一、四冲程柴油机的工作过程(精)

国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程一．柴油机的工作循环¤基本工作原理柴油机的理论循环国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程¤基本工作原理•采用压缩发火方式使燃料在缸内燃烧•以高温高压的燃气为工质在气缸中膨胀推动活塞运动•通过活塞—连杆—曲柄机构将活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动，向外输出功。•柴油机又称为压燃式内燃机国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程柴油机的五个过程及工作循环①五个过程：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气—这是柴油机工作的必备条件。气缸内发生了：②工作循环：包括五个过程在内的全部热力工作过程的周而复始的循环叫工作循环。国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程四冲程机和二冲程机•五个过程分别在活塞运动的四个冲程内完成的称为四冲程机。•在二个冲程内完成的称为二冲程机。国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程二.四冲程柴油机的工作过程国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⒈四冲程柴油机工作过程⑴进气过程⑵压缩过程⑶膨胀过程⑷排气过程国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑴进气过程：其任务是向缸内充入新鲜空气1)各机件运动情况：活塞：从上止点向下行；进气阀：打开→关闭；排气阀：关闭；喷油器：关闭2)1~2为进气过程：进气持续角为：i≈220~250°CA3)活塞到达下止点时，缸内状态：压力：（0.85~0.95）p0；温度：30~70℃国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑵压缩过程：其任务是将空气压缩到自行发火的温度，并增大膨胀比，提高热效率①各机件运动情况：活塞从下往上运动；喷油器、进、排气阀都关闭；气缸处于密闭状态，活塞到达上止点，压缩过程结束；压缩过程后期喷油器喷入燃油，与高温空气混合、加热，并自行发火燃烧（燃油的自然温度为210~270℃）②2~3为压缩过程；曲轴转角约为140~160℃A③压缩后缸内状态：压力：pc=3~6MPa，温度：tc=600~700℃国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑶膨胀过程：工质在缸内燃烧并膨胀对外作功①各机件状态：进排气阀均关闭；燃油继续喷入强烈燃烧。燃烧结束点为4；膨胀结束点为5（排气阀打开）②3~4~5为膨胀行程：曲轴转角约为130~160℃A③最高燃烧压力和最高燃烧温度：pz≥5~8MPa（甚至高达15MPa）tz≥1400~1800℃（或更高）④膨胀终了时缸内状态：Pb≈250~450kPa；Tb≈600~700℃国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑷排气过程：任务是将作功后的废气排出气缸1)原理：废气压差、活塞推挤、新鲜空气扫气2)排气阀开启的时刻：活塞膨胀到下止点前（点5）时，认为膨胀终止，此时的燃气称为废气。pb≈0.25~0.45MPatb≈600~700℃3)排气阀关闭的时刻：上止点后点6排气持续角为：e≈230~260°CA国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程220~250°CA30~70℃0.08~0.095MPa140~160°CA600~700℃3~6MPa1400~1800/600~700℃5~8(15)/0.25~0.45MPa130~160°CA230~260°0.105~0.11MPa国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程Induction吸气行程Power作功行程Compress压缩行程Exhaust排气行程国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程结论①四个冲程，完成一个循环，当活塞继续运动时，另一个新的循环以按同样的顺序重复进行。②曲轴转数/凸轮轴转数=2/1③每个工作循环，只有膨胀冲程作功，其它的三个冲程需消耗功；所以柴油机大都做成多缸的，单缸柴油机由飞轮供给三个冲程（不做功的）。国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⒉四冲程柴油机的换气⑴气阀定时⑵进、排气阀早开、迟关的目的⑶气阀定时和气阀重叠角⑷柴油机定时圆图国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑴气阀定时柴油机进气阀和排气阀的启闭的时刻，称为气阀定时。它用曲柄转角来表示，标以图上称其为气阀定时图。进气提前角：进气阀开启瞬时曲柄位置与上止点之间的曲柄转角。其余概念类似国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑵进、排气阀早开、迟关的目的I.四冲程柴油机的换气方式由装于气缸盖上的进气阀和排气阀的启闭来实现。II.进气阀和排气阀都采用早开（由于气阀的惯性）、晚关（利用气流的惯性）的定时方法。其目的是为了减少节流损失，提高换气质量（使废气排除干净并减少排气的耗功；增加空气的吸入量，以利于燃油的燃烧）。进气持续角为i≈220~250°CA排气持续角为e≈230~260°CA换气持续角为ie≈450~510°CA国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑶气阀重叠角进气阀和排气阀在上止点前后的一段时间里同时开着，对应于这段时间的曲柄转角—称为气阀重叠角。气阀重迭角的意义：适当的气阀重迭角不仅不会使废气倒灌入进气管，而且还有助于废气的清除和新气的充入（及冷却）。国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程表1-1四冲程柴油机气阀定时和气阀重叠角国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程15~3040~8020~4010~3035~4540~5510~2040~50国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程⑷柴油机定时圆图一般在柴油机的说明书上可查到额定工况下的柴油机各种定时，如进、排气阀定时；供油定时，启动定时等。将各种定时在图中表示，该图称为柴油机的定时圆图或称正时图。数一下左图中标有几个定时时刻？答案：7个时刻，你数对了吗？国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库《机工业务》课程小结1)四冲程柴油机气阀定时规律是早开、晚关2)四冲程柴油机进气阀的定时为上止点前开，下止点后关3)四冲程柴油机排气阀的定时为下止点前开，上止点后关4)四冲程机进气持续角为：θ=1+180°+2，进气凸轮作用角为：θ凸=（1+180°+2）／2。排气持续角也类似。柴油机设置气阀重叠角的主要目的是：•有利于气缸内废气排净•有利于新鲜空气充分吸入•有利于实现燃烧室扫气，降低燃烧室部件热负荷