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  • 柴油机

    柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机,它又常以主要发明者R.狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。吸入柴油机气缸内的空气因活塞的运动而受到较高程度的压缩,达到500~700℃的高温。燃油以雾状喷入高温空气中,与空气混合形成可燃混合气(见柴油机喷油系统),自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

    编辑摘要

    目录

    机械发展/柴油机 编辑

    柴油机车用柴油机
    狄塞尔在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初,柴油机用空气喷射燃料,附属装置庞大笨重,只用于固定作业。20世纪初开始用于船舶。1905年制成第一台船用二冲程柴油机。1922年,德国的R.A.博施发明机械喷射装置,逐渐替代了空气喷射。20年代后期出现了高速柴油机,并开始用于汽车。到50年代,一些结构、性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来,从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后,柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分,广泛应用于农业、工业、国防和交通运输等部门。
    柴油机具有热效率高的显著优点,其应用范围越来越广。70年代以来,最大的柴油机为用低速二冲程柴油机,气缸直径达1060毫米,功率为40600千瓦,重达2000吨。大型化为制造、安装和维修带来困难,因此现代趋向于发展中速柴油机,气缸直径不超过650毫米,功率可达24000千瓦。中小功率柴油机的高速化,使柴油机可应用于轿车上,转速达4000~5000转/分,活塞平均速度在12~13米/秒以下。
    一般非增压柴油机的平均有效压力可达0.75~0.85兆帕,增压柴油机则最高可达2.1兆帕以上,70年代研制的超压比增压柴油机甚至达3.0兆帕。随着强化程度的提高,柴油机单位功率的重量也显著降低,轻型汽车用柴油机已达3.35~4.7千克/千瓦。为了节能,各国都在注重改善燃烧过程,研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外,降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染,都是柴油机的重要发展方向。
    柴油机可按不同特征分类:按转速分为高速、中速和低速柴油机;按燃烧室型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等;按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机;按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等;按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。

    分类/柴油机 编辑

    按用途可分为:
    工程机械配套柴油发动机
    农用机械配套柴油发动机
    井下设备配套柴油发动机
    车辆配套柴油发动机
    叉车配套柴油发动机
    压缩机配套柴油发动机
    发电机组,焊机,泵配套柴油发动机
    养车修车网 柴油机分类养车修车网 柴油机分类
    发电用柴油机
    船机配套柴油发动机
    按排量缸分
    单缸柴油机和多缸柴油机缸
    按工作循环分
    二冲程柴油机和四冲程柴油机;
    其他分类:
    立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等;

    机械构成/柴油机 编辑

    柴油机柴油机内部架构图
    柴油机由燃烧室组件、动力传递组件、机体和主轴承、配气机构、燃油系统和调速器、润滑系统、冷却系统、起动系统构成。柴油的特点是自燃温度低,所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置,它采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃测试,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
    输油泵将柴油送到滤清器,过滤后进入喷油泵(为了保证充足的燃料并保持一定的压力,要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多,多余的柴油就经低压管回到油箱,其它部分柴油被喷油泵压缩至高压)经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。(示意图是柴油机燃料供给系统,红色管路是高压输油管、褐色管路是低压输油管、紫色是回油管)。
    柴油机具有转速慢,扭矩大,油耗低、负荷高及重量大,多用在大中型汽车上。1976年德国大众汽车公司开发出第一台高速小型化柴油机,使轿车应用柴油机进入实用化,现在西欧约有30%的轿车和90%的商务车采用柴油机。轿车柴油机采用每缸4气门,电控喷射系统,使柴油机排放达到欧洲Ⅱ号标准。这里要提一下的是,在柴油机上应用电控技术比汽油机困难得多。
    柴油发动机用压燃柴油作功,后者用点燃汽油作功,汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸,然后被火花塞点燃作功;柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸,在压缩空气中被压燃作功。这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。
    柴油机是高压喷射,对于直喷式柴油机的高压油管,其喷射压力一般高达30-100MPa,柴油机电控燃油系统还要加装一个电子控制的执行器来达到控制的目的。为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速,在喷油泵上还带有调速器。喷油泵是柴油机燃料供给系统中最精密的部件,它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量,并提高柴油压力,按规定的时间与规律将柴油供给喷油器。

    工作原理/柴油机 编辑

    柴油机柴油机工作原理
    柴油机工作时,一般分为吸气、压缩、爆发、排气等步骤。开始时,活塞从上止点下行到下止点,将新鲜空气吸入气缸,然后从下止点上行到上止点,将吸入的气体压缩,使其压力及温度升高。当接近上止点时,气体温度已超过柴油燃点,此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧,高温高压燃气推动活塞下行做功。之后,活塞再次从下止点上行,将废气排出气缸,完成一个循环。活塞往复不停地工作,带动连杆使曲轴转动,就从曲轴上把动能传输出来。
    柴油机和汽油机一样,每个工作循环也经历进气、压缩、作功和排气四个过程。但由于柴油粘度比汽油大,不易蒸发,但自燃温度却低于汽油,故柴油机可燃混合气的形成和燃烧方式与汽油机不同。柴油机在进气冲程吸人的是纯空气,在压缩冲程接近终了时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器以雾状喷人气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。因此,柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的。
    由于柴油机的压缩比高,所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5~4.5MPa,温度高达750~1000K,大大超过柴油的自燃温度,故柴油喷入气缸后,在很短的时间内即自行着火燃烧,燃气压力急剧上升到6~9MPa,温度升高到2000~2500Ko在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转作功。废气同样经排气门、排气管等处排人大气。
    四行程汽油机或柴油机,在一个工作循环中,只有一个行程作功,其余三个行程都是为作功行程创造条件的辅助行程。因此,单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机,在多缸发动机中,所有气缸的作功行程并不同时进行,而尽可能有一个均匀的作功间隔。例如六缸发动机,在完成一个工作循环中,曲轴旋转两周即720度,曲轴转角每隔120度就有一个气缸作功。因而多缸发动机曲轴运转均匀,工作平稳,并可获得足够大的功率。

    发展前景/柴油机 编辑

     笨重、噪音大、喷黑烟,令许多人对柴油机的直观印象不佳,经过多年的研究和新技术应用,现代柴油机的现状已与往日不可同喻。现代柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平。
    在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是,汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比(汽油与空气的比例),而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节负荷的大小。
    柴油机电控喷射系统由传感器、ECU(控制单元)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器,将实时检测的参数同步输入计算机,与ECU巳储存的参数值进行比较,经过处理计算按照最佳值对执行机构进行控制,驱动喷油系统,使柴油机运作状态达到最佳。
    为了使负荷调节更加精确,产生了共轨技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统。高压油泵把高压燃油输送到公共供油管,通过对公共供油管内的油压实现精确控制,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化。柴油机的涡轮增压器已作过介绍。至于增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却,然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下,有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。
    “十一五”以来,柴油机不断进行产业结构调整、产品更新换代,企业优化资源配置水平及产业集中度大大提高。此外,柴油机企业组织结构进一步优化,跨行业、跨地域、跨所有制企业重组步伐加快,中小企业、民营经济获得了长足发展。在外贸出口方面,柴油机行业主要产品出口数量及金额均有较快增长,出口产品结构、贸易方式也在不断优化。
    《中国柴油机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》显示,近几年,柴油机行业工业总产值逐年增长,从2007年总产值不到1000亿元,到2010年,总产值超过1500亿元,复合增长率达到19%。
    据统计,2010年我国柴油机行业规模以上企业数量有670家,较上年增加32家。全年行业实现销售额1676.38亿元,同比增长35.58%;实现产品销售利润210.76亿元,同比增长49.31%;利润总额为145.83亿元,同比增长63.42%。

    机械燃料/柴油机 编辑

    柴油机柴油机燃气实验
    柴油机燃料主要是柴油。通常,高速柴油机用轻柴油;中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸。喷入的燃油呈雾状,与空气混合燃烧。因此柴油机可燃用挥发性较差的重质燃料或劣质燃料,如原油和渣油等。
    在燃用原油和渣油时,除须滤除杂质和水分外,还要对供油系统进行预热保温,降低粘度,以便输送和喷射。柴油机如采用某种合适的燃烧室也可燃用乙醇、汽油和甲醇等轻质燃料。为了改善轻质燃料的着火性,可加入添加剂提高十六烷值,或与柴油混合使用。一些气体燃料(如天然气、液化石油气、沼气和发生炉煤气等)也可作为柴油机的燃料,但这时通常以气体燃料为主,以少量柴油引燃,这种发动机称为双燃料内燃机。
    着火延迟期
    从燃料开始喷射到着火,其间经过喷散、加热蒸发、扩散、混合和初期氧化等一系列物理的和化学的准备过程。它是燃烧过程的一个重要参数,对燃烧放热过程的特性有直接影响。尤其是高速柴油机燃烧过程时间很短,着火延迟期就相对较长,易使工作过程粗暴,燃烧噪声大。为此,需要缩短着火延迟期和减少在此期间内形成的可燃混合气量。
    速燃期
    在着火延迟期内喷入燃烧室的燃料,在速燃期内几乎是同时燃烧的,所以放热速度很高,压力升高也特别快。
    缓燃期
    在这个阶段中燃料的燃烧取决于混合的速度。因此,加强燃烧室内的空气扰动和加速空气与燃料的混合,对保证燃料在上止点附近迅速而完全地燃烧有重要作用。
    后燃期
    柴油机的混合和燃烧时间很短,以致有些燃料不能在上止点附近及时烧完而拖到膨胀行程的后期,放出的热量未能得到充分利用,因此应尽量避免燃料在后燃期燃烧。

    机械检验/柴油机 编辑

    柴油机大功率发电柴油机
    柴油机检验标准:出口柴油机检验主要采用下列标准:
    GB1105.1—87《内燃机台架性能试验方法标准环境状况及功率、燃油水耗和机油消耗的标定》
    GB9486—88《柴油机稳态排气烟度及测定方法》
    GB14097—93《中小功率柴油机噪声限值》
    JB/T51104.1—94《中小功率柴油机产品质量分等质量指标》
    JB/T51104.2—94《中小功率柴油机产品质量分等试验方法》
    JB/T51104.3—94《中小功率柴油机产品质量分等检测规则》

    检验项目:出口柴油机的检验分为样品逐台检验和抽台检验。须在柴油机厂检合格的基础上进行。
    ①样品逐台检验项目及检测方法:
    a.起动试验:试验前柴油机应与测功器脱开,并处于冷态。在使用说明书规定的方法和时间内柴油机应能顺利起动。
    b.标定功率和标定转速的测定(车用柴油机需测定最大扭矩):试验时使柴油机保持铭牌标定的转速,由空负荷逐步增加至免牌功率,分别观察柴油机在1小时功率(110%标定功率)及12小时功率(标定功率)工况下各部分状况,测其功率、据矩、转速、排气温度、冷却水温度、机油压力等,排油色泽应正常。
    c.燃油消耗率的测定(车用柴油机需测定最大据矩时燃油消耗率):燃油消耗测定[1] 可采用重量法或流量法(如用流量法时应测柴油比重)。试验时,将柴油机燃油管与供油管断开,接通置于天平(或流量计)上的燃油器,在柴油机达到标定的功率和转速后,稳定运转不少于1分钟,测出消耗一定量燃油所需的时间。测量燃油消耗应不少于2次,每次测量时间不少于30秒钟,两次间误差不大于1%。
    d.调速性能试验:a)稳定调速率试验:柴油机调速手柄油门固定在标定工况下时,突然卸去全部负荷,测定最
    柴油机柴油机冷却系统

    高空载转速,稳定转速及转速稳定所需时间,并计算稳定调速率。b)转速波动率试验(与发电机组配套用的做该荐试验):柴油机在标定工况下,连续测得柴油机工作转速,并计算波动率,稳定时间10秒钟。
    e.排气烟度试验:柴油机在标定功率工况稳定运转时进行测定。取样位置应为排气管的平直部位,并距排气口不小于管径5倍距离之处,取样头应在排气管中心部位,取样3次,测量其烟度值,然后取平均值。
    f.最低空载稳定转速(怠速)测定:将调速手柄置于最低转速位置,稳定运转15分钟,用转速表测定其数值,并记录机油压力数。
    g.窜机油检查:柴油机在标定功率工况下运转15分钟,去掉全部负荷降低转速,在60%标定转速主负荷运转15分钟后,拆去消音器,在距排气总管口外100mm处用白纸横挡,停止30秒钟,纸上应无油点。
    h.外观检查、铭牌检查、包装检查:查看柴油机喷漆是否均匀,有无流挂,机体有无砂眼,有无锈蚀,铭牌是否正确无误,包装是否符合出口要求。
    ②样品抽验项目:根据具体情况,对出口柴油机可选验以下项目:
    a.噪音测定。
    b.排放测定。
    c.整机清洁度检验。
    d.机油消耗率测定。
    e.12小时工况功率试验。
    f.拆机检查;g.200小时强化试验。

    用途/柴油机 编辑

    一、多缸柴油机,即按气缸数量分类时有多个气缸的柴油机。柴油机,是用柴油作燃料的内燃机,将燃料燃烧释放出的热能转化为电能或机械能的装置。
    在多缸柴油机中,每个气缸的每个工作循环都经历四个过程:进气、压缩、做功和排气。在一个工作循环中只有一个行程是做功的,而其余三个行程都是为做功行程创造条件的辅助行程。但所有气缸的做功行程并不同时进行,而尽可能有个均匀的做功间隔。因此,多缸柴油机的曲轴运动均匀,工作平稳,并且可以获得足够大的功率,再现代汽车工业中得到了广泛的应用。多缸柴油机主要应用于农业机械、工程机械、汽车工业、船舶机械、电力工业等领域。
    二、单缸柴油机,即按气缸数量分类时只有一个气缸的柴油机。柴油机,是用柴油作燃料的内燃机,将燃料燃烧释放出的热能转化为电能或机械能的装置。
    单缸柴油机有二冲程和四冲程的,二者机构基本相同,主要差异在配气结构方面。
    单缸柴油机的每个工作循环都经历四个过程:进气、压缩、做功和排气。在一个工作循环中只有一个行程是做功的,而其余三个行程都是为做功行程创造条件的辅助行程,因此,单缸柴油机的工作不稳定。单缸柴油机的发展还是要依靠科技的革新,不断利用新的技术去改进单缸柴油机现存的缺点和不足,扩大其使用范围。
    例如,为其装配限油装置、排放控制装置等,以满足机动车使用和环保的需要等。
    单缸柴油机主要应用于农业机械、工程机械、汽车工业、船舶机械、电力工业等领域。

    柴油发电机组主用功率和备用功率的含义/柴油机 编辑

    柴油发电机组的主用功率又称为连续功率或长行功率,在国内,普遍都是用主用功率来标识柴油发电机组的,而在国际上又是采用备用功率,又称为最大功率来标识柴油发电机组,市场上常常有不负责任的厂家用最大功率当作连续功率来介绍和销售机组,造成许多用户在这两个概念上产生误解。   

    柴油发电机组在我们国内是用主用功率即连续功率来标称的,发电机组能够在24小时之内连续使用的最大功率我们称之为连续功率,而在某一时段内,标准是每12个小时之内有1个小时可在连续功率的基础上超载10%,此时的机组功率就是我们平时所说的最大功率,即备用功率,也就是说,如果您购买的是主用400kw的机组,那么您12个小时之内有1个小时可以运行到440kw,如果您购买的是备用400kw的机组,假如您不超载平时都开在400kw,其实该机组一直都开在超载状态(因为该机组实际额定功率只有360KW),这对机组是非常不利的,将会缩短机组的寿命和造成故障率增高。

    常见故障/柴油机 编辑

    柴油机不喷油故障的正确检查顺序:
    第一步,查看油箱中是否有油,油是否凝结,油箱开关是否打开,调速手柄是否放在中间位置。
    第二步,摇车观察高压油管及两端接头处是否漏油。
    第三步,拧开喷油泵的放气螺钉,放尽空气,如果不流油或流油不畅,表明低压油路堵塞。
    第四步,卸下高压油管,如果有油从出油阀紧帽孔中流油出或滴出,说明出油阀漏油。
    第五步,摇车看有无油一股股地从出油阀紧帽孔中喷出。无油喷出表明喷油泵处于不喷油的位置,可能是油泵柱塞或调速器有犯卡的地方,也有可能是连接脱落。油泵柱塞转到最大供油位置仍不喷油,可能是油泵弹簧折断或柱塞卡死在柱塞套中,弹簧不能使柱塞回位。
    第六步,摇车有油一股股地喷出,接上高压油管和喷油器就无油喷出,说明油泵柱塞严重磨损,或喷油嘴烧死在关闭位置,也可能是喷油压力调得过高 。

    连杆螺栓断裂的原因/柴油机 编辑

    1、柴油机在运行中出现飞车故障或活塞在气缸内烧死的故障,将连杆螺栓拉断。如果发动机在使用中出现过飞车的故障,应对发动机做一次全面检查,最好更换连杆螺栓;如果在运行中个别气缸出现过较严重的拉缸,在更换气缸活塞组件时也应将连杆螺栓更换。
    2、装配时扭紧力矩过大,用力不均匀。由于装配中没有严格的配用扭力扳手,具体扭紧力矩又不太了解,认为越紧越好;紧固连杆螺栓用较长的加力杆,扭紧力矩过大,超过了螺栓材料的屈服极限,使连杆螺栓出现屈服变形,使之在冲击载荷的作用下因过度的伸长而断裂。应强调的是,一定要按标准扭紧连杆螺栓,千万不能认为越紧、力量越大越好。
    3、材质问题、加工缺陷及热处理工艺问题也会导致连杆螺栓在发动机运行中出现断裂。
    4、柴油机的连杆分多种级别,在检修中应注意不能换用不同级别的连杆。如果在检修中由于马虎不仔细将连杆盖搞乱、错装,会造成连杆大头结合面的配合不紧密,在发动机运行中会造成连杆盖松动而导致连杆螺栓的断裂。

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2014-03-21
    扩展阅读
    1新浪网
    2中华机械网

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