柴油机工作原理课件.ppt

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1、第二节 柴油机工作原理,一、四冲程柴油机工作原理1定义1）柴油机工作过程：包括进气、压缩、燃烧、膨胀、排气在内的全部热力循环过程2）柴油机工作循环：包括进气、压缩、膨胀和排气等过程的周而复始的循环3）四冲程柴油机：用活塞的四个行程完成一个工作循环的柴油机4）二冲程柴油机：用活塞的两个行程完成一个工作循环的柴油机,2四冲程柴油机的一个工作循环,1）第一行程进气行程。活塞自上止点下行，进气阀在上止点前提前开，下止点后延迟闭，进气持续角220250。CA。吸气靠内外压差，四冲程非增压机实际进气始点在上止点后2）第二行程压缩行程。活塞自下止点上行，tc达600700。C，压缩后期喷油器在上止点前一定角

2、度喷油，上止点附近压缩发火燃烧（燃油自燃温度210270。C）。压缩过程140160。CA,3）第三行程燃烧和膨胀行程。上止点后1015。CA达pz，随后tz达14001800。C，高温高压燃气推动活塞下行作功，上止点后约40。CA燃烧基本完成，膨胀一直到排气阀在下止点前提前开启止4）第四行程排气行程。排气初期靠内外压差，当活塞由下止点上行时靠活塞推挤作用（耗功），排气阀延迟到上止点后关。排气持续角230260。CA,总结：四冲程机一个工作循环曲轴转两转（720。CA），凸轮轴转一转，凸轮轴与曲轴转速比为1：2，做功行程为第三行程。多缸机其余三行程能量由其他正在作功的气缸供给，单缸机由飞轮供给

3、,3四冲程柴油机工作循环的表示方法,1）p-v示功图 尾部圆滑2）气阀正时圆图（1）定义a气阀正时：进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻。b气阀正时圆图：用曲轴转角表示气阀正时的圆图。c进气提前角d进气滞后角e排气提前角f排气滞后角,(2)气阀提前开启与延后关闭的目的：提高换气质量，减少排气耗功（3）气阀重叠角A定义：同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角B目的：提高换气质量，冷却燃烧室有关部件，实现燃烧室扫气C增压四冲程机（80130。）大于非增压四冲程机（2550。）,二、二冲程柴油机工作原理,1结构特点曲轴一转完成一个工作循环，故没有单独的进气与排气（换气）过程，进、排气几乎

4、同时进行，换气过程在下止点前后膨胀行程末和压缩行程初部分行程完成（约120150。CA）。缸套下部必须设气口，或下部扫气口排气口，或下部扫气口缸头排气阀。二冲程机必须增压,2工作原理,3二冲程机工作循环的表示方法1）p-v示功图 尾部尖,2）定时圆图 无气阀重叠角,4二冲程机有效压缩比ee=1+(1-s)VsVcs=气口高度行程,气口高度为活塞在下止点时其上平面到气口上边沿的距离，二冲程弯流扫气柴油机最大5二冲程机（与四冲程机比）特点1）功率约为四冲程机的1.61.8倍（气缸尺寸与转速相同）2）回转均匀,3）结构较简单，寿命长4）换气质量较差5）热负荷较高6）低负荷运转性能较差结论：提高功率方

5、面二冲程机较优越，多用于船用主机；提高柴油机强化程度方面四冲程机较优越，用于陆用、船用发电柴油机及部分船用主机,三、二冲程柴油机的换气形式,根据气流在气缸中的流动路线分弯流（扫气由下往上，又由上往下）、直流（扫气由下而上）1弯流1）分类（1）（简单）横流：进、排气口位于气缸中心线的两侧，横向、纵向均有倾斜角以控制气流方向防止新鲜空气流失。缸套下部易变形（2）回流：进、排气口在气缸下部同一侧，排气口在上，进气口在下,（a）简单横流扫气；（b）回流扫气；（c）半回流扫气,（3）半回流：进气口在排气口的下方及两侧，兼有横流与回流特点2）特点：换气质量较差，结构简单，S/D小于2.2普遍使用,2直流1

6、）排气口扫气口式：已被淘汰2）排气阀扫气口式：气缸下部有一圈扫气口，扫气口在纵向和横向均有倾斜角以形成气垫提高扫气效果。排气阀与气口可以同时关闭，也可以提早关闭（减少过后排气）。缸套下部受热均匀，换气质量较好。现代船用大型长行程（S/D大于2.5）和超长行程（S/D大于3.0）柴油机主要换气形式,四、柴油机的换气过程,1四冲程柴油机的换气过程1)自由排气阶段（1）排气阀在下止点前打开开始至下止点后（1030。CA）气缸压力接近排气管压力为止（2）压差自由排气缸内与排气管始终存在较大的压差,（3）先后两个阶段：超临界废气以当地音速排出气缸；亚临界排气管压力与气缸压力之比大于临界值，小于音速排出气

7、体（4）排气阀开启提前角要足够大以排尽废气多进新气，但如太大会使膨胀功损失增大，膨胀功减小，排气功减小（5）排气管内压力波振幅比进气管内大,2)强制排气阶段（1）自由排气结束开始到排气阀关闭为止（2）活塞推挤强制排气（3）排气阀在上止点后滞后关闭，如延后关闭角太大会使排烟管中废气又被吸入气缸,3)进气阶段（1）理论上自进气阀开启点开始到进气阀关闭为止，实际自缸内压力低于进气管压力时开始（非增压机上止点后）（2）进气阀开启时刻对排气惯性有影响；关闭时刻对进气惯性作用有影响（3）进气阀开启提前角太大易产生废气倒灌；进气阀关闭滞后角太大易产生新鲜空气倒流并减小有效压缩比,2二冲程柴油机的换气过程1）自由排气阶段（1）排气口（阀）开启到开始进气点（缸内压力与扫气压力相等）止，并非到扫气口开止（此时缸内压力高于扫气压力）（2）借助于缸内与排气管中的压差自由排气2）强制排气与扫气阶段（1）自进气开始至扫气口关闭止（2）依靠扫气与缸内压差和缸内与排气管压差强制排气,3）过后排气阶段（1）扫气口关闭到排气口（阀）关闭止（2）越短越好（3）排气口（阀）与扫气口同时关闭或提前关闭可避免过后排气或实现过后充气,小结 二冲程柴油机换气质量比四冲程柴油机差，表现在：1）换气时间短2）进气与排气同时进行且易掺混，换气结束残留废气较多3）换气过程中所消耗的功、空气量较多4）存在失效行程,