柴油机的工作原理与常用型号

(一)柴油机的工作原理

1.四冲程柴油机

柴油机工作必须经过:将空气吸入气缸,再把空气压缩使温度升高,燃油发火推活塞移动做功,最后将废气排出缸外。这一循环如活塞上下运动4次,曲轴旋转两周,这样的柴油机称为四冲程柴油机。柴油机就是靠这容积、温度、压力变化而工作的。

四冲程柴油机的气缸头上部装有进气门和排气门,这两种气门均由传动机构操纵而定时开闭,以完成进排气的工作循环。四冲程柴油机的工作原理如图5-9所示。

(1)进气冲程

在进气过程中,进气门开启,排气门关闭,活塞由上止点向下止点运动(图5-9a)。气缸容积不断增大,压力降低,所以空气自动流入气缸。由于进气阀门的节流作用,致使缸内压力低于外界大气压力,活塞运行到下止点时进气结束;此时曲轴旋转了180°。

图5-9 四冲程柴油机工作原理

(2)压缩冲程

在压缩过程中,进、排气门都关闭,活塞由下止点向上止点运动,对缸内空气进行压缩(图5-9b),到上止点为止。缸内气体温度可达800～900K,压力可达(30～50)×105Pa。此时曲轴又转了180°角,即由180°转到360°。

(3)爆发冲程

爆发过程中,进、排气门仍都关闭,燃油喷入气缸与高温的压缩空气混合而自燃、爆发,缸内温度迅速上升到1800～2200K,压力上升到(60～90)×105Pa。强大压力推动活塞由上止点向下止点运动(图5-9c)。当活塞下行到下止点时,爆发冲程结束,缸内压力降到3×105Pa左右,温度降到1000～1200K;此时曲轴又转了180°,即由360°转到540°。因为四冲程中,只有爆发冲程是做功的,所以又称它为做功冲程。

(4)排气冲程

在排气过程中,进气门仍关闭,排气门开启。活塞由下止点向上止点运动,将燃烧废气排出缸外(图5-9d)。由于排气门的节流作用,气缸内的压力仍高于大气压力,约为(1.05～1.2)×105Pa,温度约为700～900K。活塞到上止点时,排气冲程终止,曲轴又转了180°角,即由540°转到720°。

至此,活塞已经往复运动了4次,曲轴旋转了两周,完成了吸、压、爆、排4项工作,即完成了一个“工作循环”。

在4个冲程中,除爆发冲程外,其余的吸气、压缩和排气3个冲程均为非做功冲程。这3个非做功冲程,是靠曲轴上的飞轮储存一部分爆发冲程中的能量释放而完成的。

2.多缸内燃机的工作顺序

把柴油机的数个气缸并在一起,并由数个气缸内的活塞***驱同一根曲轴,这便是多缸柴油机。不论气缸多少,为了工作平稳,其同类冲程不能同时进行,而要互相错开,这就是柴油机的工作顺序。

四缸机各缸的发火顺序为:1—3—4—2。

六缸机各缸的发火顺序为:1—5—3—6—4—2。

(二)柴油机型号意义

1.型号的编制要求及组成含义

柴油机型号按国家标准统一进行编制。

柴油机型号由下列三部分依次组成:

首部:为缸数符号,用阿拉伯数字表示。

中部:为机型系列代号,由冲程符号和缸径符号组成。用E表示二冲程,不加标注即为四冲程。用阿拉伯数字表示气缸直径,单位为mm。

尾部:为机型特征符号和变型符号,用阿拉伯数字表示变型次序,用汉语拼音字母表示机型特征。如:Q表示汽车用;T表示拖拉机用;C表示船用;J表示机车用;Z表示增压用;K表示复合式发动机(内燃机与燃气轮机复合输出动力式或其他复合式发动机);F表示风冷式发动机。

2.型号排列顺序及符号

地勘钻探工：基础知识

例如:

1)1E56F为单缸,二冲程,缸径56mm,风冷,汽油机。

2)195柴为单缸,四冲程,缸径95mm,水冷,通用式柴油机。

3)6135柴为六缸,四冲程,缸径135mm,水冷,通用式柴油机。

4)6135Z柴为带进气增压装置的柴油机。其他性能同上。

5)6135C-1-柴为第一次变型,船用柴油机。其他性能同一般135系列。

6)12E230C柴为12缸,二冲程,缸径230mm,水冷,船用柴油机。

7)12E430Z柴为12缸,二冲程,缸径430mm,水冷,增压式柴油机。

8)4100Q-4汽为4缸,四冲程,缸径100mm,水冷,汽车用,第四次变型汽油。

9)6160-1柴为6缸,四冲程,缸径160mm,水冷,第一次变型柴油机。

(三)柴油机选型原则

用柴油机作为动力带动从动机(执行机构)运转,必须对柴油机进行选择,以使柴油机能满足从动机(执行机构)的工作要求。

1.柴油机的类型选择

应根据从动机(执行机构)的功能用途、运转负荷大小、工作性质要求和环境条件特点等进行选择。地质勘探钻探施工主要适宜选择四冲程柴油机类型。

2.柴油机的主要指标选择

根据从动机(执行机构)的运转负荷大小、工作性质要求选择柴油机的指标。主要指标包括:柴油机的功率和转速。

此外,在选择柴油机时,还应考虑从动机(执行机构)所处的各种工作状况和性能变化等需要。

对于地质勘探钻探施工来讲,应当从钻孔工艺、钻机对柴油机的基本要求出发,合理地选择柴油机;还应考虑其工作流动性大的特点,要求柴油机体积小、质量轻、易于安装、拆卸和运输,使用,维修方便等。

钻机对驱动设备的基本要求是;扭矩和转速能在较大的范围内调节,具有较好的超载性能,能倒转等。

因此,选择一台柴油机,必须经各方面的分析比较后,才能做出合理的决定。