第二节 柴油机工作原理

其他：
•
(1 s )Vs e 1 Vc
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；
四、 二冲程柴油机的换气形式
气阀-气口式 直流扫气 (uniflow)
气口-气口式 横流扫气式
弯流扫气 (loop)
回流扫气式 半回流扫气式
气口-气口式二冲程柴油机
• • • • • •
6其他损失
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6
二、 四冲程柴油机工作原理
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 。
进气
压缩
膨胀
排气
二、、四冲程柴油机工作原理
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进气行程
220～２５０℃Ａ
压缩行程 140°～160℃Ａ
ｐｃ=3 ～6 MPa；
•
增压与非增压的比较
增压柴油机的特点
• 气阀重叠角加大-这是为了利用压力空气来 赶走残存在缸内的废气。加强“燃烧室扫 气”；同时降低燃烧家组件以及其它有关 机件的温度，提高柴油机的工作可靠性。 • 喷油提前角减小，因为增压后．燃油燃烧 滞燃期缩短。减小喷油提前角可防止柴油 机了作粗暴。
ｔｃ= 600 ～700 ℃
燃烧和膨胀行程 排气行程 ｐz=5～8MPa 230～260°CA ｔz=1400～1800 ℃
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
半回流式扫气系统
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• 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
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五、 柴油机的增压
• 用增加进气压力来提高功率的方法称为柴 油机的增压
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柴油机的增压
二冲程柴油机增压的特点
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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。
40~80 1 40~50 15~30 0~20
10
10~ 3 0 20~4 0
5 35~4 5 40~5
四冲程柴油机小结
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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。
k 1
1 k 1

k
1
式中： ε ——压缩比 λ ——压力升高比 ρ ——初期膨胀比 ｋ——工质绝热指数
2、柴油机实际循环
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
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2气缸壁的传热损失 3换气损失 4燃烧损失 5 泄漏损失
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三、二冲程柴油机工作原理
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二冲程柴油机正时圆图
二冲程柴油机的特点
• 1. 2. 3. • 1. 2. 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
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；
源自文库
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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)
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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。
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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。
直流扫气
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简单的横流扫气系统
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过后排气，充气效率低 结构简单，运转可靠
扫气口装有单向阀的横流扫气系统
有两排扫气口， 其中上排扫气 口安排单向阀
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回流式扫气系统
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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)。
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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
五、 柴油机的增压
一、柴油机理论循环和实际循环
1、柴油机理论循环
定容加热循环
定压加热循环
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混合加热循环 （现代柴油机循环）
继续膨胀循环
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理论循环的热效率ηｔ
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t 1
三、二冲程柴油机工作原理
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三、二冲程柴油机工作原理
?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
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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）