第二节 柴油机工作原理

第二节柴油机工作原理一、柴油机理论循环和实际循环二、四冲程柴油机工作原理三、二冲程柴油机工作原理四、二冲程柴油机换气形式1

五、柴油机增压1/291、柴油机理论循环一、柴油机理论循环和实际循环定容加热循环定压加热循环混合加热循环（当代柴油机循环）2

2/29继续膨胀循环3

3/29理论循环热效率ηｔ式中：ε——压缩比λ——压力升高比ρ——早期膨胀比ｋ——工质绝热指数4

4/292、柴油机实际循环6其他损失1工质影响工质成份变化；工质比热变化；工质高温分解；工质分子数变化2气缸壁传热损失3换气损失4燃烧损失5泄漏损失155

5/29二、四冲程柴油机工作原理进气压缩膨胀排气2.1什么叫做四冲程柴油机若柴油机工作循环五个过程是通过进气、压缩、膨胀和排气四个行程（曲轴转720度）来实现，这种柴油机叫做四冲程柴油机

。6

6/29二、、四冲程柴油机工作原理进气行程压缩行程燃烧和膨胀行程排气行程220～２５０℃Ａ140°～160℃Ａｔｃ=600～700℃ｐｃ=3～6MPa；ｐz=5～8MPaｔz=1400～1800℃230～260°CA7

7/29四种程柴油机正时图气阀正时：进、排气阀在上、下止点前后启闭时刻气阀正时圆图：用曲轴转角表达气阀正时圆图气阀重迭角：在上止点前后进气阀和排气阀同步启动着，对应于这段时间曲轴转角8

8/299/29正时图分析？气阀提前启动和延迟关闭目标是什么？。为了将废气排出洁净和增加空气吸入量。？气阀重合角有什么好处。合适重合角不但不会使废气倒灌，并且有助于废气排出和新气吸入。？对于高速机而言气阀重合角应小些还是大些.(思考)？对于增压柴油机而言气阀重合角应小些还是大些.(思考)10

10/29四冲程柴油机小结1）经历“进气—压缩—膨胀—排气”四个行程，完成一种工作循环。2）完成一种工作循环，气缸内完成了换气（排气+进气）、压缩、喷油、燃烧、膨胀五个过程。3）柴油机工作性能与各工作过程运行质量和起始、终止点关系密切。4）四冲程柴油机完成一种工作循环，曲轴回转两转，即720˚；而完成一种工作循环，进、排气阀和喷油泵只需动作一次，配气凸轮和喷油凸轮在一种循环中只转一转（360˚曲轴转角）。曲轴与凸轮轴转速比为2：1。5）四个行程中，只有膨胀行程才对外作功，其他三个行程都要消耗功。在单缸柴油机中，需有较大飞轮来供应这三个行程所需能量；而在多缸柴油机中，则借助于其他气缸膨胀作功过程来供应，飞轮可小些。6）柴油机由停车状态进入工作状态，必须借助外力驱动使其起动运转，直至达成一定转速，使压缩终点压力和温度达成一定值后，喷入气缸燃油才能发火燃烧，柴油机才能自行运转。11

11/29三、二冲程柴油机工作原理12

12/291、换气—压缩行程换气：d-h-a(0-1-2)压缩：a-c(2-3)

喷油着火2、膨胀—换气行程膨胀：（c-z-b）换气：（b-f-d）?什么叫做二冲程柴油机若柴油机工作循环五个过程是通过二个行程（曲轴转360度）来实现，这种柴油机叫做二冲程柴油机三、二冲程柴油机工作原理13

13/2914

14/29三、二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机正时圆图15

15/29二冲程柴油机特点二冲程柴油机长处提升了柴油机作功能力改善了柴油机动力性简化了柴油机构造二冲程柴油机缺陷换气质量差、热效率低热负荷较高16/2917

二冲程与四冲程柴油机比较长处：二冲程柴油机工作循环比四冲程机多一倍，热负荷高；二台气缸尺寸与转速相同柴油机，理论上二冲程机是四冲程机两倍，实际为1.6～1.8倍。二冲程柴油机比四冲程机回转均匀，可使用较小飞轮。二冲程柴油机换气机构较简单，便于维修保养。缺陷：二冲程换气质量差，重合角大约为80～100，四冲程约为25～60；热效率低。二冲程机热负荷高，喷孔易阻塞。其他：四冲程有几何压缩比表达压缩程度，二冲程用有效压缩比表达；17/29直流扫气(uniflow)弯流扫气(loop)气阀-气口式气口-气口式横流扫气式回流扫气式半回流扫气式四、二冲程柴油机换气形式18/29气口-气口式二冲程柴油机两个连杆两个曲轴进气和排气能力大高度大，成本高构造复杂燃烧室在气缸套中部，热负荷高。19

19/29直流扫气1520

20/29简单横流扫气系统过后排气，充气效率低构造简单，运转可靠21

21/29有两排扫气口，其中上排扫气口安排单向阀扫气口装有单向阀横流扫气系统22

22/29回流式扫气系统排气口与扫气口布置在气缸同一侧，便于废气涡轮增压器安装。但气口宽度受到一定限制。在扫气口关闭后，也存在漏气损失(FGEC)。23

23/29半回流式扫气系统扫气口位于排气口下方及两侧。介于回流与横流这间一种扫气形式多种弯流扫气中效果最佳一种型式24

24/2925

25/29用增加进气压力来提升功率办法称为柴油机增压五、柴油机增压26

26/2927

柴油机增压二冲程柴油机增压特点二冲程废气涡轮增压柴油机增压空气是供入扫气箱中，然后经扫气口进入气缸。往往设有辅助压气机(?)柴油机增压多采取废气涡轮增压，即可增加功率，又可提升经济性。

27/29增压与非增压比较2