柴油機(jī)工作原理是什么 柴油機(jī)工作原理 單缸往復(fù)活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)主要由排氣門(mén)、進(jìn)氣門(mén)、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷(xiāo)、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過(guò)活塞銷(xiāo)、連桿與曲軸相連接?；钊跉飧變?nèi)作一上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣，在氣缸蓋上下設(shè)有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)。 (1)基本名聞術(shù)語(yǔ) ①上止點(diǎn)：活塞離曲軸中心 距離的位置。 ②下止點(diǎn)：活塞離曲軸中心小距離的位置。 ③活塞行程(沖程)：上止點(diǎn)與下止點(diǎn)間的距離，用符號(hào)S表示，單位為mm。 ④曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷(xiāo)中心的距離，用符號(hào)r表示，單位為mm?；钊谐蘏等于曲柄半徑r的兩倍。 ⑤氣缸工作容積在：一個(gè)氣缸中，活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣缸容積。用符號(hào)Vh表示，単位為L(zhǎng)。 ⑥柴油機(jī)排量：柴油機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱(chēng)為柴油機(jī)排量，用VH表示。 柴油機(jī)排量表示柴油機(jī)的做功能力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油機(jī)排量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。 ⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Vc表示。 氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。用符號(hào)Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。 ⑨壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。用符號(hào)ε表示。 壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數(shù)，也表明氣體被壓縮的程度，通常柴油機(jī)的壓縮比ε=12～22。壓縮比越大，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油機(jī)的效率也越高。 ⑩工作循環(huán)：柴油機(jī)中熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，是通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)工作，連續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過(guò)程來(lái)完成的。每進(jìn)行這樣一個(gè)過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)工作循環(huán)。如柴油機(jī)活塞走完四個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)該機(jī)為四沖程柴油機(jī)如活塞走完兩個(gè)沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個(gè)工作循環(huán)，稱(chēng)改機(jī)為二沖程柴油機(jī)。 (2)四沖程柴油機(jī)工作原理 ①進(jìn)氣過(guò)程 活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉。由于活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78～91kPa)，溫度為320～340K. ②壓縮過(guò)程 活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門(mén)關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)3～5MPa，溫度高達(dá)750～1000K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。 ③做功過(guò)程 所示]在壓縮過(guò)程即將終了時(shí)，噴油器將柴油以細(xì)小的油雰噴入氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)著火燃燒，放出大量的熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的 壓力可達(dá)6～9MPa， 溫度可達(dá)1800～2000K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時(shí)間，所以雖然活塞開(kāi)始下移，但此時(shí)還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒(méi)有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結(jié)束時(shí)，壓力約為0.2～0.5MPa。 ④排氣過(guò)程 做功過(guò)程結(jié)末后，排氣門(mén)打開(kāi)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉?；钊谇S的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過(guò)的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速?gòu)呐艢忾T(mén)排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。 活塞經(jīng)過(guò)上述四個(gè)連續(xù)過(guò)程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)排氣過(guò)程結(jié)束后，柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)過(guò)程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行個(gè)又一個(gè)的工作循環(huán)，使柴油機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，并帶動(dòng)工作機(jī)械做功。 (3)二沖程柴油機(jī)工作原理 二沖程柴油機(jī)無(wú)進(jìn)氣門(mén)。氣缸(氣缸套)壁上有一組進(jìn)氣孔，由活塞的上下運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)氣孔的開(kāi)、閉，氣缸蓋上設(shè)有排氣門(mén)?？諝庥蓲邭獗锰岣邏毫σ院?，經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，完成進(jìn)氣和掃氣過(guò)程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門(mén)排出。其工作過(guò)程如下。 ① 行程 行程也稱(chēng)換氣-壓縮過(guò)程。曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣孔和排氣門(mén)均打開(kāi)，新鮮空氣山掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中，并把氣缸中的殘余廢氣從排氣門(mén)掃除。這種進(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程稱(chēng)為“掃氣過(guò)程”?；钊^續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞越過(guò)進(jìn)氣孔后，進(jìn)氣孔破活塞關(guān)閉的同時(shí)配氣機(jī)構(gòu)也使排氣門(mén)關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮，一直進(jìn)行到上止點(diǎn)。 ②第二行程 第二行程也稱(chēng)膨脹-換氣過(guò)程。活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器開(kāi)始噴油，被噴油器噴成的雰狀柴油與高溫壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。由于燃?xì)鈮毫Φ淖饔?，推?dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。當(dāng)活塞下行至某一時(shí)刻時(shí)排氣門(mén)打開(kāi)，做功后的廢氣由排氣門(mén)排出?；钊^續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)氣孔打開(kāi)，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開(kāi)始“掃氣過(guò)程”?；钊恢边\(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，完成第二個(gè)工作行程。 (4)二沖程與四沖程柴油機(jī)的比較 與四沖程柴油機(jī)比較，二沖程柴油機(jī)有以下主要特點(diǎn)。公明發(fā)電機(jī) ①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功過(guò)程，因此，當(dāng)二沖程柴油機(jī)工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機(jī)相同時(shí)，在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機(jī)功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，二沖程柴油機(jī)廢氣排除不徹底，并且換氣過(guò)程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程柴油機(jī)的功率約為四沖程柴油機(jī)的1.5～1.7倍。 ②二沖程柴油機(jī)因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)做功行程，在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉(zhuǎn)矩均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 ③大多數(shù)二沖程柴油機(jī)部分或全部采用氣孔換氣，配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以，二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕·使用維修方便。 ④換氣時(shí)間短，并需要借助新鮮空氣來(lái)清掃廢氣，換氣效果相對(duì)較差。

柴油機(jī)故障如何分類(lèi)？ 柴油機(jī)故障可從以下不同方面進(jìn)行分類(lèi)： （1）按故障的性質(zhì)分類(lèi) 柴油機(jī)故障按其性質(zhì)，可分為本質(zhì)故障、誤用故障和從屬故障三類(lèi)。 1）本質(zhì)故障。在規(guī)定使用條件下，由于柴油機(jī)及其零部件本身固有的因素或缺陷而引起的故障稱(chēng)為本質(zhì)故障，如柴油機(jī)連桿斷裂等。 2）誤用故障。不按規(guī)定條件使用或由于外界因素而引起的故障稱(chēng)為誤用故障，如因機(jī)油油量不足引起燒瓦等。 3）從屬故障。某一故障所引起的派生故障稱(chēng)為從屬故障，也成為相關(guān)故障，如連桿螺釘斷裂引起的機(jī)體裂紋等。 （2）按故障的嚴(yán)重程度 柴油機(jī)故障按其嚴(yán)重程度和造成的危害，可分為致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障和輕度故障四類(lèi)。 1）致命故障。凡造成重要零件報(bào)廢、導(dǎo)致人身傷亡或造成重大經(jīng)濟(jì)損失的故障稱(chēng)為致命故障，也稱(chēng)為危險(xiǎn)性故障，如連桿螺栓斷裂、機(jī)體破裂等。這類(lèi)故障屬一類(lèi)故障。 2）嚴(yán)重故障。凡柴油機(jī)主要性能指標(biāo)超過(guò)限值，主要零件損壞需解體才能排除的故障稱(chēng)為嚴(yán)重故障，如柴油機(jī)油耗過(guò)高、活塞環(huán)斷裂等。這類(lèi)故障數(shù)二類(lèi)故障。 3）一般故障。凡柴油機(jī)需停機(jī)檢修，需要更換非主要部件，用隨機(jī)工具即可排除的故障稱(chēng)為一般故障，如三漏（漏氣、漏油、漏水）、蓋板損壞等。這類(lèi)故障屬三類(lèi)故障。 4）輕度故障。凡一般不導(dǎo)致柴油機(jī)停機(jī)，不需要更換零件，用隨機(jī)工具在短時(shí)間內(nèi)即可排除的故障稱(chēng)為輕度故障。如柴油機(jī)密封部位滲漏、蓋板螺釘松動(dòng)等。這類(lèi)故障屬四類(lèi)故障。 （3）按故障出現(xiàn)時(shí)間的快慢分類(lèi) 柴油機(jī)故障按其出現(xiàn)時(shí)間的快慢，可分為突發(fā)性故障和漸發(fā)性故障兩類(lèi)。 1）突發(fā)性故障。這種故障在短時(shí)間內(nèi)突然發(fā)生，不能靠早期診斷來(lái)預(yù)測(cè)，如連桿螺栓斷、氣門(mén)彈簧斷裂等。 2）漸發(fā)性故障。這種故障的發(fā)生有一個(gè)漸變的過(guò)程，可以通過(guò)早期診斷進(jìn)行預(yù)測(cè)，如缸套磨損、氣門(mén)漏氣等。 （4）按故障發(fā)生的部位分類(lèi) 柴油機(jī)故障按其發(fā)生部位，可分為整體性故障和零部件故障兩類(lèi)。 1）整體性故障。也稱(chēng)為綜合性故障，影響整機(jī)性能，如起動(dòng)困難、功率不足、飛車(chē)、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、壓力異常、溫度異常、聲音異常、振動(dòng)異常、突然停車(chē)等，其原因是綜合性的。 2）零部件故障。是指某一零件所發(fā)生的故障，如齒輪斷裂、水泵泵量過(guò)小等。 （5）按故障的原因和現(xiàn)象分類(lèi) 柴油機(jī)故障按其原因和現(xiàn)象，可分為磨損性故障、錯(cuò)用性故障和薄弱性故障三類(lèi)。 1）磨損性故障。由于摩擦副磨損過(guò)大而造成的故障稱(chēng)為磨損性故障。這種故障是正常使用條件下，正常磨損過(guò)程中可以預(yù)料的故障，如活塞環(huán)過(guò)度磨損，造成嚴(yán)重漏氣、功率不足等。這類(lèi)故障一般不會(huì)造成嚴(yán)重后果。 2）錯(cuò)用性故障。在實(shí)際使用條件下，產(chǎn)生的載荷超過(guò)了原設(shè)計(jì)能力所造成的故障稱(chēng)為錯(cuò)用性故障，如超負(fù)荷使用致使柴油機(jī)冒黑煙、軸系斷裂等。 3）薄弱性故障。在實(shí)際使用條件下，產(chǎn)生的載荷未超過(guò)設(shè)計(jì)能力，只是設(shè)計(jì)失誤造成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致零部件喪失工作能力的故障稱(chēng)為薄弱性故障。這類(lèi)故障多發(fā)生在新開(kāi)發(fā)機(jī)型上。一般表現(xiàn)為零件破損、軸系及支架斷裂等。 （6）按故障后果的性質(zhì)分類(lèi)，以可靠性為中心的維修指導(dǎo)思想認(rèn)為，故障后果比故障頻率更為重要，故障后果可以影響重要機(jī)件發(fā)揮正常的功能，可以造成更換故障件的費(fèi)用支出，可以損壞整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備，甚至造成人員傷亡。因此，故障后果決定了維修工作的先后次序和及時(shí)提出修改機(jī)件設(shè)計(jì)的建議。故障后果按性質(zhì)可分為四類(lèi)： 1）性故障后果。這類(lèi)故障能造成機(jī)毀人亡，需采用維修方式，使故障風(fēng)險(xiǎn)率減少到可以接受的水平；否則，有關(guān)機(jī)件項(xiàng)目就要重新設(shè)計(jì)。 2）使用性故障后果。這類(lèi)故障能干擾使用計(jì)劃，會(huì)因該機(jī)件工作能力的下降，造成其他間接的經(jīng)濟(jì)損失（例如使用中經(jīng)濟(jì)性下降等）。在費(fèi)用效果分析的基礎(chǔ)上，可采取維修的方式來(lái)解決這些問(wèn)題。 3）非使用性故障后果。這類(lèi)故障的后果對(duì)使用沒(méi)有直接的不利影響。例如采用冗余度設(shè)計(jì)的裝置，其中一個(gè)裝置出現(xiàn)故障后，只需在方便時(shí)更換或修理。因此，非使用性后果可采用事后維修方式。 4）隱蔽性故障后果。這類(lèi)故障后果一般不會(huì)產(chǎn)生直接的不利影響。但是，當(dāng)具有隱蔽性故障后果的計(jì)件與另一個(gè)或幾個(gè)計(jì)件的故障相關(guān)時(shí)，如果 個(gè)機(jī)件的功能故障由于隱蔽原因未被發(fā)現(xiàn)，以致第二個(gè)機(jī)件又發(fā)生故障，從而造成多重故障，則將導(dǎo)致危險(xiǎn)性故障，必須采取維護(hù)的方式減少這種風(fēng)險(xiǎn)的因素。