新聞主題	康明斯四沖程柴油發電機的工作過程

 

導讀：康明斯發電機在工作過程中能輸出動力，除了有直接將燃料的熱能轉變為機械能的燃燒室和曲柄連桿機構外，還必須具有相應的機構和系統予以保證，并且這些機構和系統是互相聯系和協調工作的。不同類型和用途的柴油發電機，其機構和系統的形式不同，但其功用基本一致。今天主要在以下講解關于四沖程發電機的工作過程：

 

一、工作過程

 

1、進氣沖程

      如圖2（a）所示，活塞從上止點向下止點移動，這時在配氣機構的作用下進氣門打開，排氣門關閉。由于活塞下移，氣缸內容積增大，壓力降低，新鮮空氣經空氣濾清器、進氣管不斷吸人氣缸。由于進氣系統存在阻力，使進氣終了時氣缸內的氣體壓力低于大氣壓力加p0（約78～91kPa），溫度為320～340K。

2、壓縮沖程

      如圖2（b）所示，活塞由下止點向上止點運動，這時進、排氣門關閉。氣缸內容積不斷減小，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，為噴人氣缸內的柴油蒸發、混合和燃燒創造條件。 

3、做功沖程

      如圖2（c）所示，在壓縮沖程即將終了時，噴油器將柴油以細小的油霧噴人氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發，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。燃燒氣體的最大壓力可達6～9MPa，最高溫度可達1800～2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動，從而使曲軸旋轉對外做功。由于噴油和燃燒要持續一段時間，所以雖然活塞開始下移，但此時還有噴人的燃料繼續燃燒放熱，氣缸內的壓力并沒有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內的溫度和壓力才逐漸下降。做功沖程結束時，壓力約為0.2～0.5MPa。

4、排氣沖程

      如圖2（d）所示，做功沖程結束后，排氣門打開，進氣門關閉。活塞在曲軸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。由于排氣系統有阻力，因此，排氣終了時，氣缸內廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。

      活塞經過上述四個連續沖程后，便完成了一個工作循環。當排氣沖程結束后，柴油機曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉，上述四個沖程又重復進行。如此周而復始地進行一個又一個的工作循環，使柴油發電機連續不斷地運轉起來，并帶動工作機械做功。

 

圖1  柴油機氣缸內部工作動態圖

圖2  單缸四沖程柴油機工作原理圖

 

 

二、單缸柴油機工作原理

 

單缸柴油機屬于內燃機的一種，它是燃料直接在發動機的氣缸內部進行燃燒的熱機。燃燒中產生的高溫高壓氣體，經過活塞連桿和曲柄連桿機構，將活塞的往復直線運動變成曲軸的旋轉運動，以實現熱能和機械能的相互轉變。

加在油箱里的油可不是直接進入發動機的氣缸內部的，它是經過過濾器過濾后通過油管連接到這個高壓油泵進油口的。

當位于高壓油泵下凸輪的凸起部分轉過去后，在這個大彈簧的作用之下，柱塞向下運動，柱塞上部有個被稱為泵油室的空間產生真空，油箱里的油通過油管進入泵油室，這時凸輪在最低點。

當凸輪軸轉到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時，大彈簧被壓縮，柱塞向上運動出油閥打開，一小部分柴油壓回進油管，當圓柱面遮住進油孔上緣，進油孔被堵死，泵油室的油壓迅速升高，出油閥全部打開，高壓柴油經出油閥進入高壓油管，到達噴油器。

當凸輪的凸起部分轉過去后，在大彈簧的作用下，柱塞下行。圓柱面遮住進油孔下緣，出油閥關閉。此時便開始了下一個循環。這就是說呢，是一次次凸輪的旋轉，使高壓油泵將柴油一次次壓向內燃發動機噴油器的。

高壓油泵壓過來的柴油，經高壓油管進入噴油器，現在來看一下噴油器是怎么工作的。

從進油口進來的高壓柴油，到達閥體下部的油腔內，當油壓超過針閥上調壓彈簧的壓力時，針閥上行，密封的錐面變成通道，柴油就成為霧狀，均勻地噴射到燃燒室中，間隙泄漏的柴油經回油管流回油箱。高壓油泵停止供油時油壓下降，針閥在調壓彈簧的壓力下迅速下落，使封閉錐面關閉，噴油立即停止。接下去重新開始下一個循環。

在這里可以看到，柴油是一次次噴向氣缸的。

把活塞裝在一個一端封閉的氣缸內，活塞只能沿氣缸直線運動。曲軸的旋轉通過連桿帶動活塞在氣缸中作往復運動，活塞運行到距曲軸中心最近處叫下死點，活塞運行到離曲軸中心最遠處的位置叫上死點，活塞從上死點運行到下死點是一個行程。活塞從下死點運行回到上死點又是一個行程，所以曲軸旋轉一圈活塞是兩個行程，曲軸旋轉兩圈形成活塞的四個行程，這也叫四沖程。運行四個沖程，完成一個工作循環的柴油機，就叫做四沖程柴油機。

 

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