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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 二冲程柴油机的换气形式 1 五 柴油机的增压 1 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 现代柴油机循环 2 继续膨胀循环 3 理论循环的热效率 式中 压缩比 压力升高比 初期膨胀比 工质绝热指数 4 2 柴油机实际循环 6 其他损失 1 工质的影响工质的成分变化 工质比热的变化 工质的高温分解 工质分子数的变化 2 气缸壁的传热损失 3 换气损失 4 燃烧损失 5泄漏损失 15 5 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 若柴油机工作循环的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 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 220 140 160 600 700 3 6MPa z 5 8MPa z 1400 1800 230 260 CA 7 四种程柴油机的正时图 气阀正时 进 排气阀在上 下止点前后启闭的时刻气阀正时圆图 用曲轴转角表示气阀正时的圆图气阀重迭角 在上止点前后进气阀和排气阀同时开启着 对应于这段时间的曲轴转角 8 正时图的分析 气阀提前开启和延迟关闭的目的是什么 为了将废气排出干净和增加空气的吸入量 气阀重叠角有什么好处 适当的重叠角不仅不会使废气倒灌 而且有助于的废气的排出和新气的吸入 对于高速机而言气阀重叠角应小些还是大些 思考 对于增压柴油机而言的气阀重叠角应小些还是大些 思考 10 四冲程柴油机小结 1 经历 进气 压缩 膨胀 排气 四个行程 完成一个工作循环 2 完成一个工作循环 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个工作循环 曲轴回转两转 即720 而完成一个工作循环 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个循环中只转一转 360 曲轴转角 曲轴与凸轮轴的转速比为2 1 5 四个行程中 只有膨胀行程才对外作功 其余三个行程都要消耗功 在单缸柴油机中 需有较大的飞轮来供给这三个行程所需的能量 而在多缸柴油机中 则借助于其他气缸膨胀作功过程来供给 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 直至达到一定转速 使压缩终点压力和温度达到一定值后 喷入气缸的燃油才能发火燃烧 柴油机才能自行运转 11 三 二冲程柴油机工作原理 12 1 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 若柴油机工作循环的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 14 三 二冲程柴油机工作原理 二冲程柴油机正时圆图 15 二冲程柴油机的特点 二冲程柴油机的优点提高了柴油机的作功能力改善了柴油机的动力性简化了柴油机的结构二冲程柴油机的缺点换气质量差 热效率低热负荷较高 17 二冲程与四冲程柴油机的比较 优点 二冲程柴油机的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的柴油机 理论上二冲程机是四冲程机的两倍 实际为1 6 1 8倍 二冲程柴油机比四冲程机回转均匀 可使用较小的飞轮 二冲程柴油机的换气机构较简单 便于维修保养 缺点 二冲程换气质量差 重叠角大约为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示压缩程度 二冲程用有效压缩比表示 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 二冲程柴油机的换气形式 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 成本高结构复杂燃烧室在气缸套中部 热负荷高 19 直流扫气 15 20 简单的横流扫气系统 过后排气 充气效率低结构简单 运转可靠 21 有两排扫气口 其中上排扫气口安排单向阀 扫气口装有单向阀的横流扫气系统 22 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的安装 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 半回流式扫气系统 扫气口位于排气口的下方及两侧 介于回流与横流这间的一种扫气形式各种弯流扫气中效果最好的一种型式 24 25 用增加进气压力来提高功率的方法称为柴油机的增压 五 柴油机的增压 26 27 柴油机的增压 二冲程柴油机增压的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 柴油机的增压多采用废气涡轮增压 即可增加功率 又可提高经济性 增压与非增压的比较 增压柴油机的特点 气阀重叠