Аннотация: Дизельные двигатели могут выдавать мощность во время работы.Помимо камеры сгорания и кривошипно-шатунного механизма, непосредственно преобразующих тепловую энергию топлива в механическую, они должны иметь также соответствующие механизмы и системы, обеспечивающие их работу, причем эти механизмы и системы взаимосвязаны и согласованы.Различные типы и применения дизельных двигателей имеют разные формы механизмов и систем, но их функции в основном одинаковы.В состав дизельного двигателя в основном входят детали кузова и кривошипно-шатунные механизмы, клапанно-распределительные механизмы и системы впуска и выпуска, системы подачи топлива и регулирования частоты вращения, системы смазки, системы охлаждения, пусковые устройства и другие механизмы и системы.
1、 Состав и функции компонентов дизельных двигателей.
Дизельный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который представляет собой устройство преобразования энергии, преобразующее тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива, в механическую энергию.Дизельный двигатель является силовой частью генераторной установки, обычно состоящей из механизма шатуна коленчатого вала и компонентов корпуса, механизма распределения клапанов, системы впуска и выпуска, системы подачи дизельного топлива, системы смазки, системы охлаждения и электрической системы.
1. Шатунный механизм коленчатого вала.
Чтобы преобразовать полученную тепловую энергию в механическую, необходимо осуществить ее через шатунный механизм коленчатого вала.Этот механизм в основном состоит из таких компонентов, как поршни, поршневые пальцы, шатуны, коленчатые валы и маховики.Когда топливо воспламеняется и сгорает в камере сгорания, расширение газа создает давление в верхней части поршня, заставляя поршень двигаться вперед и назад по прямой линии.С помощью шатуна коленчатый вал вращается, приводя в движение рабочие механизмы (груз) для выполнения работы.
2. Группа кузова
Компоненты кузова в основном включают блок цилиндров, головку блока цилиндров и картер.Это сборочная матрица различных механических систем дизельных двигателей, многие ее части являются компонентами кривошипно-шатунных механизмов дизельных двигателей, механизмов распределения клапанов и систем впуска и выпуска, систем подачи топлива и регулирования скорости, систем смазки и охлаждения. системы.Например, головка блока цилиндров и головка поршня вместе образуют пространство камеры сгорания, а также на нем расположены множество деталей, впускные и выпускные каналы, масляные каналы.
3. Клапанно-распределительный механизм
Чтобы устройство непрерывно преобразовывало тепловую энергию в механическую, оно также должно быть оснащено комплексом воздухораспределительных механизмов, обеспечивающих регулярный приток свежего воздуха и отвод отходящих газов сгорания.
Клапанный механизм состоит из группы клапанов (впускной клапан, выпускной клапан, направляющая клапана, седло клапана, пружина клапана и т. д.) и группы трансмиссии (толкатель, толкатель, коромысло, вал коромысла, распределительный вал и распределительный механизм). , и т. д.).Функция клапанного механизма заключается в своевременном открытии и закрытии впускных и выпускных клапанов в соответствии с определенными требованиями, выпуске выхлопных газов в цилиндре и вдыхании свежего воздуха, обеспечивая плавный процесс вентиляции дизельного двигателя.
4. Топливная система
Тепловая энергия должна обеспечивать определенное количество топлива, которое направляется в камеру сгорания и полностью смешивается с воздухом для выработки тепла.Поэтому должна быть топливная система.
Функция системы подачи топлива дизельного двигателя заключается в впрыске определенного количества дизельного топлива в камеру сгорания под определенным давлением в течение определенного периода времени и смешивании его с воздухом для совершения работы сгорания.В основном он состоит из дизельного бака, топливоперекачивающего насоса, дизельного фильтра, топливного насоса высокого давления (масляного насоса высокого давления), топливной форсунки, регулятора скорости и т. д.
5. Система охлаждения
Для снижения потерь на трение дизелей и обеспечения нормальной температуры различных узлов дизели должны иметь систему охлаждения.Система охлаждения должна состоять из таких компонентов, как водяной насос, радиатор, термостат, вентилятор и водяная рубашка.
6. Система смазки
Функция системы смазки заключается в доставке смазочного масла к трущимся поверхностям различных движущихся частей дизельного двигателя, что играет роль в уменьшении трения, охлаждении, очистке, герметизации и предотвращении ржавчины, уменьшении сопротивления трению и износу, а также принятии отводить тепло, выделяемое при трении, тем самым обеспечивая нормальную работу дизельного двигателя.В основном он состоит из масляного насоса, масляного фильтра, масляного радиатора, различных клапанов и каналов для смазочного масла.
7. Запустите систему
Для быстрого запуска дизеля необходимо также пусковое устройство, контролирующее запуск дизеля.В зависимости от различных методов запуска компоненты, оснащенные пусковым устройством, обычно запускаются электродвигателями или пневматическими двигателями.В генераторных установках большой мощности для запуска используется сжатый воздух.
2. Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя.
В тепловом процессе только процесс расширения рабочего тела обладает способностью совершать работу, и мы требуем, чтобы двигатель постоянно производил механическую работу, поэтому мы должны заставить рабочее тело многократно расширяться.Поэтому необходимо постараться вернуть рабочую жидкость в исходное состояние до расширения.Следовательно, дизельный двигатель должен пройти четыре тепловых процесса: впуск, сжатие, расширение и выпуск, прежде чем он сможет вернуться в исходное состояние, что позволит дизельному двигателю непрерывно производить механическую работу.Поэтому указанные выше четыре тепловых процесса называются рабочим циклом.Если поршень дизеля совершает четыре хода и совершает один рабочий цикл, то двигатель называется четырехтактным дизелем.
1. Такт впуска
Цель такта впуска – вдохнуть свежий воздух и подготовиться к сгоранию топлива.Для достижения впуска между внутренней и внешней частью цилиндра должна образоваться разница давлений.Поэтому во время этого такта выпускной клапан закрывается, впускной открывается, и поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.Объем в цилиндре над поршнем постепенно расширяется, а давление снижается.Давление газов в баллоне примерно на 68-93кПа ниже атмосферного давления.Под действием атмосферного давления свежий воздух всасывается в цилиндр через впускной клапан.Когда поршень достигает нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается и такт впуска заканчивается.
2. Такт сжатия
Целью такта сжатия является повышение давления и температуры воздуха внутри цилиндра, создание условий для сгорания топлива.Из-за закрытых впускных и выпускных клапанов воздух в цилиндре сжимается, соответственно повышаются давление и температура.Степень повышения зависит от степени сжатия, и у разных дизелей могут быть небольшие различия.Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, давление воздуха в цилиндре достигает (3000-5000) кПа, а температура достигает 500-700 ℃, что значительно превышает температуру самовоспламенения дизеля.
3. Ход расширения
Когда поршень подходит к концу, топливная форсунка начинает впрыскивать дизельное топливо в цилиндр, смешивая его с воздухом с образованием горючей смеси, и тут же самовоспламеняется.В это время давление внутри цилиндра быстро возрастает примерно до 6000-9000кПа, а температура достигает (1800-2200)℃.Под тягой газов высокой температуры и высокого давления поршень опускается до мертвой точки и приводит во вращение коленчатый вал, совершая работу.По мере опускания поршня расширения газа его давление постепенно снижается до тех пор, пока не откроется выпускной клапан.
4. Такт выпуска
4. Такт выпуска
Целью такта выпуска является удаление выхлопных газов из цилиндра.После завершения рабочего хода газ в цилиндре превращается в выхлопной газ, его температура падает до (800–900) ℃, а давление падает до (294–392) кПа.В этот момент выпускной клапан открывается, а впускной остается закрытым, а поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку.Под действием остаточного давления и тяги поршня в цилиндре выхлопные газы выбрасываются за пределы цилиндра.Когда поршень снова достигает верхней мертвой точки, процесс выхлопа заканчивается.После завершения процесса выпуска выпускной клапан закрывается, а впускной клапан снова открывается, повторяя следующий цикл и непрерывно работая снаружи.
3、 Классификация и характеристики дизельных двигателей.
Дизельный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива используется дизельное топливо.Дизельные двигатели относятся к двигателям с воспламенением от сжатия, которые часто называют дизельными двигателями по имени их главного изобретателя Дизеля.При работе дизельного двигателя он всасывает воздух из цилиндра и сильно сжимается за счет движения поршня, достигая высокой температуры 500-700 ℃.Затем топливо распыляется в высокотемпературный воздух в виде тумана, смешивается с высокотемпературным воздухом и образует горючую смесь, которая автоматически воспламеняется и горит.Энергия, выделяющаяся при сгорании, воздействует на верхнюю поверхность поршня, толкая его и преобразуя во вращательную механическую работу через шатун и коленчатый вал.
1. Тип дизельного двигателя
(1) В зависимости от рабочего цикла его можно разделить на четырехтактные и двухтактные дизельные двигатели.
(2) По способу охлаждения дизельные двигатели можно разделить на дизельные двигатели с водяным и воздушным охлаждением.
(3) По способу впуска дизельные двигатели можно разделить на дизельные двигатели с турбонаддувом и без турбонаддува (без наддува).
(4) По частоте вращения дизели подразделяются на высокооборотные (свыше 1000 об/мин), среднеоборотные (300-1000 об/мин) и низкооборотные (менее 300 об/мин).
(5) В зависимости от камеры сгорания дизельные двигатели можно разделить на двигатели с непосредственным впрыском, с вихревой камерой и с предкамерной камерой.
(6) По принципу действия давления газа их можно разделить на дизельные двигатели одностороннего, двойного действия и оппозитные поршневые двигатели.
(7) В зависимости от количества цилиндров его можно разделить на одноцилиндровые и многоцилиндровые дизельные двигатели.
(8) В зависимости от использования их можно разделить на судовые дизельные двигатели, дизельные двигатели локомотивов, дизельные двигатели транспортных средств, дизельные двигатели сельскохозяйственной техники, дизельные двигатели машиностроительной техники, дизельные двигатели для выработки электроэнергии и дизельные двигатели фиксированной мощности.
(9) В зависимости от способа подачи топлива его можно разделить на подачу топлива с механическим масляным насосом высокого давления и подачу топлива с системой впрыска топлива с электронным управлением Common Rail.
(10) В зависимости от расположения цилиндров их можно разделить на прямые и V-образные, горизонтально расположенные, W-образные, звездообразные и т. д.
(11) В зависимости от уровня мощности их можно разделить на малые (200 кВт), средние (200–1000 кВт), большие (1000–3000 кВт) и большие (3000 кВт и выше).
2. Характеристики дизельных двигателей для производства электроэнергии
Дизель-генераторные установки работают от дизельных двигателей.По сравнению с обычным энергетическим оборудованием, таким как тепловые генераторы, паротурбинные генераторы, газотурбинные генераторы, атомные генераторы и т. д., они обладают характеристиками простой конструкции, компактности, небольших инвестиций, небольшой занимаемой площади, высокого термического КПД, легкого запуска, гибкое управление, простые рабочие процедуры, удобное обслуживание и ремонт, низкие совокупные затраты на сборку и выработку электроэнергии, удобную подачу и хранение топлива.Большинство дизельных двигателей, используемых для выработки электроэнергии, представляют собой варианты дизельных двигателей общего или другого назначения, которые имеют следующие характеристики:
(1) Фиксированная частота и скорость
Частота переменного тока фиксирована на уровне 50 Гц и 60 Гц, поэтому скорость генераторной установки может составлять только 1500 и 1800 об/мин.Китай и бывшие советские страны-потребители энергии в основном используют 1500 об/мин, тогда как страны Европы и Америки в основном используют 1800 об/мин.
(2) Стабильный диапазон напряжения
Выходное напряжение дизель-генераторных установок, используемых в Китае, составляет 400/230 В (6,3 кВ для больших генераторных установок), частота 50 Гц и коэффициент мощности cos ф= 0,8.
(3) Диапазон изменения мощности широк.
Мощность дизельных двигателей, используемых для выработки электроэнергии, может варьироваться от 0,5 кВт до 10 000 кВт.Как правило, дизельные двигатели мощностью от 12 до 1500 кВт используются в качестве мобильных электростанций, резервных источников питания, источников аварийного питания или широко используемых источников энергии в сельской местности.В качестве источников энергии обычно используются стационарные или морские электростанции с выходной мощностью в десятки тысяч киловатт.
(4) Имеет определенный запас хода.
Дизельные двигатели для производства электроэнергии обычно работают в стабильных условиях эксплуатации с высокими нагрузками.Аварийные и резервные источники питания обычно рассчитаны на 12-часовую мощность, тогда как обычно используемые источники питания рассчитаны на непрерывную мощность (соответствующая мощность генераторной установки должна вычитать потери при передаче и мощность возбуждения двигателя и оставлять определенный запас мощности).
(5) Оснащен устройством контроля скорости.
Для обеспечения стабильности частоты выходного напряжения генераторной установки обычно устанавливаются высокопроизводительные устройства регулирования скорости.Для параллельной работы и генераторных установок, подключенных к сети, устанавливаются устройства регулирования скорости.
(6)Имеет функции защиты и автоматизации.
Краткое содержание:
(7)В связи с тем, что дизельные двигатели в основном используются для производства электроэнергии в качестве резервных источников энергии, мобильных источников энергии и альтернативных источников энергии, рыночный спрос растет с каждым годом.Строительство Государственной энергосистемы увенчалось большим успехом, и электроснабжение практически охватило всю страну.В этом контексте применение дизельных двигателей для производства электроэнергии на рынке Китая относительно ограничено, но они по-прежнему незаменимы для развития национальной экономики.Благодаря постоянному развитию технологий производства, технологий автоматического управления, электронных технологий и технологий производства композитных материалов во всем мире.Дизельные двигатели для производства электроэнергии развиваются в сторону миниатюризации, высокой мощности, низкого расхода топлива, низкого уровня выбросов, низкого уровня шума и интеллекта.Постоянный прогресс и обновление соответствующих технологий улучшили возможности гарантийного энергоснабжения и технический уровень дизельных двигателей для производства электроэнергии, что будет в значительной степени способствовать постоянному расширению возможностей комплексного гарантийного энергоснабжения в различных областях.
https://www.eaglepowermachine.com/popular-kubota-type-water-cooled-diesel-engine-product/
Время публикации: 02 апреля 2024 г.