一、四冲程柴油机的工作过程(精)

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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°CA 3) 活塞到达下止点时，缸内状态： 压力：（0.85~0.95）p0； 温度：30~70℃
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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
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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
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=2/1 ③ 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）。
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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℃A ③ 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℃
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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℃A ③ 压缩后缸内状态：压力：pc=3~6MPa， 温度：tc=600~700 ℃
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？

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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
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220~250°CA 30~70 ℃ 0.08~0.095MPa
230~260° 0.105~0.11 MPa
140~160°CA 600~700 ℃ 3~6MPa
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表1-1 四冲程柴油机气阀定时和气阀 重叠角
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40~80 1 40~50 15~30 0~20
10~3 0 20~4 0
5 35~4 5 40~5
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一．柴油机的工作循环
¤ 基本工作原理
柴油机的理论循环
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¤ 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
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
1400~1800/600~700 ℃ 5~8(15) /0.25~0.45MPa
130~160°CA
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Induction 吸气行程
Compress 压缩行程
Exhaust 排气行程
Power 作功行程
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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。
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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。
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二. 四冲程柴油机的工作 过程
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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
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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≈0.25~0.45MPa tb ≈ 600~700℃
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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i
e
≈450~510°CA
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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）。