柴油機工作原理是什么 柴油機工作原理 單缸往復(fù)活塞式柴油機結(jié)構(gòu)主要由排氣門、進氣門、氣缸蓋、氣缸、活塞、活塞銷、連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接?；钊跉飧變?nèi)作一上下往復(fù)運動，通過連桿推動曲軸轉(zhuǎn)動。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣，在氣缸蓋上下設(shè)有進氣門和排氣門。 (1)基本名聞術(shù)語 ①上止點：活塞離曲軸中心 距離的位置。 ②下止點：活塞離曲軸中心小距離的位置。 ③活塞行程(沖程)：上止點與下止點間的距離，用符號S表示，單位為mm。 ④曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離，用符號r表示，單位為mm。活塞行程S等于曲柄半徑r的兩倍。 ⑤氣缸工作容積在：一個氣缸中，活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。用符號Vh表示，単位為L。 ⑥柴油機排量：柴油機所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機排量，用VH表示。 柴油機排量表示柴油機的做功能力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油機排量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。 ⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點時，活塞上方的氣缸容積。用符號Vc表示。 氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點時，活塞上方的氣缸容積。用符號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，通常柴油機的壓縮比ε=12～22。壓縮比越大，活塞運動時，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油機的效率也越高。 ⑩工作循環(huán)：柴油機中熱能與機械能的轉(zhuǎn)化，是通過活塞在氣缸內(nèi)工作，連續(xù)進行進氣、壓縮、做功、排氣四個過程來完成的。每進行這樣一個過程稱為一個工作循環(huán)。如柴油機活塞走完四個沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個工作循環(huán)，稱該機為四沖程柴油機如活塞走完兩個沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個工作循環(huán)，稱改機為二沖程柴油機。 (2)四沖程柴油機工作原理 ①進氣過程 活塞從上止點向下止點移動，這時在配氣機構(gòu)的作用下進氣門打開，排氣門關(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、進氣管不斷吸入氣缸。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，使進氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78～91kPa)，溫度為320～340K. ②壓縮過程 活塞由下止點向上止點運動，這時進、排氣門關(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。壓縮終了時氣體壓力可達3～5MPa，溫度高達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做功過程 所示]在壓縮過程即將終了時，噴油器將柴油以細小的油雰噴入氣缸，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6～9MPa， 溫度可達1800～2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時間，所以雖然活塞開始下移，但此時還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內(nèi)的壓力并沒有明顯下降，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，壓力約為0.2～0.5MPa。 ④排氣過程 做功過程結(jié)末后，排氣門打開，進氣門關(guān)閉?；钊谇S的帶動下由下止點向上止點運動，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時，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)過上述四個連續(xù)過程后，便完成了一個工作循環(huán)。當(dāng)排氣過程結(jié)束后，柴油機曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個過程又重復(fù)進行。如此周而復(fù)始地進行個又一個的工作循環(huán)，使柴油機連續(xù)不斷地運轉(zhuǎn)起來，并帶動工作機械做功。 (3)二沖程柴油機工作原理 二沖程柴油機無進氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進氣孔，由活塞的上下運動控制進氣孔的開、閉，氣缸蓋上設(shè)有排氣門?？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氣孔進入氣缸，完成進氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。 ① 行程 行程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動活塞由下止點向上運動，這時進氣孔和排氣門均打開，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掃除。這種進、排氣同時進行的過程稱為“掃氣過程”?；钊^續(xù)向上運動，當(dāng)活塞越過進氣孔后，進氣孔破活塞關(guān)閉的同時配氣機構(gòu)也使排氣門關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮，一直進行到上止點。 ②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程。活塞接近上止點時，噴油器開始噴油，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。由于燃氣壓力的作用，推動活塞向下止點運動，經(jīng)連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動力。當(dāng)活塞下行至某一時刻時排氣門打開，做功后的廢氣由排氣門排出?；钊^續(xù)向下運動，隨后進氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸，開始“掃氣過程”?；钊恢边\動到下止點，完成第二個工作行程。 (4)二沖程與四沖程柴油機的比較 與四沖程柴油機比較，二沖程柴油機有以下主要特點。公明發(fā)電機 ①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個做功過程，因此，當(dāng)二沖程柴油機工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機相同時，在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，二沖程柴油機廢氣排除不徹底，并且換氣過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，二沖程柴油機的功率約為四沖程柴油機的1.5～1.7倍。 ②二沖程柴油機因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個做功行程，在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉(zhuǎn)矩均勻，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 ③大多數(shù)二沖程柴油機部分或全部采用氣孔換氣，配氣機構(gòu)簡單。所以，二沖程柴油機結(jié)構(gòu)簡單，重量輕·使用維修方便。 ④換氣時間短，并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣，換氣效果相對較差。

柴油機故障如何分類？ 柴油機故障可從以下不同方面進行分類： （1）按故障的性質(zhì)分類 柴油機故障按其性質(zhì)，可分為本質(zhì)故障、誤用故障和從屬故障三類。 1）本質(zhì)故障。在規(guī)定使用條件下，由于柴油機及其零部件本身固有的因素或缺陷而引起的故障稱為本質(zhì)故障，如柴油機連桿斷裂等。 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為誤用故障，如因機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為從屬故障，也成為相關(guān)故障，如連桿螺釘斷裂引起的機體裂紋等。 （2）按故障的嚴重程度 柴油機故障按其嚴重程度和造成的危害，可分為致命故障、嚴重故障、一般故障和輕度故障四類。 1）致命故障。凡造成重要零件報廢、導(dǎo)致人身傷亡或造成重大經(jīng)濟損失的故障稱為致命故障，也稱為危險性故障，如連桿螺栓斷裂、機體破裂等。這類故障屬一類故障。 2）嚴重故障。凡柴油機主要性能指標超過限值，主要零件損壞需解體才能排除的故障稱為嚴重故障，如柴油機油耗過高、活塞環(huán)斷裂等。這類故障數(shù)二類故障。 3）一般故障。凡柴油機需停機檢修，需要更換非主要部件，用隨機工具即可排除的故障稱為一般故障，如三漏（漏氣、漏油、漏水）、蓋板損壞等。這類故障屬三類故障。 4）輕度故障。凡一般不導(dǎo)致柴油機停機，不需要更換零件，用隨機工具在短時間內(nèi)即可排除的故障稱為輕度故障。如柴油機密封部位滲漏、蓋板螺釘松動等。這類故障屬四類故障。 （3）按故障出現(xiàn)時間的快慢分類 柴油機故障按其出現(xiàn)時間的快慢，可分為突發(fā)性故障和漸發(fā)性故障兩類。 1）突發(fā)性故障。這種故障在短時間內(nèi)突然發(fā)生，不能靠早期診斷來預(yù)測，如連桿螺栓斷、氣門彈簧斷裂等。 2）漸發(fā)性故障。這種故障的發(fā)生有一個漸變的過程，可以通過早期診斷進行預(yù)測，如缸套磨損、氣門漏氣等。 （4）按故障發(fā)生的部位分類 柴油機故障按其發(fā)生部位，可分為整體性故障和零部件故障兩類。 1）整體性故障。也稱為綜合性故障，影響整機性能，如起動困難、功率不足、飛車、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、壓力異常、溫度異常、聲音異常、振動異常、突然停車等，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、水泵泵量過小等。 （5）按故障的原因和現(xiàn)象分類 柴油機故障按其原因和現(xiàn)象，可分為磨損性故障、錯用性故障和薄弱性故障三類。 1）磨損性故障。由于摩擦副磨損過大而造成的故障稱為磨損性故障。這種故障是正常使用條件下，正常磨損過程中可以預(yù)料的故障，如活塞環(huán)過度磨損，造成嚴重漏氣、功率不足等。這類故障一般不會造成嚴重后果。 2）錯用性故障。在實際使用條件下，產(chǎn)生的載荷超過了原設(shè)計能力所造成的故障稱為錯用性故障，如超負荷使用致使柴油機冒黑煙、軸系斷裂等。 3）薄弱性故障。在實際使用條件下，產(chǎn)生的載荷未超過設(shè)計能力，只是設(shè)計失誤造成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致零部件喪失工作能力的故障稱為薄弱性故障。這類故障多發(fā)生在新開發(fā)機型上。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，以可靠性為中心的維修指導(dǎo)思想認為，故障后果比故障頻率更為重要，故障后果可以影響重要機件發(fā)揮正常的功能，可以造成更換故障件的費用支出，可以損壞整個系統(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提出修改機件設(shè)計的建議。故障后果按性質(zhì)可分為四類： 1）性故障后果。這類故障能造成機毀人亡，需采用維修方式，使故障風(fēng)險率減少到可以接受的水平；否則，有關(guān)機件項目就要重新設(shè)計。 2）使用性故障后果。這類故障能干擾使用計劃，會因該機件工作能力的下降，造成其他間接的經(jīng)濟損失（例如使用中經(jīng)濟性下降等）。在費用效果分析的基礎(chǔ)上，可采取維修的方式來解決這些問題。 3）非使用性故障后果。這類故障的后果對使用沒有直接的不利影響。例如采用冗余度設(shè)計的裝置，其中一個裝置出現(xiàn)故障后，只需在方便時更換或修理。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。這類故障后果一般不會產(chǎn)生直接的不利影響。但是，當(dāng)具有隱蔽性故障后果的計件與另一個或幾個計件的故障相關(guān)時，如果 個機件的功能故障由于隱蔽原因未被發(fā)現(xiàn)，以致第二個機件又發(fā)生故障，從而造成多重故障，則將導(dǎo)致危險性故障，必須采取維護的方式減少這種風(fēng)險的因素。