第一章第2节 柴油机热力循环和工作原理

第二节柴油机热力循环和工作原理section2thermodynamiccycle&workingprincipleofD.E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一、柴油机理论循环和实际循环1.理论循环的描述2.研究的意义：--用公式说明各参数的关系，以明确提高理论循环热效率和平均压力的有效途径。--确定循环热效率的理论极限，以判断柴油机循环的完善程度。--利于比较各热力循环的经济性和动力性。柴油机热力循环和工作原理3.内燃机理论循环的三种基本形式--定容加热循环Otto，见图a。--定压加热循环Diesel，见图b。--混合加热循环Sabathe，见图c。4.理论循环热效率t的影响因素：--压缩比=Va/Vc--压力升高比=pz/pc--初期膨胀比=Vz/Vc柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理--工质绝热指数k结论：热效率随压缩比ε、压力升高比λ、工质绝热指数k的增加而提高,随初期膨胀比ρ的增加而降低。5.理论循环平均压力pt的影响因素有：--pa压缩始点压力--ql单位工质吸入热量--Ta压缩始点温度--t=1-(λρκ-1)/εk-1[λ-1+kλ(ρ-1)]结论：平均压力随压缩始点压力、单位工质吸入热量、及热效率的提高和压缩始点温度的降低而增加.柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理6.三种理论循环热效率比较:--若最高爆发压力和吸热量相同,则定压加热循环热效率最高,混合次之;--若压缩比和吸热量相同,则定容加热循环热效率最高,混合次之.柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理实际循环比理想循环热效率低、平均压力低,是因为它存在许多不可避免的损失:传热损失时间损失换气损失燃烧损失漏泄损失工质变化其他损失柴油机热力循环和工作原理二、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进气阀一般在活塞到达上止点前打开，下止点后延迟关闭，进气持续角220－2500（CA)自排气阀在膨胀行程末提前打开，到上止点后关闭为止，持续约230－1600（CA)自上止点附近开始燃烧，只到活塞到下止点前结束，压力最高升到15MPa，温度最高升到1800℃自进气阀关闭开始压缩，到上止点为止，压力增高到3－6MPa，温度升高到600－700℃，持续140－1600（CA)柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理总结：•四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要回转两转，每个工作循环中只有膨胀行程是对外做功的；•四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，而是在上、下止点前后某一时刻，开启持续角都大于1800（CA）；•提前开启和滞后关闭都是为了排气干净并增加空气吸气量，减少排气耗功；•在上止点附近，进气阀和排气阀同时开启，叫做气阀重叠角。柴油机热力循环和工作原理特别要求：•会看懂气阀正时圆图；•理解气阀重叠角和燃烧室扫气的意义；•知道增压柴油机和非增压柴油机气阀重叠角的比较。柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理三、二冲程柴油机工作原理（二冲程柴油机都采用废气涡轮增压的方法提高进气压力）排、扫气过程压缩和燃烧膨胀过程活塞下行，排气口打开，一段时间后，进气口打开，直到活塞到BDC后又上行，之后进气口先关闭，排气口再关闭。自排气口关闭后直到上止点为压缩过程，上止点附近燃烧完毕。燃烧后直到活塞下行至排气阀打开为膨胀过程。柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理总结：•二冲程柴油机每个工作循环曲轴转一转；•进气过程在下死点附近完成，压缩行程小于1800（CA)，膨胀过程小于900（CA)，排气过程大于90小于1800（CA)；•进气过程包含在排气过程中，进气的同时还可帮助排气，此称为扫气。柴油机热力循环和工作原理特别要求：•一定要理解为什么二冲程柴油机一个工作循环，曲轴转一转；•会分析二冲程柴油机的定时圆图；•思考二冲程柴油机的压缩比与四冲程柴油机有何不同？柴油机热力循环和工作原理柴油机热力循环和工作原理二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较功率比较相同尺寸和转速时，二冲程功率为四冲程1.6－1.8倍；回转均匀性二冲程柴油机较均匀均匀维修保养二冲程柴油机较简单换气质量二冲程柴油机较差热负荷二冲程柴油机较高各自优越性提高功率方面，二冲程机优越；提高强化程度方面，四冲程机优越柴油机热力循环和工作原理四、二冲程柴油机的换气形式换气形式特点简单横流扫气进排气口为与气缸中心线的两侧回流式扫气进排气口在气缸下部同一侧且排气口在进气口的上方半回流扫气进气口布置在排气口的下方及两侧，气流在气缸内兼有横流与回流的特点直流式扫气气缸下部均布一圈进气口，在气缸盖上有排气阀柴油机热力循环和工作原理图1-11直流扫气示意图CD截面AB截面ABCDABCDAB截面CD截面图1-13横流、回流、半回流扫气示意图(a)(b)(c)柴油机热力循环和工作原理弯流与直流扫气的比较弯流扫气直流扫气换气质量弯流换气质量差直流换气质量好气缸受热受热不均匀，易产生变形受热均匀，不易变形可维修性结构简单，维修方便结构复杂，维修较困难柴油机热力循环和工作原理