柴油机工作原理是什么

  柴油机工作原理

单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞销、连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气，在气缸盖上下设有进气门和排气门。

(1)基本名闻术语

①上止点：活塞离曲轴中心 距离的位置。

②下止点：活塞离曲轴中心小距离的位置。

③活塞行程(冲程)：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。

④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用符号r表示，单位为mm。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。

⑤气缸工作容积在：一个气缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示，単位为L。

⑥柴油机排量：柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量，用VH表示。

柴油机排量表示柴油机的做功能力，在其他参数相同的前提下，柴油机排量越大，则其所发出的功率就越大。

⑦燃烧室容积当活塞在上止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。

气缸总容积当活塞在下止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Va与气缸工作容积Vh之和。

⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。

压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比ε=12～22。压缩比越大，活塞运动时，气体被压缩得越厉害，气体的温度和压力就越高，柴油机的效率也越高。

⑩工作循环：柴油机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环，称改机为二冲程柴油机。

(2)四冲程柴油机工作原理

①进气过程   活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力，使进气终了气缸内的气体压力低于大气压力P0(约78～91kPa)，温度为320～340K.

②压缩过程   活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷人气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。

③做功过程   所示]在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6～9MPa， 温度可达1800～2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热，气缸内的压力并没有明显下降，随着活塞下移，气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功行程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。

④排气过程   做功过程结末后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤，迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。

活塞经过上述四个连续过程后，便完成了一个工作循环。当排气过程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。

(3)二冲程柴油机工作原理

二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔，由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭，气缸盖上设有排气门。空气由扫气泵提高压力以后，经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。

① 行程   行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开，新鲜空气山扫气泵以高于大气压力送入气缸中，并把气缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩，一直进行到上止点。

②第二行程   第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时，喷油器开始喷油，被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，推动活塞向下止点运动，经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开，做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动，随后进气孔打开，新鲜空气被扫气泵再次压入气缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作行程。

(4)二冲程与四冲程柴油机的比较

与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机

①曲轴毎转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时，在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程柴油机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5～1.7倍。

②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳。

③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程柴油机结构简单，重量轻·使用维修方便。

④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。

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发电机发电时，如没有电器在用电，发出来的电都去哪里了?
发电机发电，假如没有电器在用电，相当于负载这边是开路的，也就是发电机线圈的并没有形成回路，没有回路是没有电流的，根据电功率的定义，电功率P=电压U*电流I，因为回路没有电流，所以电功率P=0，也就是没有电功率输出，相当于本质上并没有发电，当然谈不上损失了。

  电动势只是一种能力

  根据电磁定律，导体运动切割磁力线的时候，会在导体两端形成感生电动势。电动势在物理学上是这样定义的，单位正电荷被电场力从电源的负极，经过电源内部，达到电源正极时所做的功的大小。

  光看定义，电动势是比较抽象的，不太好理解。可以顾名思义把电动势理解成让电子产生运动趋势的一种本领，一种能力。好比处于高处水池里边的水，老想流出去，流到下游去这样一种趋势。又好比说一个人很会赚钱，口袋老是装了满满的，这种也是一种能力。发电过程，电动势也反应发电机把机械能转换成电能的一种能力本领。

  有本领有能力，不做事，相当于能力体现不出来，也等同于没有能力，好比上边说到有赚钱能力的人，并没有把钱花掉，和穷人没有两样一个道理。当没有任何负载接入发电机的回路里边，回来没有电流，并没有产生电功率。但是导体切割磁力线是存在的，所以有电动势，展现了发动机能发电的一种本领而已。再次回到水池装满水了，但是水阀是关闭着的，并没有水漏出去一样的道理，并没有什么损失，水还在水池里边。

  导体没有切割磁力线时候，正负极两端都是中性的，因为金属正电荷和电子是完全一致的，导体没有对外显示出任何带电状态。当切割磁力线的时候，正电荷从负极移动到正极，可以理解成电磁力让正电荷和电子实现了在这一段导体上分离了一些出来，正极聚焦了正电荷，而负极聚集了电子，这样分别在导体两头呈现出不同的带电状态来。正负电荷分离出来的数量越多，代表发电机的电动势越强，发电能力也越强。因为没有负载接入，而发电机的发电能力是有限的，导体的能分离出来的数量也是有限的，到了一定程度，正负电荷不再继续分离增加了，发电机怎么转，都不会再有新的正电荷从负极移动到正极了。好比水池里边的水已经满了，水泵再往里边送水，也送不进去这个道理。

  电能的转化看电流

  灯泡发光，是因为电流流过钨丝等东西，转换成热能或者光能，而风扇在转，也是电流流过电机内部，让电能转换成动能。要让负载工作同时消耗电能，必须要有电流流过负载本身，这样电能才可以转换成其他形式的能。

  发电机带动负载发电时候，机械能会因为切割磁力线存在，发电机线圈内部会分离出来正负电荷，让正电荷跑到正极，负电荷保留在负极，转换成电能，而电能因为有回路，让正电荷从正极，经过负载，流回负极，这样相当于正电荷做了一个封闭的循环，回到了初的位置了，让正负电荷中和，这样机械能再次在发电机线圈内部分离正负电荷，重复这个流程，这样一个流程就是有源源不断电流产生的过程。

  发电机可以看成一个电压源，电动势代表这个电压源的能力，电压是稳定的，发电机输出的电功率大小，取决于负载这边的电流大小，电流越大，发电机把机械能转换成电能的数量会越多。反过来，如果负载没有电流，发电机实际上是在空转，除了一些摩擦力在消耗能量外，并不会有机械能转换成电能，不存在白白损失的问题

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