外还可起到刮油、布油等辅助作用,一般发电机组每个活塞装有2-3道气环。 (2)油环,用来将气缸壁上过量的润滑油刮回油底壳去,防止进入燃烧室,以及为气缸壁均匀布油。另为也起密封作用,一般发电机组有1-2道油环。 近年来随着发电机组转速的提高,活塞环的数目日趋减少,新发电机组多为两道气环一道油环。这样不仅减小了摩擦损失,还降低了活塞的高度,从而降低了发电机组的高度。 2、工作条件 活塞环是在高温、高压、高速和润滑困难的条件下工作的。柴油发电机的活塞环的运动情况很复杂,不仅和缸壁间有相对高速的滑动摩擦,还有与环槽侧面的上下撞击,以及由于环的径向张缩而产生的与环槽侧面相对的摩擦。因此,活塞环的磨损是柴油发电机组中磨损快的零件之一。另外,高温热负荷不仅使环的耐磨性下降,而且往往是弹性力下降的主要原因。上述恶劣条件对 道气环来说严重,因而其弹力下降和磨损的速度快。 3、材料与表明处理 根据活塞环的功用与工作条件,要求环的材料应具有好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、任性和足够的弹性等。一般活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造。 因为活塞环槽侧面的磨损往往是活塞早期磨损的主要原因,其外表面多进行镀铬处理。这样使气缸、活塞特别是活塞环的寿命大大提高。 4、间隙 发电机组工作时,活塞和活塞环都会发生膨胀。因此,活塞在气缸内应有开口间隙,与环槽间应有侧隙和背隙。

柴油发电机运动部件故障的原因 柴油发电机曲柄连杆结构常见故障有拉缸、连杆磨损、敲缸、连杆短脱、螺栓断裂、曲轴断裂等,这些故障主要发生与高速运动部位,采集装置难以安装并进行数据采集,且发生故障后信号干扰信息较多,也难以准确诊断和识别。目前许多学者都比较倾向于地域数据的处理和诊断,也有部分学者考虑依靠动力学对柴油发电机运动部件进行分析和诊断,更进一步地找准故障产生的机理及原因。后者这种方法主要依靠计算机仿真软件实现,通过对柴油发电机进行建模,设定柴油发电机各部件工作参数,设置各部件出现故障后的参数,进行通过仿真模拟,识别故障发生时各部件参数状态。这一技术具有可操作性强、实验周期短、省时、省资金等优点,该技术为未来发展的一个潜力方向。 运动部件产生故障主要原因主要为两方面,一方面相互连接的两个部件由于长时间的接触,造成了磨损,使得接触表面变形,在运动过程产生振动及噪声,另一方面由于接触部件之间发生严重的磨损后产生了相互运动过程的碰撞及撞击,直接产生了异响等现象。显而易见,各部位产生故障涉及到诸多方面的内容,包括机械动力、热力、摩擦等,故障的分析不能仅仅依靠简单的分析就可以进行诊断和确定。 1.拉缸故障诊断拉缸故障会引起活塞机件损坏、柴油发电机油耗增加、转速降低、连杆断裂、曲轴箱爆炸,严重影响发电机正常运行。目前主要通过对发电机进行故障信号检测,判断拉缸时振动信号频域范围,例如国外研究学者 Jacobo Porteiro 通过分析研究,利用人工神经网络验证了拉缸时发电机故障的特征,并分析预测了发电机内润滑油内金属颗粒的含量值。 2. 敲缸故障诊断敲缸指的是活塞撞击气缸内壁产生明显异响的现象,敲缸时巨大的撞击力使得缸体外壁产生较为强大的振动,同时长期的敲缸对活塞及缸体造成严重的破坏。在敲缸故障诊断方面,利用计算机仿真软件,分析了在不同转速、不同负载和敲缸程度下的故障信号特征,实现了对敲缸状态下发电机故障的分析和诊断。 3.连杆轴异常诊断柴油发电机长时间大功率工作,连杆轴会产生磨损,使得轴承之间间隙变大,在连杆轴带动活塞及曲轴运动过程,造成敲击幅度变大,容易产生连杆的变形及断裂。杜小元通过对两岸头与轴承之间的振动信号分析,实现了对往复式发电机连杆故障振动信号角域和值域的分析,实现验证具有一定的可靠性。



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发电机组常见故障分析 发动机故障代码:W331。 (1)故障现象 ①2号缸喷油器电磁阀驱动电路,电流低于正常值或开路。在2号喷油器电源触针或回路触引上检测到高电阻或无电流。 ②发动机动力严重下降。 ③检测发动机缺缸工作。 (2)单个喷油器故障原因 ①发动机线束或喷油器电磁阀内开路。 ②单个喷油器或喷油器电磁阀内电阻偏高。 ③喷油器电磁阀内电阻过低(喷油器内部短路,而非对地短路)。 ④ECM损坏。 (3)在同一排喷油器中发生多个喷油器故障代码的原因 ①发动机线束短路、对地短路或者对发动机线束内其他导线短路。 ②同一排三个喷油器中的任何一个短路,对地短路。 ③ECXI损坏, (4)修理过程 ①通过九针通信线连接通信,检测故障代码。 ②检查第六缸喷油器电磁阀线圈对外壳短路(短路电阻值19.4?),ECM进入保护状态关闭4缸、5缸、6缸喷油器驱动信号发动机只有1缸、2缸、3缸工作,导致动力严重下降。 ③更换喷油器后修复。 (5)故障总结 此故障属于一个喷油器故障造成ECM同一排另外两个喷油器同时不工作。 康明斯发动机冷启动困难,加速时转速瞬间回落 (1)故障现象 一辆工程用车冷启动困难,怠速运转正常,加到高速时转速瞬间回落(空载状态下)。 (3)修理过程 ①现场通过九针通信线进行通信。 ②启动后监测发动机,怠速时油轨压力及进气正常,加油门发动机转速达到2100r/min时不能持续瞬间回落到怠速。 ③通过INSITE实时监控数据发现:发动机油轨压力在达到700bar时不能保持,瞬间回落, 不到100bar。由此判断因为油轨压力不能保持正常造成故障发生。 ④与驾驶员交谈得知:此车已行驶18000kmOEM安装的预滤器从没更换。 ⑤进一步检查发现燃油有结蜡现象(此时是冬季,环境温度较低)。 (4)故障总结 ①M应严格按DCEC的规定进行保养,尽快更换合格燃油预滤器。 ②根据不同的季节和地区,使用合格的燃油 ③这是一起典型的燃油系统故障造成的“559”现行故障报警,再次印证了“559”报警是由燃油系统引起的。

柴油发电机组的直流电动机启动 电动机启动系统由操作人员通过踏板和杠杆操作启动开关,使电动机的齿轮啮入飞轮齿圈或者操作人员揿下启动按钮,电磁开关通电吸合,控制启动机和齿轮啮入轮齿圈带动柴油机启动。 1.启动电动机的离合机构 启动电动机轴上的啮合齿轮在启动时,才与发动机曲轴上的飞轮齿圈相啮合,而当发动机开始运行后,启动电动机应立即与曲轴分。否则当发动机转速升高,使启动电动机大大超速旋转,产生很大的离心力,造成损坏,甚至使启动电动机电枢飞散。因此,启动电动机必须装离合机构。启动时保证启动电动机的动力能传递给曲轴,启动后能切断启动电动机与发动机曲轴的联系。 常用的离合机构有以下几种: (1)弹簧离合机构这种机构套装在启动机电枢轴上,驱动齿轮的右端活套在花键套筒的左端的外圆上,两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸人花键套筒左端的环檜内,这样齿轮和花键套筒可一起作轴向移动,两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆面的直径,安装时紧在外圆面上。启动机带动花键套筒旋转,有使离合弹簧收缩的趋势,由于离合弹簧被箍在相应外圆面上,于是,启动机扭矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮,从而带动飞轮圈转动。当机启动后,齿轮有比套筒转速快的趋势,弹簧胀开,离合齿轮在套簡上滑动,从而使齿轮与飞轮齿圈脱开。 该离合机构较简单,所配用的ST614型启动机,其电压为流24V、功率为5.3kW,操作方便,因而得到广泛应用。 (2)摩擦片式离合机构摩擦片式离合机构。这种离合结构这样装配的,内花键壳9装在具有右旋外花键上,主动片8套在内花键壳9的导槽中,而从动片6与主动片8相间排列,旋装在花键套10上的螺母2与摩擦片之间,装有弹性3圈,压环4和调整垫片5。驱动齿轮右端的形部分有一个导槽,从动片齿形凸缘装入此导槽之中, 装卡环7,以防止启动机驱动齿轮1与从动片松脱。离合结构装好后摩擦片之间无压紧力。 启动时,花键套10按顺时针方向转动,靠内花键壳9与花键套10之间的右旋花键,使内花键壳在花键套上向左移动将摩擦片压紧,从而使离合机构处于接合状态,启动机的扭矩靠摩擦片之间的摩擦传给驱动齿轮,带动飞轮齿圈转动。发动机启动后,驱动齿轮相对于花键套转速加快,内花键壳在花键套上右移,于是摩擦片便松开,离合机构处于分离状态。 该离合机构摩擦力矩的调整,即调整垫片5可改变内花键壳端部与弹性垫圈之间的间隙,以控制弹性垫圈的变形量,从而调整离合机构所能传递的 摩擦力矩。 摩擦片式的离合机构由于可传动的扭矩较大。因此,通常用于较大启动扭矩的柴油机上。 2.启动机电嵫操机构 为柴油机所用的ST614型启动机的结构图。它由串激式直流电动机作启动机,其功率为5.3kW,电压为24V,此外,还有电磁开关和离合机构等部件组成。 为电磁操纵机构启动机电气接线图。 启动时,打开电路锁钥(即电路开关),然后,揿下启动按钮4,电路接通,于是电流通入牵引电磁铁两个线圈:即牵引电磁铁线圈和保持线圈,两个线圈产生同一方向的磁场吸力,吸引铁心左移,并带动驱动杠杆8摆动,使启动机的齿轮与飞轮齿圈进行啮合。铁心1继续向左移,于是,启动开关5触点闭合,启动直流电动机电路接通,直流电动机开始运转工作,同时与启动开关与并联的牵引线圈被短路失去作用,牵引继电器由保持线圈所产生磁场吸力保持铁心位置不动。 启动后,应及时松开启动按钮,使其回到断开位置,并转动电路锁钥,切断电源,以防启动按钮卡住,电路切不断,牵引继电器继续通电。此时,由于电路已切断,保持线圈磁场消失,在复位弹簧的作用下,铁心右移复原位,直流电动机断电停转。同时,齿轮驱动杠杆也在复位弹簧的作用下,使齿轮退出啮合。



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柴油发电机组的压缩比降低的原因 压缩比为柴油发电机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。下面就为大家介绍一下压缩比降低的原因: 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。

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