通信电源通信电源2022-7-3油机发电机组的工作原理1.1油机工作原理发动机基本信息参数及常用术语上止点和下止点：活塞在气缸内作往复直线运动时，其顶部能到达的最高位置和最低位置分别叫上止点和下止点，如图6.10(b)所示。图6.10内燃机常用术语图解2022-7-3为活塞行程。活塞每运行一个行程，曲轴旋转半周(180)燃烧室容积：活塞位于上止点时，其顶部与气缸、气缸盖之间的空间称为燃烧室容积。气缸工作容积：活塞自上止点到下止点所经过的空间，称为气缸工作容积。气缸工作容积又称为活塞排量。气缸总容积：活塞位于下止点时，其顶部与气缸、气缸盖之间的空间，称为气缸总容积。很明显，气缸总容积为燃烧室容积与气缸工作容积之和。压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，称为压缩比。压缩比用来衡量气体在气缸内压缩的程度。压缩比越大，气体被压缩后的密度、温度和压力也越高。汽油机的压缩比一般为柴油机的压缩比一般为17～21。工作循环：内燃机每产生一次动力，一定要经过进气、压缩、燃烧膨胀和排气过程，该过程称为内燃机的工作循环。2022-7-3油机是将燃料的化学能转化为机械能的一种机器。它是通过在气缸内不断进行进气、压缩、工作和排气四个过程即一个工作循环来将热能转换为机械能，完成能量转换。内燃机的分类内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为二冲程内燃机指活塞在气缸内上下运动各一次，经过二个冲程，曲轴旋转一周（360）来完成一次工作循环，这样的发动机叫做二冲程发动机。四冲程内燃机指活塞在气缸内上下运动各两次，经过四个冲程，曲轴旋转两周（720）完成一次工作循环时，叫做四冲程发动机。2022-7-3四行程汽油机工作原理四行程汽油机的工作过程如图6.11所示。图6.11四行程汽油机工作过程2022-7-3进气行程进气行程前，活塞位于上止点，此时进、排气门均关闭。曲轴在外力(手摇或电动)作用下旋转，通过连杆使活塞离开上止点下行，气缸容积增大，压力减小，与外界形成压力力差的作用下，混合气进入气缸，如图6.11(a)所示。轴旋转半周后，活塞到达下止点，进气门关闭，气缸内充满新鲜混合气体，完成了进气行程。压缩行程进气行程结束后，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行。由于进、排气门均关闭，活塞上行，气缸内混合气被压缩温度与压力不断升高，如图6.11(b)所示。曲轴旋转活塞到达上止点，混合气被压缩到燃烧室内，缩行程结束。2022-7-3燃烧膨胀行程压缩行程即将结束的瞬间，火花塞电极间产生的火花将混合气点燃。混合气燃烧后产生很高的压力，该压力作用在活塞顶上，迫使活塞下行，活塞通过连杆驱动曲轴和飞轮，使其按顺时针方向旋转，从而带动其他机器工如图6.11(c)所示。活塞运行到下止点时，曲轴又旋转了半周，做功行程结束。排气行程做功行程结束后，气缸内充满燃烧后的废气。这时进气门仍关闭，排气门被凸轮顶开，如图6.11所示。轮旋转惯性力的作用下，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行，废气经排气门排出气缸。曲轴旋转半周后，活塞到达上止点，排气门关闭，排气行程结束。2022-7-3进气行程开始进气前，活塞位于上止点，排气门均关闭。由于外力的作用，曲轴按顺时针方向旋转，活塞离开上止点下行，活塞上方的气缸容积增大，气缸内压力降低，与此同时，凸轮轴将进气门打开，外界空气在压力差的作用下，经进气门流入气缸，如图6.12(a)所示。曲轴旋转半周后，活塞到达下止点，进气门关闭，压缩行程曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行，由于进、排气门均关闭，气缸内的空气被压缩，空气温度和压力升高，如图6.12(b)所示2022-7-3图6.12四行程柴油机工作过程2022-7-310压缩行程终了时，气体温度高达500～750，压力达30～50kg/cm2。此时，高压油泵送来的柴油经喷油嘴后以雾状微粒喷入燃烧室，雾状柴油和高温气体迅速混合并着火燃烧，释放出的热能，使气缸内的气体温度和压力急剧增高。高温度高压力气体在气缸内迅速膨胀，以巨大的压力推动活塞向下移动做功，如图6.12(c)所示。燃烧膨胀行程结束后，由于飞轮的惯性作用，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行。此时，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出缸外，如图6.12(d)所示。汽油机中的可燃混合气是由火花塞的电火花点燃的。2022-7-311曲轴箱换气式二行程汽油机工作过程如图6.13所示。二行程汽油机与四行程汽油机的主要区别是没有单独的配气机构，而是在气缸壁上开了个高度不同的孔：进气孔、排气孔和换气孔。进气孔位置最低，是新鲜混合气进入的通道；排气孔位置最高，它是废气排出的通道；换气孔介于二者之间，曲轴箱内的混合气由此孔进入气缸。图6.13二行程汽油机工作过程2022-7-312第一行程开始前，活塞位于下止点，排气孔和换气孔打开，进气孔关闭气缸中已充满了在上一循环中进入的混合气。曲轴在外力作用下按顺时针方向旋转时，活塞离开下止点上行，先后将换气孔和排气孔关闭，气缸内的混合气被逐渐压缩，如图6.13(a)所示。另一方面，由于活塞上行，曲轴箱内容积增大，气体压力降低。当活塞下部将进气孔打开时，混合气便通过进气孔进入曲轴箱，如图6.13(b)所示。第一行程结束时，火花塞产生的电火花，将气缸内的混合气点燃，气体膨胀推动活塞离开上止点下行，活塞又通过连杆将动力传给曲轴，活塞下行不久，进气孔即被关闭，曲轴箱内的混合气随着活塞下行而被压缩。当活塞把排气孔打开时，气缸内的废气靠自身的压力经排气孔排活塞再下行，换气孔被打开，经过预压的混合气由曲轴箱经换气孔进入气缸，并把剩余的大部分废气驱出气缸，如图6.13(d)所示。2022-7-313曲轴连杆机构的作用是将燃料燃烧产生的热能变为机械能，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，以带动别的机械做功。曲轴连杆机构可分为固定机件和活动机件两大部分。固定机件包括：气缸体、气缸盖、气缸垫和曲轴箱。运动机件包括：活塞组、连杆组、曲轴和飞轮等。2022-7-314（1）气缸：气缸是燃料燃烧的地方，根据油机的功率不同，气缸的直径和数目也不相同。燃料在气缸中燃烧时，温度可高达1500～2000，因此，油机中一定要采用冷却水散热，为此，气缸壁都做成中空的夹层，两层之间的空间称为水套。气缸2022-7-315（2）活塞：油机在工作时，活塞既承受很高的温度，又承受很大的压力，而且运动速度极快，惯性很大。因此，活塞一定要有良好的机械强度和导热性能，并且应当用质量较轻的铝合金铸造，以减小惯性。为了使活塞与气缸之间紧密接触，活塞的上部还装有活塞环，如图，活塞环有压缩环（气环）和油环两种，气环的作用是防止气缸漏气，油环的作用是防止机油窜入燃烧室。活塞2022-7-316（3）连杆与曲轴：连杆将活塞与曲轴连接起来 ，从而将活塞承受的压 力传给曲轴，并通过曲 轴把活塞的往返直线运 动变为圆周运动。 连杆 曲轴 2022-7-3 17 2.配气机构 配气机构的作用是适 时打开和关闭进气门和排 气门，将可燃的气体送入 气缸，并及时将燃烧后的 废气排出。配气机构由进 气门、排气门、凸轮轴、 推杆、挺杆和摇臂等部件 组成。 配气机构 2022-7-3 18 配气机构工作原理 2022-7-3 19 柴油机的供油系统一般由油箱、柴油滤清器、低压油泵、高压油泵、喷油嘴等部分所组成。 图示柴油机工作时， 柴油从机箱中流出， 经粗滤器过滤，低压 油泵升压，又经细滤 器(也称精滤器)进一 步过滤，高压油泵升 压后，通过高压油管 送到喷油嘴，并在适 当的时机通过喷油嘴 将柴油以雾状喷入气 2022-7-320 4.润滑系统 油机工作时，各部分机件在运动中将产生摩擦阻力。为了减轻机件摩损，延长常规使用的寿命，必须采 用机油润滑。润滑系统通常由机油泵，机油滤清器(粗滤和细滤)等部分所组成。如图所示。机油泵 通常装在底部的机油盘内，它的作用是提高机油压力，从而将机油源源不断地送到需要润滑的机 件上。机油滤清器的作用是滤除机油中的杂质，以减轻机件摩损并延长机油的有效期。 2022-7-3 21 油机工作时，温度很高(燃烧时最高温度可达2000)，这样将使机件膨胀变形，摩擦力增大。此外，机油也可能因温度过高而变稀，以此来降低润 滑效果。为了尽最大可能避免温度过高，油机中通常都装有水冷却系统，以保证油机 在适宜的温度(80～90)下正常工作。 冷却系统包括水套、散热器、 水管和水泵等，如图所示。冷却 水通过水泵加压后在冷却系统中 循环。循环途径为：水箱下水 管水泵气缸水套气缸盖水 套节温器上水管水箱。节 温器可以自动调节进入散热器的 水量，以便油机始终在最适宜的 温度下工作。 2022-7-3 22 6.启动系统 油机启动系统大致有 蓄电池、起动马达、 交流发电机、辅助起 动系统等组成。如图 所示。当按下起动开 关，接通蓄电池电路 的时候，蓄电池给启 动马达供电带动内燃 机起动，同时一个小 的交流发电机通过整 流后给蓄电池充电。 启动系统 2022-7-3 23 辅助起动系统 为了能够更好的保证发动机在任何温度条件下都能可靠地起动，特别是柴油机，我们大家可以借助 一些恰当的方法和手段，尤其是在环境和温度较低的情况下都有顺利起动。 （1）减压机构 减压机构的作用是在柴油机启动时，人为地将配气机构推杆顶起.使气门处于开启状 态，减小启动时的压缩阻力.使启动转速迅速提高.当柴油机曲轴达到足够高的转速时 ，恢复气门正常工作，并利用飞轮惯性帮助柴油机启动。 （2）润滑油预热装置 环境和温度较低时，润滑油粘度大，阻力大，造成启动困难。因此，低温度的环境使用的 柴油机的油低壳内常设有机油加热装置.在启动柴油机时可先给润滑加热，以减小启 动阻力。 2022-7-3 24 （3）进气预热装置 电启动柴油机常用装在进气管中的进气预热器加热进气，改善启动条件。这种方法 有利于混合气的形成和燃烧，效果显而易见，在低温下，利用它往往能迅速启动柴 油机。 （4）冷却水预热装置 专门设置预热冷却水的装置，提高水温，水温达到40时，即可启动.有的柴油机则 采用综合起动加热器，同时加热进气、冷却水和油底壳机油等。 2022-7-3 25 柴油机供油系统通常由油箱、输油泵(也称低压油泵)、 柴油滤清器、 高压油泵、 高压油管、 喷油嘴、 调速器、 空气滤清器、 排气管和消音器等组成，如图6.14 所示。 2022-7-3 26 高压油泵的作用是：把柴油的压力提高到一定数值， 并在规定的时刻和延续 时间内， 根据柴油机负载的大小， 将少数的柴油经喷油嘴送入燃烧室。 高压油泵类型很多，目前应用最广泛的是转动柱塞式高压油泵。