康明斯柴油发电机的主要机构结构

摘要：柴油发电机详细由曲轴连杆装置、配气装置、进排气装置、燃料系统、润滑装置、冷却装置和启动装置等部件构造，其机理是每个工作循环经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。康明斯目前是唯一获得美国2002年10月以来新排放认证的全系列发电机，并符合中国和欧洲第三阶段排放认证。康明斯柴油发电机依仗先进的规划技术，精良的制造工艺；产品具备极高可靠性、耐久性和良好的燃油经济性，满足全球不同市场的需要。本文以康明斯发电机为蓝本，技术摘要了发电用柴油发电机的特性、作业机理及各装置的构成结构。

      热机是将燃料中的化学能转变成机械能的一种装置，热机包括外燃机和内燃机。

      将燃料在机器内部燃烧并且释放出能量的机器叫做内燃机。在往复式内燃机中，由燃料燃烧后产生的热能转变为机械能，是依靠主轴连杆系统的作用，将活塞的往复运动变为主轴的旋转运动。内燃机曲柄连杆系统它是由活塞、连杆和曲轴所结构，活塞在气缸中作直线往复运动。作业时，连杆随活塞移动，并随曲轴的旋转而摆动。

      而以柴油为燃料利用空气在汽缸内被压缩发生的高温高压，使喷入汽缸的柴油自燃并且膨胀作功的内燃机叫做柴油发电机，外形如图1所示。

      燃料在发电机的外部燃烧，发电机将这种燃烧发生的热能转化成动能。蒸汽机就是一种典型的外燃机。当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。 

      以NTA855系列康明斯柴油发电机为例，外形基本结构如图2所示。

      对于往复活塞式发电机，凡活塞往复四次而完成一次作业循环的发电机称为四冲程发电机。四冲程发电机的作业循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排烟行程。

      在进气冲程中，活塞下行柴油发电机故障，进气门打开，排烟门关闭。新鲜的空气进入燃烧室。康明斯发电机的进气方法有：自然吸气、增压、增压中冷、高增压四种。一般采用的是增压、增压中冷和高增压。

      在进气冲程的终了，进气门关闭，排气门关闭，活塞开始上行，压缩燃烧室里的空气，使空气的温度升高到柴油的燃点温度以上。压缩比为：14.5一15.5。

      压缩冲程接近终了时，由喷油嘴喷入适量的柴油并燃烧。燃烧后的膨胀气体推动活塞向下运动，通过连杆使主轴旋转而输出动力。这时，进气门关闭，排气门关闭。

      在排烟冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。活塞迫使燃烧室中燃烧过的废气通过打开的排气门口排到排气歧管中，驱动增压器后排入大气中。

      发电机正常运转取决于两点：首先是压缩以供点火；其次是将适量的燃油在适当的时间喷入气缸中。

      柴油发电机点火顺序与曲柄排列有着紧密联系，点火顺序的选用有很多，它决定主轴的结构形式。一般情形下，首先考虑发电机的夹角，然后再按照运行的平衡要求决定曲柄排列程序，还要按照轴承的负载、排烟管道等等方面来确定点火顺序。一般，每列缸数为偶数的四冲程发电机采用360度间隔角度、左右列气缸交叉式点火，例如康明斯NTA855系列直列式6缸发电机的点火顺序是：1－5－3－6－2－4，如图3所示。

      四行程发电机每完成一个作业循环，主轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只转一圈，故而主轴与凸轮轴的传动比为2：1。其中，进、排气门位置如图4所示。

      气缸体的作用是支承发电机所有的运动件和各种附件。气缸体内设置有冷却液道和润滑油道，保证对高温状态下工作和高速运动的零件进行可靠的冷却和润滑。气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，汽缸的功用是引导活塞做往复运动，气缸体下部的空间为上机油盘，用来安装主轴。

      曲轴连杆系统是柴油发电机的详细部件，包括活塞组件、连杆、主轴、飞轮等，其功能是承受燃烧气体的压力，并将活塞在汽缸内的直线运动变成主轴的旋转运动，使柴油发电机输出动力。

      配气系统主要由气门组和气门传动组组成，零件结构如图5所示。气门组包括气门及与之相关联的零件；气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件。它的功用是定时驱动气门使其打开、关闭。

      康明斯发电机冷却系统由散热器、水泵、气缸体水道、气缸盖水道、出水管、 节温器、水滤器、中冷器、机油冷却器等构造，如图6所示。

（2）热量分配： 约三分之一通过活塞及连杆系统，转换成机械能对外做工；约三分之一由排入大气； 约三分之一冷却系统散失；

（3）康明斯发电机冷却步骤属循环水冷却，其用途是储存足够的冷却液、 构造循环水流、控制发电机水温、散失冷却装置多余热量等几大功用。

      润滑装置的功能将定量、洁净、有适当粘度的润滑油输送至各必要部位，它对柴油发电机的作业可靠性和耐久性有很重要的功用。康明斯发电机润滑装置由曲轴箱、机油泵、机油冷却器、冷却活塞小喷嘴、机油管道、调压阀、全流式机油滤清器、旁通过滤器等部件构成。  

      流入各喷油嘴的燃油经量孔而喷射至气缸燃烧室中。而喷油嘴柱塞动作是由柴油发电机曲轴传动齿轮凸轮轴、凸轮滚子、推杆挺杆及摇臂等杆系来完成的。喷射完成后，柱塞停动一段时间，此时一部分燃油经喷油嘴循环回燃油箱，同时冷却喷油器。由于供油量取决于供油压力(Pressure)以及喷油时间(Time)。所以本燃油装置取其英文字母，缩写称为PT燃油装置。 柴油发电机供油装置的功用是根据柴油发电机的作业要求，定期、定量、定压地将雾化品质良好的柴油按一定的喷油规律喷入气缸内，并使其与空气迅速良好地混合和燃烧，它工作的状况对柴油发电机的性能有重要危害。

      进排烟装置的初步要求是尽可能多的向发电机供应清洁空气，并尽可能彻底地处理燃烧的废气。具体由空气过滤器、增压器、中冷器、缸盖进气管路等结构。

      柴油发电机电源装置具体包括电瓶和充电机康明斯发电机图片、启动马达。

      蓄电池的具体用途式在柴油发电机起动时给启动电机供应强大电流，并在柴油发电机停转或发电机电压偏低时，向各用电设备供电。当发电机高压高于蓄电池电压时，蓄电池将发电机的一部分电能切换为化学能储存起来。

      充电机在正常工作时，对所有的用电装置供电（除启动电机外），并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。

       起动发电机是柴油发电机电力起动的具体机件，采用串励式励磁程序，在柴油发电机起动时向其提供强大的起动转矩，以利于柴油发电机迅速、可靠地启动。

      拥有上百年悠久的历史康明斯发电机公司，是世界上较大的独立性的柴油发电机组整制度造商，其生产专业性、先进性和完整的成套技术在中国市场上是有目共睹的。此外，康明斯柴油发电机在使用程序中必须对以上所述的各装置部分予以充分重视，不可忽视任何一个部件柴油发电机启动不了，否则柴油发电机的正常作业将不能保证，造成电力供应不稳定性。要增长柴油发电机的使用周期，在操作过程中就要加强空气滤清器、润滑油过滤器和燃油滤清器的维保，充分发挥其用途。