柴油机的换气过程换气机构
柴油发电机工作原理
柴油发电机工作原理1.进气过程：柴油发电机的进气过程是通过活塞在缸内的运动而完成的。
活塞在向下运动时，活塞上的活塞环间隙在活塞向下运动时形成低压区，使外部空气被迫进入气缸，从而达到进气效果。
2.压缩过程：柴油发动机的压缩过程是指柴油发动机活塞在运动过程中，将进入活塞的外部空气进行压缩并提高温度。
这一过程发生在活塞沿上移的过程中，活塞在上升过程中，活塞环间隙变得较小，将活塞所限制的气体压缩，使压力增大，此时气体温度随之加热。
3.燃烧过程：柴油发动机燃烧过程是指柴油进入缸内，与高温高压气体混合，并在高温高压条件下瞬间燃烧。
燃烧释放的热能使气体体积急剧膨胀，推动活塞运动。
4.工作过程：在燃烧过程产生的气体压力作用下，由活塞传递给连杆，并通过连杆传递给曲轴，形成连续旋转运动。
曲轴上安装有一对对偶状的曲轴，它们的相位差1/2π，可以消除曲轴非轴向的惯性力，并提高平稳性。
5.排气过程：柴油发动机的排气过程是指活塞上升时将燃烧产生的废气排出。
排气过程中，废气从气缸中驱逐，排到进气和排气阀间的排气管中。
柴油发动机通常采用涡轮增压器来增加进气气压和气流，并增加排烟动力。
在柴油发电机的工作过程中，润滑系统和冷却系统的运行十分重要。
润滑系统通过给活塞环和曲轴等零部件提供足够的润滑剂，减少零件的磨损，延长发电机的使用寿命。
而冷却系统则通过对发动机进行冷却，保持发动机正常工作温度。
总结起来，柴油发电机的工作原理是通过将柴油燃烧产生的能量转化为机械能，再通过发电机转化为电能。
通过一系列的进气、压缩、燃烧、工作和排气过程，柴油发电机能够稳定地产生电力，广泛应用于工业、农业和住宅领域。
柴油机工作循环和主要性能指标
柴油机的工作循环和主要性能指标柴油机是将燃油的化学能转变为热能并将热能转变为机械能的动力机械，而这种能量的转换是在柴油机的每一个工作循环中完成的。
因此，工作循环完成的情况将直接影响到能量转换的完善程度，而柴油机的主要性能指标则是表示工作循环完成情况的参数。
对工作循环及工作过程进行分析和研究，可以了解影响柴油机性能的主要因素，掌握提高其性能的基本途径和具体措施。
柴油机的工作循环一．柴油机的两种示功图研究柴油机汽缸内的工作过程，首先要用仪表测量出能正确反映汽缸内实际情况的实验数据。
最常见的是测量汽缸的压力。
因为容易测量且测得工质压力后，利用热力学的基本公式，还能求出工质温度、内能、计算焓、功和热量等热力参数，这样就可以去分析各循环了。
***表示奇怪内工质压力变化的图形称为示功图。
其中包括p-V示功图和p-∮示功图两种形式，现结合柴油机的实际情况加以说明。
1．p-V示功图：汽缸内的工质压力随汽缸容积变化的图形叫p-V示功图，又称压力-容积图，也可看做压力与活塞位置的函数关系。
该图上曲线保围的面积相当于工质在一个循环内对活塞作的功，因此，习惯上称为示功图。
2．p-∮示功图：汽缸内的工质压力随曲柄转角变化的图形叫p-∮示功图。
P-V示功图不适于研究燃烧过程，因为燃烧过程发生在上止点附近，此时活塞运动速度（相当于汽缸容积变化速率）很慢，难以从p-V图上看出这一区间内压力变化的特点。
瑞以曲柄转角为横坐标就清楚了，这等于把上止点附近的压力变化图形展开，故又称展开示功图，在柴油机的性能研究中得到广泛的应用。
二．柴油机的理想循环在柴油机中，为了连续实现燃料化学能——热能——机械能的转换，需不断重复由进气、压缩、膨胀、燃烧和排气五个过程的循环，其时间进行情况十分复杂。
为了能用热力学的基本理论和公式分析研究柴油机的循环，需将实际循环理想化和抽象化。
基于热力学基本理论建立起来的柴油机循环称为理想循环并对它作了如下几点假定：（1）工质为理想气体：其分子量与比热同纯空气在物理标准状态时的相同。
柴油机.换气过程
进气阶段
① ②
从进气阀开启到进气阀关闭的阶段（活塞的抽吸+进 气气流的惯性） 进气提前开启角(10°~40°)和进气延后关闭角的目 的是为了尽力吸入新鲜空气。
进气提前开启角过大会造成废气倒灌 进气提前开启角过小则影响进气； 进气延后关闭角过小会影响空气流动惯性而减小进气量， 进气延后关闭角过大则使新鲜空气倒流出气缸并使有效压 缩比减小。
③
实际进气时刻：是气缸内压力低于进气管压力时才 真正进入气缸。非增压柴油机的实际进气时刻在上 止点后。
气阀叠开和 燃烧室扫气
① 气阀重叠角的定义：在上止点前后，从进气阀开启到 排气阀关闭这段时间进气阀和排气阀同时开启所对应 的曲轴转角称为气阀重叠角。一般非增压机为 20°~50°CA，增压机为80°~140°CA 燃烧室扫气：在气阀叠开期间新鲜空气对燃烧室的清 扫称为燃烧室扫气（一般只有增压四冲程柴油机才能 实现燃烧室扫气 ）
强制排气阶段
①
从自由排气结束到排气阀关闭这一阶段
②
③ 排气过程是由活塞的推挤造成的，故称为强制排气 阶段。 当活塞到达上止点后向下运行的初期，由于排气行 程中形成的高速排气流的惯性作用下，废气继续排 出气缸，故称为惯性排气。 因此排气阀在上止点后滞后关闭，一般排气迟闭角 为10~70°(CA)。实现了过后排气，延长了排气时间， 增大了气阀的时面值，可使废气排得干净，排气功 减小，排气流的惯性得到充分利用。但过大的排气 迟闭角会导致废气倒流，最理想的关闭角是当废气 从气缸流出的流动刚好停止时。
扫气系数S =1.4~2.0。视换气形式和增压程 度的不同而不同。 说明扫气空气消耗的相对量
小结
换气质量愈高，扫气效率s愈高，残余废气系数 r 愈小，扫气过量空气系数k 愈小，扫气系数 S 愈小。换气质量越完善。 四冲程柴油机用充气(量)系数v和残余废气系数 r 衡量换气过程进行的完善程度 二冲程柴油机用充气(量)系数v、扫气效率s和 残余废气系数r衡量换气过程进行的完善程度。 扫气过量空气系数k主要是评定扫气过程所消耗 的新鲜空气量的多少。
车辆工程_换气过程
第三节 减少进气系统的阻力
局部阻力 管 道 摩 擦 阻 力
一、减小进气门处的流动损失
Δp = λ
ρv
2
2
2、进气马赫数 Ma
vm Ma = c
须限制进气马赫数。
3、气门直径和气门数
4、气门升程
气门流通截面积随气门升程的增大而增加。
5、减少气门处的流动损失
二、进气道和进气管
足够的流通截面和光滑壁面
三、影响充量系数的主要因素
配气定时
进气加热 流动损失
1、进气终了的压力 pa
影响因素：
¾ 管路的流动阻力 ¾ 管路的压力波动
克服进气系统流动阻力的压力降
pa = ps − Δpa
Δpa = λ
ρv
2
2
式中：λ为管道阻力系 数，ρ为进气状态下气体 密度（kg / m3 ），v为进 气平均流速（m / s）。
气门叠开期间，若排气管压力高于进气 管压力，可能会出现废气倒流现象，反而使 缸内残余废气量增多。
（1）汽油机的气门叠开角 回火
自然吸气汽油机的 气门叠开角最小。
（2）自然吸气柴油机
新鲜充量为空气。 自然吸气柴油机的气门叠开角较大。
（3）增压柴油机
增压柴油机的 气 门叠开角最大。
二、换气损失和泵气损失
理论循环与实际循环的换气功之差。
由排气损失和进气损失两部分组成。
1、排气损失
¾W：自由排气损失
转速对排气损失的影响
转速越高,排气损失越大。
随转速升高，最佳排气提前角增大。
2、进气损失
进气损失与排气损失相比较小， 但对发动机性能影响却很大。
¾Y：进气损失
3、换气损失和泵气损失
第二章 发动机的换气过程
原理。
件（如排气门）热负荷低。
重叠角过大，气门易碰活塞， 使得活塞上气门凹坑过深，破坏
了进气涡流和燃烧，同时加重增
压器的负担。
排气迟闭
排气提前
四冲程发动机配气相位
一般柴油机为20～50 °CA，增压柴油机为80 °～50 °CA 。
3）重叠角对汽油机的影响： 大多数汽油机吸入的新鲜工质是可燃混合气，过大重叠
塞下行时气门具有较大的流通截
面积（一般提前角为10°～
40°CA）。 2）进气门迟闭： 充分利用气
进气门开
流惯性继续充气（一般迟闭角为
40°～ 70°CA）。
迟闭角
进气门提前与迟闭
3）迟闭角的选择： （1）转速升高，气流惯性大， 迟闭角也应增大；
进气提前
排气迟闭
（2）迟闭角不宜过大，否则
低速时部分新鲜工质会被压出气 缸，不仅影响发动机动力性，柴 油机还会因此起动困难。
门升程，实现快速开与闭。
4）改善气道动力性：光滑壁面、圆弧过度、并使气门 升起后远离壁面。 5）高速柴油机采用较小的S/D。
2、进气终了气体温度 Ta ： Ta 越大，气体密度越小，
充量系数也越小（增压发动机进气中冷）。
3、残余废气系数γ： 残余废气越多，充量系数也就越小； 同时，废气越多，还会使燃烧恶化，降低发动机的经济性和 排放性。 排气系统阻力越大、排气终了压力也越大，残余废气 量也就越多。但是，适当量的残余废气可以改善发动机的 排放性能。 4、压缩比 c： 压缩比大，余隙相对容积减少，废气残余 量就减少，充量增大。 5、合适的配气相位
二、废气残余系数γ：
定义： 进气过程结束时气缸内残余废气质量与进入气缸 的新鲜空气质量之比。
第二节 换气机构
3气阀导管 1）作用： （1）承受侧推力；（2）气阀 散热 2）材料：常为铸铁或青铜 3）润滑条件较差，常用滑油和柴油的混合 油
4旋阀器 1）作用： （1）减少阀面与阀座上的积炭， 减小磨损，贴合严密；（2）使阀盘均匀受 热与散热以改善阀盘的热应力状态；（3） 消除阀杆与导管间的积炭，防止阀杆卡死 2）类型： （1）棘轮式；（2）杠杆式； （3）旋转帽式－用于强载燃用劣质燃油柴 油机排气阀；（4）推进器式－用于大型低 速机，推动力来自排气气流 ３）阀开启过程中使阀面与阀座周向缓慢旋 转。如气阀导管结炭则无法正常旋转。
5）阀面锥角增大，则气阀对中性好，密封 性好，但磨损较大。通常为30。或45。。 广泛应用的阀盘形状为平底。非增压四 冲程机通常进气阀大于排气阀以提高充 量系数
2气阀弹簧 1）作用：使气阀跟随凸轮的运动，保证气阀 关闭 2）类型 1）机械弹簧：大多数柴油机每个气阀有内 外两根以提高抗疲劳能力及减振，增加工 作可靠性。旋向相反可减少在开关阀时发 生的自动研磨 2）空气弹簧：目前超长行程直流扫气机普 遍采用
2凸轮轴传动机构 1）齿轮传动机构 （1）用于四冲程机及凸轮轴布置在机架中部 的大型低速二冲程机 （2）四冲程机装在飞轮端以减小曲轴扭振影 响，保证传动比准确可靠。主、从动齿轮的 传动速比为2：1 （3）中间齿轮磨损对定时影响最大
2）链传动机构 用于凸轮轴布置在气缸体中部的大型低速机 （1）优点：对于轴线的不平行度与中心距的 误差不敏感 缺点：链条容易产生晃动和敲击及松驰 （2）导轨由导轨板及其上的特种耐油橡胶块 组成，以防止链条的横向抖动和敲击，使之 工作平稳 （3）惰轮作用：张紧链条，增加包角，带动 调速器
三凸轮轴及传动机构 1凸轮轴 1）作用： （1）控制柴油机中需要定时的 设备（进、排气阀，喷油泵，空气分配器）； （2）带动调速器及其它附件的传动轮 2）结构形式： （1）整体式，用于小型机； （2）装配式，用于大型机，常分成几段组 装而成。某些新型机采用双轴结构 3）工作条件： （1）磨损（凸轮轮廓曲率 半径最小处较严重）；（2）接触应力大 （易造成凸轮破坏）
二冲程柴油机的换气过程可分为哪几个阶段
一、二冲程柴油机的换气过程可分为哪几个阶段？各阶段有何特点？答：（1）自由排气阶段（2）强制排气和扫气阶段（3）过后排气阶段，对某些直流扫气二冲程柴油机，还有（4）额外进气阶段二、分析比较脉冲增压和定压增压。
答：1）废气可用能的传递效率ηE。
脉冲增压排气可用能传递效率ηE在低增压时明显高于等压增压，但随着增压度的提高，等压增压的ηE与脉冲增压的ηE差别不断减小。
在高增压时，二者的差别就消失了。
2）涡轮增压器的综合效率ηTk。
脉冲涡轮增压器的综合效率ηTk也就比等压增压的ηTk低。
3）涡轮增压系统的有效性指标K。
当柴油机发展到高增压时，脉冲增压的ηE高于等压增压不多，由于其ηTk较低，就使得等压增压系统的K 较脉冲增压大。
低速机因此均改为等压增压。
4）部分负荷时的K值。
在部分负荷工况运转时，脉冲增压方式比等压增压方式有效。
这是一些增压度相当高的中速机仍采用脉冲增压的原因。
5)扫气性能。
柴油机在满负荷工况下运转时，两种增压方式均能很好地扫气。
在低负荷时，脉冲增压系统扫气质量仍然很好。
等压增压系统扫气质量迅速恶化，甚至出现废气倒流的现象。
因此在部分负荷工况下，等压增压方式的扫气质量比脉冲增压方式的差。
6)加载性能。
等压增压加载性能较脉冲增压差。
7)其它方面。
脉冲涡轮由于间歇进气、部分进气，其叶轮叶片容易发生较强的振动，在叶片根部产生较大的附加应力。
等压涡轮叶片振动则小得多。
为了有效地利用废气的脉冲动能，系统的布置、构造和加工等都有较严格的要求。
如要求排气管尽量短而细、光滑且弯头少。
因此脉冲增压对气口、管道的清洁程度较敏感。
脉冲增压的涡轮离排气阀（口）很近，燃气中的燃烧产物较容易污损涡轮。
所以其维护管理工作量较大。
三、新型船用柴油机为什么会采用定压涡轮增压？答：在低、中增压时，采用脉冲增压，可以更多地利用废气中的能量。
虽然在结构、管理、涡轮机效率等方面有缺点，但与其优点相比尚属次要。
而随着增压压力的提高，废气中的定压能所占比例逐渐增大，脉冲增压在废气能量利用方面的优势不复存在，而在结构、布置、涡轮机效率等方面的不足显得尤为突出。
1换气过程
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⑵进气过程
指从进气阀开始开启到进气阀完全关 闭为止。也可分为三个阶段。
①准备阶段；②主要进气阶段；③补 充进气阶段
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三、二冲程柴油机的换气过程
二冲程柴油机的换气过程是指从排气 口（或排气阀）打开时起至排气口（或排 气阀）完全关闭时止，新鲜空气充入气缸 和废气排出气缸的过程。
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三、二冲程柴油机的换气过程
三个阶段： ⑴自由排气阶段 ⑵强制排气（扫气）阶段 ⑶过后排气（过后充气）阶段
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二冲程柴油机的换气过程
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四、换气过程的评定指标
换气过程的评定指标主要有：充气系 数、残余废气系数 、扫气效率 、扫气系 数 、扫气过量空气系数等。
充入气缸的新鲜空气量愈多愈好；消耗的功及
流失的空气量要少。
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第一节 柴油机换气过程
一、时面值与角面值 二、四冲程柴油机的换气过程 三、二冲程柴油机的换气过程 四、换气过程的评定指标 五、影响换气过程的主要因素
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一、时面图与时面值
f dt
若画出气阀或气口的开启面积f 随时间t
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一、时面图与时面值
时面值表征了气阀或气口的流通能力。 因此，保证柴油机的换气品质的关键之一 就是保证柴油机气阀或气口有足够的时面 值。
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二、四冲程柴油机的换气过程
⑴排气过程 ⑵进气过程
东风8B型内燃机车乘务员资格考试复习题
东风8B型内燃机车乘务员资格考试复习题(一)填空题1.16V280柴油机标定转速为()r/min。
2.16V280柴油机最低空载稳定转速为()r/min。
3.柴油机出口油温正常65℃~75℃,最高()℃。
4.16V280柴油机供油提前角为:上止点前()℃。
5.当曲轴箱内气体压力大于0.6kPa(60mm水柱)时,()作用,联合调解器通过控制拉杆装置,将喷油泵齿条拉至停油位,迫使柴油机停机。
6.柴油机曲轴箱两侧检查孔盖上各安装有()个防爆阀,它的开启压力为11.67kPa。
7.气缸套与气缸盖、()一起构成柴油机的燃烧室。
8.()的功用是:将活塞和曲轴连接起来,并将作用在活塞上的燃烧气体压力传给曲轴,输出扭矩。
9.若机车停用时间较长,在启动柴油机前,应打开()进行甩车,以排除气缸内积存的油和水,防止水锤事故的发生。
10.废气涡轮增压系统由排气系统、废气涡轮增压器、()、进气系统共四大部分构成。
11.C型联合调解器功率调节系统的功用是保持柴油机在给定转速下的()。
12.柴油机两端的增压器涡轮受废气冲击和膨胀做功而高速旋转,带动同轴连接的()旋转。
13.喷油泵和()共同决定了柴油机每个循环的供油量和供油规律。
14.控制拉杆装置的功用是传递调速器及()的动作,拉动各气缸喷油泵供油齿条以控制供油量。
15.柴油机的控制系统包括:C型联合调解器、调控传动总成、()和超速保护装置。
16.配气机构是柴油机换气过程的控制机构,它能按规定的工作次序()地开启和关闭进、排气门。
17.活塞、活塞环磨损超限严重,由于严重漏气,会引起()压力过低,使柴油机不易发火。
18.启动发电机在柴油机发火运转后,它作为()发电机运转。
19.接触器是一种用来频繁地()主电路、副主电路及其他控制电路的自动切换电器。
20.过流继电器用来监视牵引电动机环火、牵引硅整流元件短路及()过流。
21.当两组风机电流出现不平衡电流差值达33A时,差动继电器动作,起()保护作用。
二冲程柴油机换气特点
二冲程柴油机换气特点一、二冲程柴油机换气的基本概念二冲程柴油机的换气啊，就是把燃烧后的废气排出去，再把新鲜空气吸进来的这么个过程。
这可不像咱们呼吸那么简单呢。
在二冲程柴油机里，这个过程得在两个冲程里完成，也就是曲轴转一圈的时间。
这就像是在超级短的时间内要完成一件大事，是不是感觉很有挑战性呀？二、换气过程中的气流运动在换气的时候，气流可不会老老实实的。
它有好多不同的运动方式呢。
比如说直流换气，这种方式下空气就像是一群听话的小士兵，沿着特定的路线直接冲进气缸，把废气挤出去。
还有弯流换气，这就像是走迷宫一样，空气要弯弯绕绕的才能完成换气。
这两种方式各有各的优缺点哦。
直流换气呢，换气效率比较高，能让新鲜空气更充分地进入气缸，但是它的结构比较复杂，就像一个精密的仪器一样，造价也高。
弯流换气虽然结构简单、造价低，但是换气效果就没有直流换气那么好啦。
三、二冲程柴油机换气的时间特点它换气的时间超级短呀，就那么一小会儿。
这就要求整个换气系统得特别高效才行。
因为时间短，所以进气和排气的阀门得配合得非常默契，就像两个人跳双人舞一样，一个动作没做好，整个换气就会受到影响。
而且在这么短的时间内，还要保证进气量足够，废气排得干净，这对二冲程柴油机的设计和制造来说是个不小的考验呢。
四、换气与燃油燃烧的关系换气可是和燃油燃烧紧密相连的哦。
如果换气不好，新鲜空气进得不够，那燃油就不能充分燃烧。
就像你做饭的时候，火不够大，菜就煮不熟一样。
这样不仅会浪费燃油，还会让柴油机的动力不足，产生的黑烟也会更多，对环境也不好呢。
所以说，换气好，燃油燃烧得就好，柴油机就能更好地工作，动力足，还环保。
五、二冲程柴油机换气的特殊结构设计为了实现良好的换气，二冲程柴油机有一些特殊的结构。
比如说它的气口，气口的大小、形状、位置都很有讲究。
这些气口就像是换气的小窗口，要是设计得不好，那换气就会出问题。
还有扫气泵之类的部件，扫气泵就像是一个打气筒，把新鲜空气快速地送进气缸，保证有足够的新鲜空气用于换气。
汽车发动机原理第二章 发动机的换气过程
３.换气损失和泵气损失
换气损失等于进气损失与排气损失之和，如图2-3、
图2-4中面积(W+Y+X)，而在实际示功图计算中，已 经用丰满系数ϕi修圆理论示功图的棱角，所以ϕi中已包 括部分换气损失(面积W+U)，故泵气损失为换气损失 的一部分，即图2-3、图2-4中面积(Y+X-U)。
第一节结束
一、充量系数
沿ar线进行，进气沿ar线进行，进、排气压力相等，泵气
功为零，增压发动机的理想换气过程如图2-4ａ)所示，由 于进气压力Ps大于排气压力Pr ，所以排气沿a′r′线进行，进 气沿r″a″线进行，面积a″a′r′r″a″表示泵气功，为正功。
１.换气损失
如图2-3ｂ)和图2-4ｂ)所示，排气门提前开启时，排气 压力线从点ｂ′开始偏离膨胀线，面积过小与理想循环相比， 损失的功相当于Ｗ所表示的面积，称为自由排气损失，在 活塞将燃气推出汽缸时，由于沿途有流动阻力，所以汽缸 内的气体压力高于排气管内压力(非增压发动机排气管内压 力假定为大气压力)，损失的功相当于Ｘ所表示的面积(Ｘ
最佳排气提前角也应当越机中，由于进气系统的阻力，进气
过程汽缸内的压力低于大气压力，而活塞背面曲轴箱 内的压力稍大于大气压力，因此，进气过程活塞要消 耗功，如图2-3中面积Ｙ所示，在增压发动机中，进 气压力高于大气压力，故活塞顶面压力高于活塞背面 压力，活塞在进气过程得到正功。
所表示的面积包含了Ｕ所表示的面积)，称为强制排气损失，
自由排气损失与强制排气损失之和即为排气损失。
排气提前角的选择会影响自由排气损失和强制排气
损失的分配，如图2-5所示，排气提前角越大(曲线ｂ)，
排气门开启越早，自由排气损失就越大，但此时缸内压 力在下止点前已降得足够低，所以强制排气损失减少， 反之，排气提前角减小(曲线ｃ)，强制排气损失会增加， 而自由排气损失则会减少。因此，从减少排气损失角度 看，最佳排气提前角应使两者之和为最小(曲线ａ)。
柴油机工作原理
（5）排气管内压力波振幅比进气管内大
2)强制排气阶段
（1）自由排气结束开始到排气阀关闭为止
（2）活塞推挤强制排气
（3）排气阀在上止点后滞后关闭，如延后 关闭角太大会使排烟管中废气又被吸入 气缸
3)进气阶段
四、柴油机的换气过程
1四冲程柴油机的换气过程
1)自由排气阶段
（1）排气阀在下止点前打开开始至下止点 后（10－30。CA）气缸压力接近排气管压 力为止
（2）压差自由排气－缸内与排气管始终存 在较大的压差
（3）先后两个阶段：超临界－废气以当 地音速排出气缸；亚临界－排气管压 力与气缸压力之比大于临界值，小于音 速排出气体
的时刻。 b气阀正时圆图：用曲轴转角表示气阀正时的圆
图。 c进气提前角 d进气滞后角 e排气提前角 f排气滞后角
TDC
7
8ψ4
6
ψ1 1
2 ψ2
ψ3
5
BDC 1-Inlet valve opens 2-Inlet valve closes 5-Exhaust valve opens 6-Exhaust value closes 7-Injection commences 8-Fuel valve closed
第二节 柴油机工作原理
一、四冲程柴油机工作原理
1定义
1）柴油机工作过程：包括进气、压缩、燃烧、 膨胀、排气在内的全部热力循环过程
2）柴油机工作循环：包括进气、压缩、膨胀和 排气等过程的周而复始的循环
3）四冲程柴油机：用活塞的四个行程完成一个 工作循环的柴油机
4）二冲程柴油机：用活塞的两个行程完成一个 工作循环的柴油机
第五章柴油机的换气与增压11
第五章柴油机的换气与增压第一节换气过程四冲程柴油机换气过程1、由四冲程增压柴油机的换气过程特性可知，在进气阀打开瞬时，气缸内压力（B ）。
A．低于进气压力B．高于进气压力C．等于进气压力D．忽高忽低2、柴油机排气阀在下止点前打开，其主要目的是（A ）。
A．排尽废气多进新气B．减少排气冲程耗功C．减少新气废气掺混D．增加涡轮废气能量3、在四冲程柴油机中，使膨胀损失增大的原因是（C ）。
A．进气阀提前开启角太大B．进气阀提前开启角太小C．排气阀提前开启角太大D．排气阀提前开启角太小4、关于进气阀定时的错误认识是（B ）。
A．进气阀开得过早将产生废气倒灌B．进气阀应在活塞位于上止点时打开C．进气阀关得太晚，新气将从进气阀排出D．气阀间隙调节不当将影响其定时5、在四冲程柴油机中，排至废气管中的废气又重新被吸入气缸，其原因是（D ）。
A．进气阀提前开启角太小B．进气阀提前开启角太大C．排气阀延后关闭角太小D．排气阀延后关闭角太大6、在四冲程柴油机中，发生缸内废气倒灌进气管的原因是（B ）。
A．进气阀提前开启角太小B．进气阀提前开启角太大C．排气阀提前开启角太小D．排气阀提前开启角太大7、在四冲程柴油机中，压缩终点的压力和温度下降的原因是（D ）。
A．排气阀提前开启角太小B．排气阀提前开启角太大C．进气阀延后关闭角太小D．进气阀延后关闭角太大8、关于排气阀定时的错误认识是（D）。
A．排气阀开启过早将损失部分膨胀功B．排气阀在活塞位于下止点前打开C．排气阀关闭过迟废气将被吸入气缸D．排气阀关闭过迟气阀重叠角会减小9、排气阀提前开启角增大，则膨胀功（C ），排气功（）。
A．增大，减小B．增大；增大C．减小；减小D．减小；增大10、排气阀提前开启角减小，给柴油机工作带来的主要不利因素是（D ）。
A．排气温度增高B．排气耗功增加C．新气进气量减小D．B＋C11、气阀定时测量与调整工作应在（C ）。
A．喷油定时调整好以后进行B．喷油定时调整好之前进行C．气阀间隙调整好以后进行D．气阀间隙调整好之前进行12、气缸进气阀开启瞬时的曲轴位置与上止点之间的曲轴夹角称为（A ）。
柴油机基本原理
柴油机工作原理柴油发动机是一种压燃式发动机,压燃式发动机吸入气缸的是纯净的空气,并被压缩到很高的温度,柴油经喷射装臵以高压喷入气缸并与高温空气混合着火燃烧,对外作功，从而将化学能转变为机械能。
柴油发动机的优点是：燃油消耗低，较低的有害废气排放。
柴油发动机有四冲程也有二冲程的，汽车使用的柴油机多为四冲程。
柴油机工作循环（四冲程）第一冲程活塞由上死点向下运动，将空气经打开的进气门吸入气缸，故而称之为进气冲程。
第二冲程活塞由下死点向上运动，进、排气门关闭，气缸内的空气以14:1-24:1的压缩比被压缩，空气升温至800℃，在压缩行程结束时，喷油器以接近1500巴的压力将柴油喷入气缸。
该冲程称之为压缩冲程。
第三冲程在一定的发火延迟后，雾化的燃油与空气混合自行发火燃烧，气缸内空气压力迅速升高，推动活塞下行对外作功。
该冲程称之为作功冲程。
第四冲程活塞向上运动，排气门打开，燃烧的废气被排出气缸。
该冲程称之为排气冲程。
然后，新鲜的空气再次被吸入，一个新的工作循环由开始了。
发动机的总体构造柴油机由许多机构和装臵组成,其机构型式很多,不同机型每一种机构的机构不一定相同,但这些机构的共同的目的是使发动机能很好的进行工作循环,将燃烧产生的热能转变为机械能,保证发动机长期正常工作。
发动机油下列机构和系统组成：1．机体机体构成发动机的骨架，所有的运动件都装在它上面，而且其本身的许多部分又分别为曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系的组成部分。
汽缸盖和汽缸壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温与高压的机件。
2．曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机的主要运动件，它们的作用是将活塞在气缸中往复运动转变为曲轴的旋转运动，在膨胀行程中气缸内气体对活塞顶的压力通过曲柄连杆机构的传递变成扭矩输出，因此它是往复式发动机传递动力的机构。
3．配气机构配气机构的作用是使新鲜空气及时冲入气缸并从气缸及时排出废气。
4．供给系柴油机供给系的作用是把经过过滤的柴油在规定的时间内以一定的压力喷入气缸。
热力发动机原理-换气过程
4.无泵气损失， 4.无泵气损失，但机械效率较低 无泵气损失 二冲程内燃机因无单独的进排气行程，泵气损失为零。 但空气耗量大，扫气泵耗功多，其机械效率一般比四冲程内 燃机的低，燃料消耗率较高，但增压后，二冲程内燃机的燃 料消耗率可接近或略高于四冲程内燃机的燃料消耗率。 5.采用纯燃气涡轮增压较困难 5.采用纯燃气涡轮增压较困难 由于二冲程内燃机的扫气空气耗量较大，新鲜充量部分渗 入燃气，使涡轮增压器前的排气温度降低，排气可用能下降， 所以涡轮增压二冲程内燃机的排气能量平衡问题比四冲程内 燃机更难解决，特别在启动、低负荷时这一矛盾更为突出。 二冲程内燃机一般采用辅助扫气泵、活塞底泵或机械增压器 与燃气涡轮增压器联合供气的办法来解决这一矛盾。
一般大功率四程机的空气耗量为6.8～7.6kg/(kW·h)，二程 柴油机则为10.2～11.5kg/(kW·h)。在 功率大体相同时，二冲程 内燃机匹配的涡轮增压器比四冲程内燃机的大。 2. 换气质量较差，残余燃气系数较大，排气压力波动强烈 换气质量较差，残余燃气系数较大， 四冲程内燃机的进、排气过程在两个不同的活塞行程内进 行，新鲜空气与燃气掺混的机会较少。二冲程内燃机换气时活 塞在下止点附近，进、排气过程同时进行，新鲜空气与燃气易 于掺混，换气质量较差，残余燃气系数比较大。二冲程内燃机 气口开闭由活塞控制，启闭速度比气门快，排气开始时缸内压 力比四冲程内燃机的高，因此，排气压力波动现象较四冲程内 燃机强烈，进排气系统对换气的影响较四冲程内燃机的大。
气口气门直流扫气
气口气口直流扫气
1）气口气门直流扫气 ） 如图所示，它的优点是：扫、排气相互混合较少，故扫气 效率高；由于它是非对称扫气，故可进行补充充气；扫气口可 布置在缸套的全周上，这可使气口高度减小，减少失效行程。 这种扫气方式是最好的，低速、中速、高速内燃机上均有采用。 由于扫气效果好，气缸新鲜充量多，便于增压，目前，广泛应 用于加长行程的低速机型上。缺点是结构较复杂，四冲程内燃 机中气门机构基本保留，尚需加扫气泵，排气门尺寸大，这对 高速化不利，解决的办法是采用多个排气门减小排气门尺寸， 但这会使气门机构变复杂。 2） 气口气口直流扫气 一般在对顶活塞式内燃机中采用气口气口直流扫气方式， 每个气缸有上下两个相对运动的活塞，扫气口的启闭由下活塞 控制，排气口的启闭由上活塞控制。扫排气口各占气缸一端，
柴油机排空气操作方法
柴油机排空气操作方法
1.确定柴油机的状态
在进行排空气操作之前，首先要确定柴油机的工作状态。
如果柴油机是在停机状态下进行排空气操作，那么直接进入下一步；如果柴油机是运行状态下需要排空气，那么应先停止柴油机的运行。
2.打开柴油机的排气装置
找到柴油机进气系统上的排气装置，通常位于进气管的高点处。
这个装置通常是一个螺钉或者螺栓，松开它可以放出空气。
一般情况下，排气装置需要逆时针旋转一到两圈，直至松动。
3.排放空气
在打开柴油机的排气装置之后，空气会从排气装置中排出。
排气的同时，也会有些许的燃油一起排出。
此时，需要注意观察排放的液体是否是燃油。
如果排出的液体是燃油，那么说明柴油机已经排完空气；如果排出的液体仅为清水，那么说明柴油机还未排完空气。
4.关闭排气装置
当确定柴油机已经排完空气后，需要及时关闭排气装置。
此时，应将排气装置逆时针旋转直至完全拧紧，确保不再有任何空气进入进气系统。
5.启动柴油机
在完成排空气操作后，可以启动柴油机进行工作。
此时，燃油会顺利进入气缸燃烧，使柴油机正常工作。
总结起来，柴油机排空气的操作方法包括确定柴油机状态、打开排气装置、排放空气、关闭排气装置和启动柴油机等步骤。
正确进行排空气操作可以保证柴油机正常工作，延长其使用寿命。
7内燃机学第四章(3节)二冲程换气
式中，mr是残余废气质量。 φs是衡量扫气效果优劣的重要标志。φs越大，扫气效果越好， 极限情况是φs =1，则mr=0，意味着完全扫气，残余废气系数为零。
m0 m0 s mg m0 mr
2、过量扫气系数（给气比） 过量扫气系数： 每循环流过扫气口的充量质量mk与扫气状态（ps，Ts）下充满 气缸冲程容积的充量质量ms之比来表示，即
（3）扫气消耗功大 二冲程内燃机虽无泵气损失，但消耗的空气量大，扫气泵耗功 多，使得其指示热效率明显低于四冲程内燃机，因此燃油消耗率较 高。 （4）HC排放高 对于二冲程汽油机而言，由于在扫气期间有较多新鲜充量短路 而直接流入排气管，导致其未燃HC排放远高于四冲程发动机。 另外，二冲内燃机的性能受换气过程的影响较大，而在变工况 运行时，换气过程的状况易偏离设计工况，换气的组织更加困难， 其性能明显变差。 一般而言，四冲程内燃机外特性上的最低燃油消耗在50%～ 60%标定工况，燃油消耗率曲线比较平坦；而二冲程内燃机外特性 上的最低燃油消耗在80%～90%标定工况，曲线变化陡峭，所以二 冲程内燃机变工况运行的经济性能较差。 因此，二冲程内燃机适合于工况稳定的大型低速船用或固定式 （如发电机组）应用场合，或对比功率、比质量指标要求较高的摩 托车发动机以及小型汽油机。
图4-31是二冲程内燃机换气过程示意图。
通常把二冲程内燃机的换气过程分为三个阶段，即自由排气阶 段、扫气与强制排气阶段、过后排气（或过后充气）阶段。
1、自由排气阶段 从排气口开启直到新鲜充量进入气缸(扫气口打开)为止，称为 自由排气阶段。 排气口一般在下止点前60～75°（CA）开启，排气口刚开启时， 气缸内压力较高，约为300～600kPa，压力比pb/pr超过临界值，气缸 内的燃气以声速流出。 在该阶段，排气流量与排气管内的气体状态无关，只取决于缸 内气体的状态和排气口流通截面的大小。 在自由排气阶段，缸内燃气可以流出大约70%～80%，所以它 是二冲程内燃机换气过程的一个重要阶段。
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二、二冲程柴油机换气过程P121
1）自由排气阶段（B→R) 从排气口打开启B起到缸内压力等于扫气箱空气压力即R点为止。 在膨胀冲程的末尾，下行的活塞把排气口打开（B点），此时气缸内的压力比排气管中的压力高得多，它
们之比值（临界压比）小于临界值，废气以临界速度流出排气口进入排气管。超临界流动持续到临界压比等 于临界值的K点。
主推进动力装置
轮机知识
Introduction to ship
[ 6]
试题练习
在四冲程柴油机中，排至废气管中的废气又重新被吸入气缸，其原因是（ ）。
A．进气阀提前开启角太小
B．进气阀提前开启角太大
C．排气阀延后关闭角太小
D．排气阀延后关闭角太大
答案：D
在四冲程柴油机中，发生缸内废气倒灌进气管的原因是（ ）。
[ 8]
二、二冲程柴油机换气过程P121
2）强制排气和扫气阶段（R→C）
从进气开始R点到活塞关闭扫气口C点为止。 此阶段开始时，由于扫气口开度小，排气口已开得很大，气缸中废气正以很高流速流入排气管，气缸内 压力继续迅速降低。 由于废气流的惯性作用，气缸内压力进一步降低。 随着扫气口开度的增加，扫气大量进入，气缸中压力逐渐升高。 在扫气口关闭而结束此阶段前，气缸内压力趋于稳定。 本阶段中，主要是利用扫气空气进入气缸把气缸内的废气排挤出去，故称为强制排气及扫气阶段。
换气过程的自由排气阶段中，废气的排出主要靠（ ）。
A．气体流动惯性
B．气缸内外压力差
C．活塞上行的推挤作用
D．新鲜空气驱赶
答案：B
由二冲程柴油机换气过程可知，当扫气口打开瞬时缸内压力（ ）。
A．略高于扫气压力
B．等于扫气压力
C．略低于扫气压力
D．A和B都可能
答案：A
二冲程柴油机的换气过程是从（ ）。 A．扫气口开到扫气口关的过程 B．扫气口开到排气口（阀）关的过程 C．排气口（阀）开到排气口（阀）关的过程 D．排气口（阀）开到扫气口关的过程 答案：C
A．自由排气阶段
B．过后排气阶段
C．强制排气与扫气阶段
D．超临界排气阶段
答案：C
从提高换气质量要求，应力求缩短的换气阶段是（ ）。
A．过后排气阶段
B．自由排气阶段
C．扫气阶段
D．强制排气阶段
答案：A
[ 10 ]
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轮机知识 试题练习
二冲程柴油机换气过程第I阶段是自由排气阶段，它是从（ ）。 A．排气口（阀）打开到扫气口打开 B．排气口（阀）打开到缸内压力等于临界压力 C．排气口（阀）打开到缸内压力等于扫气压力 D．排气口（阀）打开到缸内开始进新气 答案：C
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轮机知识 一、气阀机构
气阀机构由气阀、阀座、气阀导管、 气阀弹簧和连接件等组成。
结构上气阀机构有带阀壳式和不带阀 壳式之分。
小型柴油机使用不带阀壳的气阀机构。
低速柴油机使用带阀壳的气阀机构。
大功率中速柴油机，尤其是其排气阀， 广泛采用带阀壳结构。
A．进气阀提前开启角太小
B．进气阀提前开启角太大
C．排气阀提前开启角太小
D．排气阀提前开启角太大
答案：B
在四冲程柴油机中，压缩终点的压力和温度下降的原因是（ ）。
A．排气阀提前开启角太小
B．排气阀提前开启角太大
C．进气阀延后关闭角太小
D．进气阀延后关闭角太大
答案：D
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轮机知识
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二、二冲程柴油机换气过程P121
3）过后扫气阶段（C→E)
从扫气口关闭的C点到排气口关闭的E点。 活塞上行先关闭扫气口（C点）。 此时，气缸中的残余废气掺混部分新鲜空气经由仍然开启的排气口（阀）继续排入排气管，直至排气口 （阀）于E点关闭。 在E点之后，气缸内开始进行压缩过程。 从提高换气质量要求，应力求缩短过后排气阶段。
气体流动为超临界流动，气缸内废气在超临界压比作用下以当地音速流过排气阀最小截面处。 气缸压力迅速下降，排气管压力上升。当排气管压力与气缸压力比大于临界压比时，气体流动转入亚音
速流动阶段。 到某一时刻，气缸压力接近于排气管压力，自由排气阶段即告结束。
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轮机知识
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B．进气行程
C．进、排气行程
D．进、排气过程
答案：D
由四冲程增压柴油机的换气过程特性可知，在进气阀打开瞬时，气缸内压力（ ）。
A．低于进气压力
B．高于进气压力
C．等于进气压力
D．忽高忽低
答案：B
柴油机排气阀在下止点前打开，其主要目的是（ ）。 A．排尽废气多进新气 B．减少排气冲程耗功 C．减少新气废气掺混 D．增加涡轮废气能量 答案：A
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轮机知识 气阀弹簧
气阀弹簧的作用是 ：
保证气阀关闭 、使气阀跟随凸轮的运动 。
气阀通常采用两根内外旋向相反的弹簧，其目的是： 提高弹簧疲劳强度、 避免弹簧发生共振、 防止弹簧断裂时气阀落入气缸。
[ 18 ]
主推进动力装置 Introduction to ship
小型高速柴油机的阀面与座面配合方式，多采用（ ）。
A．全接触式
B．外接触式
C．内接触式
D．三种方式均用
答案：A
强载中速柴油机的阀面与座面配合方式，多采用（ ）。
A．全接触式
B．外接触式
C．内接触式
D．三种方式均用
答案：B
长行程低速柴油机的阀面与座面配合方式，多采用（ ）。
A．全接触式
B．外接触式
C．内接触式
B．15°和20° D．30°和45°
[ 19 ]
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轮机知识 试题练习
关于带阀壳的气阀机构说法正确的是（ ）。 A．结构简单 B．检修方便 C．用于小型柴油机 D．阀壳和阀座一体制造 答案：B
气阀机构的组成部分不包括（ ）。 A．气阀导管 B．阀座 C．弹簧 D．顶杆 答案：D
阀壳紧固螺栓均采用 柔性螺栓。 带阀壳的气阀机构的特点有：可使气缸盖结构简单、 拆装维修气阀方便、有利于气阀的冷却，但气阀机构结构 较复杂 。
[ 15 ]
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轮机知识 不带阀壳式气阀机构P124
气阀直接安装在气缸盖上。气阀阀盘密封锥面与安 装在气缸盖上的气阀座圈的密封锥面严密配合，以保证 气密。阀杆与导管滑动配合。锥形卡块为剖分式，通过 它使弹簧盘卡紧在阀杆上端的 凹槽处。内外气阀弹簧使 气阀在关闭时紧紧与阀座贴合，在开启和关闭过程中还 使气阀的运动规律受凸轮的形状控制。阀杆上部还有卡 环，防止阀杆上端凹槽处断裂后气阀掉入气缸。气阀座 圈、导管与缸盖间一般采用 过盈配合 的安装方式。
二冲程柴油机换气过程第Ⅱ阶段是强制排气与扫气阶段，它是从（ ）。 A．缸内压力等于扫气压力到扫气口关闭 B．缸内出现最低压力到扫气口关闭 C．活塞将扫气口打开到扫气口关闭 D．开始进入新鲜空气到扫气口关闭 答案：A
[ 11 ]
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轮机知识 试题练习
[ 3]
一、四冲程柴油机换气过程
2）强制排气阶段 活塞上行将气缸内的废气强制推挤入排气管的阶段，即为强制排气阶段。 由于排气阀延迟关闭，此阶段末尾可利用排气管中废气的流动惯性把气缸内的废气继续吸出。
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[ 4]
一、四冲程柴油机换气过程 P121
轮机知识 1．机械式气阀驱动机构
[ 24 ]
中小型柴油机常用机械式气阀驱动机构。它主要由带滚轮的顶头、推杆【顶杆】和摇臂等组成。 摇臂经轴销安装在摇臂座上，摇臂座用螺栓固定在气缸盖上。 柴油机冷态时，滚轮落在凸轮的基圆上，摇臂与气阀之间的间隙称为气阀间隙。 该间隙是为了保证柴油机在达到最高工作温度时，气阀及气阀驱动机构受热膨胀后气阀仍能完全关闭。 过小的气阀间隙将使气阀在达到最高工作温度时，因关闭不严而造成 漏气。这会导致气阀烧损。 过大的间隙使气阀落座时撞击速度增大，气阀容易损坏。 为了调节此间隙，在摇臂的一端均装有调节螺钉。
[ 14 ]
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轮机知识 1、带阀壳式气阀机构
带阀壳的气阀机构把气阀组件的所有零件组装在一个 单独的阀壳中。再用 柔性螺栓把阀壳安装在气缸盖上，这 样在检修气阀时，只要卸去紧固螺栓把阀壳取下，而不用 卸下缸盖。这给维护和检修带来方便。
气阀 采用耐热耐磨合金钢制造。气阀座圈 则采用合 金铸铁或耐磨合金钢。
[ 20 ]
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轮机知识 试题练习
气阀阀面与阀座为外接触式配合，下述特点中不正确的说法是（ ）。
A．密封性好
B．阀盘易发生拱腰变形
C．拱腰变形后增加散热
D．易增大接触应力
答案：D
气阀阀面与阀座为内接触式配合，下述特点中不正确的说法是（ ）。
A．密封性好
[ 16 ]
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轮机知识 3、气阀P125
[ 17 ]
气阀由阀盘和阀杆两部分组成。 阀与阀座的配合方式有：全接触式、外接触式、内接触式。P126 全接触式： 实际接触宽度越大，散热能力越强，其阀线宽一般为1.5～2.5 mm ，小型高速柴油机的阀面与座 面配合方式，多采用全接触式。 外接触式： 密封性好、阀盘易发生拱腰变形、拱腰变形后增加散热，中速柴油机的阀面与座面配合方式，多 采用外接触式 。 内接触式： 密封性好 、阀盘易发生周边翘曲变形、翘曲变形后增加阀盘散热，长行程低速柴油机的阀面与座 面配合方式，多采用内接触式 。 常见的阀面锥角α ：30°和45°