Анотація: Дизельні двигуни можуть видавати потужність під час роботи.Крім камери згоряння і кривошипно-шатунного механізму, які безпосередньо перетворюють теплову енергію палива в механічну, вони повинні мати відповідні механізми і системи для забезпечення їх роботи, причому ці механізми і системи взаємопов'язані і злагоджені.Різні типи та використання дизельних двигунів мають різні форми механізмів і систем, але їх функції в основному однакові.Дизельний двигун в основному складається з компонентів корпусу і кривошипно-шатунних механізмів, механізмів розподілу клапанів і систем впуску і випуску, систем подачі палива і регулювання швидкості, систем змащення, систем охолодження, пускових пристроїв та інших механізмів і систем.
1、 Склад і функції компонентів дизельних двигунів
Дизельний двигун - це тип двигуна внутрішнього згоряння, який є пристроєм перетворення енергії, який перетворює теплову енергію, що виділяється при згорянні палива, в механічну енергію.Дизельний двигун є силовою частиною генераторної установки, яка зазвичай складається з шатунного механізму колінчастого вала та компонентів корпусу, механізму розподілу клапанів, системи впуску та випуску, системи живлення дизеля, системи змащення, системи охолодження та електричної системи.
1. Колінчасто-шатунний механізм
Для перетворення отриманої теплової енергії в механічну її необхідно провести через колінчасто-шатунний механізм.Цей механізм в основному складається з таких компонентів, як поршні, поршневі пальці, шатуни, колінчасті вали та маховики.Коли паливо запалюється і згорає в камері згоряння, розширення газу створює тиск у верхній частині поршня, штовхаючи поршень рухатися вперед і назад по прямій лінії.За допомогою шатуна колінчастий вал обертається, приводячи робочий механізм (вантаж) до виконання роботи.
2. Група тіла
Компоненти кузова в основному включають блок циліндрів, головку циліндрів і картер.Це складальна матриця різних механічних систем дизельних двигунів, і багато її частин є компонентами кривошипно-шатунних і шатунних механізмів дизельних двигунів, механізмів розподілу клапанів і впускних і випускних систем, систем подачі палива і регулювання швидкості, систем змащення і охолодження. системи.Наприклад, головка блоку циліндрів і коронка поршня разом утворюють простір камери згоряння, а також багато деталей, впускних і випускних каналів і масляних каналів.
3. Клапан розподільного механізму
Щоб пристрій безперервно перетворював теплову енергію в механічну, він також повинен бути оснащений набором механізмів розподілу повітря, щоб забезпечити регулярне надходження свіжого повітря та відведення відпрацьованого газу.
Клапанний механізм складається з групи клапанів (впускний клапан, випускний клапан, напрямна клапана, сідло клапана, пружина клапана тощо) і групи трансмісії (штовхач, штовхач, коромисло, вал коромисла, розподільний вал і механізм ГРМ тощо).Функція клапанного механізму полягає в тому, щоб своєчасно відкривати і закривати впускний і випускний клапани відповідно до певних вимог, випускати вихлопні гази в циліндр і вдихати свіже повітря, забезпечуючи плавний процес вентиляції дизельного двигуна.
4. Паливна система
Теплова енергія повинна забезпечити певну кількість палива, яке направляється в камеру згоряння і повністю змішується з повітрям для виділення тепла.Тому повинна бути паливна система.
Функція системи подачі палива дизельного двигуна полягає у впорскуванні певної кількості дизельного палива в камеру згоряння під певним тиском протягом певного періоду часу та змішуванні його з повітрям для виконання роботи згоряння.В основному він складається з дизельного бака, паливного насоса, дизельного фільтра, паливного насоса для впорскування (масляний насос високого тиску), паливного інжектора, регулятора швидкості тощо.
5. Система охолодження
Для зменшення втрат на тертя дизельних двигунів і забезпечення нормальної температури різних вузлів дизельні двигуни повинні мати систему охолодження.Система охолодження повинна складатися з таких компонентів, як водяний насос, радіатор, термостат, вентилятор і водяна сорочка.
6. Система змащення
Функція системи змащування полягає в доставці мастила до поверхонь тертя різних рухомих частин дизельного двигуна, що відіграє важливу роль у зменшенні тертя, охолодженні, очищенні, ущільненні та запобіганні іржі, зниженні опору тертю та зносу, а також відводить тепло, що утворюється при терті, забезпечуючи тим самим нормальну роботу дизельного двигуна.В основному він складається з масляного насоса, масляного фільтра, масляного радіатора, різних клапанів і каналів мастила.
7. Запустіть систему
Для швидкого запуску дизеля також необхідний пусковий пристрій для управління запуском дизеля.Відповідно до різних методів запуску компоненти, обладнані пусковим пристроєм, зазвичай запускаються електродвигунами або пневматичними двигунами.Для генераторних установок великої потужності для запуску використовується стиснене повітря.
2、 Принцип роботи чотиритактного дизельного двигуна
У термічному процесі тільки процес розширення робочої рідини має здатність виконувати роботу, і ми вимагаємо, щоб двигун безперервно генерував механічну роботу, тому ми повинні змусити робочу рідину багаторазово розширюватися.Тому необхідно постаратися повернути робочу рідину до початкового стану перед розширенням.Таким чином, дизельний двигун повинен пройти чотири термічні процеси: впуск, стиснення, розширення та випуск, перш ніж він зможе повернутися до свого початкового стану, дозволяючи дизельному двигуну безперервно генерувати механічну роботу.Тому наведені вище чотири термічні процеси називаються робочим циклом.Якщо поршень дизельного двигуна робить чотири такти і завершує один робочий цикл, двигун називається чотиритактним дизельним двигуном.
1. Такт впуску
Призначення такту впуску – вдихання свіжого повітря і підготовка до згоряння палива.Щоб забезпечити всмоктування, між внутрішньою та зовнішньою сторонами циліндра повинна утворитися різниця тиску.Тому під час цього такту випускний клапан закривається, впускний відкривається, і поршень переміщується від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки.Об’єм у циліндрі над поршнем поступово розширюється, а тиск зменшується.Тиск газу в балоні приблизно на 68-93 кПа нижче атмосферного.Під дією атмосферного тиску свіже повітря засмоктується в циліндр через впускний клапан.Коли поршень досягає нижньої мертвої точки, впускний клапан закривається і такт впуску закінчується.
2. Такт стиснення
Призначення такту стиснення - підвищити тиск і температуру повітря всередині циліндра, створивши умови для згоряння палива.Завдяки закритим впускним і випускним клапанам повітря в циліндрі стискається, відповідно також зростає тиск і температура.Ступінь збільшення залежить від ступеня стиснення, і різні дизельні двигуни можуть мати невеликі відмінності.Коли поршень наближається до верхньої мертвої точки, тиск повітря в циліндрі досягає (3000-5000) кПа, а температура досягає 500-700 ℃, що значно перевищує температуру самозаймання дизеля.
3. Такт розширення
Коли поршень закінчується, паливна форсунка починає впорскувати дизельне паливо в циліндр, змішуючи його з повітрям, утворюючи горючу суміш, і негайно самозаймається.У цей час тиск всередині циліндра швидко підвищується приблизно до 6000-9000 кПа, а температура досягає (1800-2200) ℃.Під дією високотемпературних газів і високого тиску поршень рухається вниз до мертвої точки і приводить в обертання колінчастий вал, виконуючи роботу.У міру опускання газорозширювального поршня його тиск поступово знижується, поки не відкриється випускний клапан.
4. Такт випуску
4. Такт випуску
Метою такту випуску є видалення вихлопних газів із циліндра.Після завершення робочого ходу газ у циліндрі стає вихлопним газом, і його температура падає до (800~900) ℃, а тиск падає до (294~392) кПа.У цей момент випускний клапан відкривається, а впускний залишається закритим, і поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки.Під впливом залишкового тиску і тяги поршня в циліндрі відпрацьовані гази виводяться за межі циліндра.Коли поршень знову досягає верхньої мертвої точки, процес вихлопу закінчується.Після завершення процесу вихлопу випускний клапан закривається, а впускний відкривається знову, повторюючи наступний цикл і безперервно працюючи зовні.
3、 Класифікація та характеристики дизельних двигунів
Дизельний двигун - це двигун внутрішнього згоряння, який використовує дизель як паливо.Дизельні двигуни належать до двигунів із запалюванням від стиснення, які часто називають дизельними двигунами на честь їх головного винахідника, Дизеля.Коли дизельний двигун працює, він втягує повітря з циліндра і сильно стискається завдяки руху поршня, досягаючи високої температури 500-700 ℃.Потім паливо розпилюється в повітря з високою температурою у формі туману, змішується з повітрям з високою температурою, утворюючи горючу суміш, яка автоматично запалюється та згорає.Енергія, що виділяється під час згоряння, діє на верхню поверхню поршня, штовхаючи його та перетворюючи в обертальну механічну роботу через шатун і колінчастий вал.
1. Тип дизельного двигуна
(1) Відповідно до робочого циклу його можна розділити на чотиритактні та двотактні дизельні двигуни.
(2) За способом охолодження його можна розділити на дизельні двигуни з водяним і повітряним охолодженням.
(3) Відповідно до способу впуску, його можна розділити на дизельні двигуни з турбонаддувом і без турбонаддува (без наддуву).
(4) За частотою обертання дизелі можна розділити на високошвидкісні (понад 1000 об/хв), середньообертові (300-1000 об/хв) і тихохідні (менше 300 об/хв).
(5) Відповідно до камери згоряння дизельні двигуни можна розділити на типи з прямим уприскуванням, вихровою камерою та попередньою камерою.
(6) Відповідно до режиму дії тиску газу його можна розділити на дизельні двигуни одинарної дії, подвійної дії та опозитні поршневі двигуни.
(7) За кількістю циліндрів його можна розділити на одноциліндрові та багатоциліндрові дизельні двигуни.
(8) Відповідно до їх використання їх можна розділити на суднові дизельні двигуни, дизельні двигуни локомотивів, дизельні двигуни транспортних засобів, дизельні двигуни сільськогосподарської техніки, дизельні двигуни інженерної техніки, дизельні двигуни для виробництва електроенергії та дизельні двигуни фіксованої потужності.
(9) Залежно від способу подачі палива його можна розділити на подачу палива з механічного масляного насоса високого тиску та подачі палива з електронною системою вприскування високого тиску Common Rail.
(10) Відповідно до розташування циліндрів його можна розділити на прямі та V-подібні розташування, горизонтально протилежні розташування, W-подібні розташування, зіркоподібні розташування тощо
(11) За рівнем потужності його можна розділити на малий (200 кВт), середній (200-1000 кВт), великий (1000-3000 кВт) і великий (3000 кВт і вище).
2. Характеристика дизельних двигунів для виробництва електроенергії
Дизель-генераторні установки працюють від дизельних двигунів.У порівнянні зі звичайним обладнанням для виробництва електроенергії, таким як теплові генератори, парові турбогенератори, газові турбінні генератори, атомні генератори тощо, вони мають просту структуру, компактність, невеликі інвестиції, невелику площу, високу теплову ефективність, легкий запуск, гнучке керування, прості робочі процедури, зручне технічне обслуговування та ремонт, низька комплексна вартість складання та виробництва електроенергії, а також зручне постачання та зберігання палива.Більшість дизельних двигунів, які використовуються для виробництва електроенергії, є варіантами дизельних двигунів загального або іншого призначення, які мають такі характеристики:
(1) Фіксована частота та швидкість
Частота живлення змінного струму фіксована на 50 Гц і 60 Гц, тому швидкість генераторної установки може становити лише 1500 і 1800 об/хв.Китай і колишні радянські країни, що споживають електроенергію, в основному використовують 1500 об/хв, тоді як країни Європи та Америки в основному використовують 1800 об/хв.
(2) Стабільний діапазон напруги
Вихідна напруга дизель-генераторних установок, що використовуються в Китаї, становить 400/230 В (6,3 кВ для великих генераторних установок), з частотою 50 Гц і коефіцієнтом потужності cos ф = 0,8.
(3) Діапазон зміни потужності широкий.
Потужність дизельних двигунів, що використовуються для виробництва електроенергії, може коливатися від 0,5 кВт до 10000 кВт.Як правило, дизельні двигуни з діапазоном потужностей 12-1500 кВт використовуються як пересувні електростанції, резервні джерела живлення, аварійні джерела живлення або загальновживані джерела живлення в сільській місцевості.Як джерела енергії зазвичай використовуються стаціонарні або морські електростанції з вихідною потужністю в десятки тисяч кіловат.
(4) Має певний запас потужності.
Дизельні двигуни для виробництва електроенергії, як правило, працюють у стабільних умовах роботи з високими показниками навантаження.Аварійні та резервні джерела живлення зазвичай розраховані на 12-годинну потужність, тоді як зазвичай використовувані джерела живлення розраховані на безперервну потужність (відповідна потужність генераторної установки повинна вираховувати втрати передачі та потужність збудження двигуна та залишати певний запас потужності).
(5) Оснащений пристроєм контролю швидкості.
Для забезпечення стабільності частоти вихідної напруги генераторної установки зазвичай встановлюють високоефективні пристрої регулювання швидкості.Для паралельної роботи та генераторних установок, підключених до мережі, встановлюються пристрої регулювання швидкості.
(6)Має функції захисту та автоматизації.
Резюме:
(7)Через те, що дизельні двигуни переважно використовуються для виробництва електроенергії як резервні джерела енергії, мобільні джерела енергії та альтернативні джерела енергії, попит на ринку з кожним роком зростає.Будівництво Державної електромережі досягло великих успіхів, і енергопостачання в основному досягло загальнонаціонального покриття.У цьому контексті застосування дизельних двигунів для виробництва електроенергії на ринку Китаю відносно обмежене, але вони все ще необхідні для розвитку національної економіки.З безперервним розвитком технологій виробництва, технологій автоматичного керування, електронних технологій і технологій виробництва композитних матеріалів у всьому світі.Дизельні двигуни для виробництва електроенергії розвиваються в напрямку мініатюризації, високої потужності, низького споживання палива, низьких викидів, низького рівня шуму та інтелекту.Постійний прогрес і оновлення відповідних технологій покращили гарантійні можливості електропостачання та технічний рівень дизельних двигунів для виробництва електроенергії, що значною мірою сприятиме безперервному вдосконаленню комплексних гарантійних можливостей електропостачання в різних сферах.
https://www.eaglepowermachine.com/popular-kubota-type-water-cooled-diesel-engine-product/
Час публікації: 02 квітня 2024 р