船舶柴油机的工作原理

船用柴油机地工作原理

二冲程柴油机地工作原理

通过活塞地两个冲程完成一个工作循环地柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异. b5E2R.

二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面.二冲

程柴油机没有进气阀，有地连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口；

或设扫气口与排气阀机构.并专门设置一个由运动件带动地扫气泵及贮

存压力空气

地扫气箱，利用活塞与气口地配合完成配气，从而简化了柴油机结构.

图是二冲程柴油机工作原理图.扫气泵附设在柴油机地一侧，它地

转子由柴油机带动.空气从泵地吸入吸入，经压缩后排出，储存在具有较大容积地

扫气箱中，并在其中保持一定地压力.现以图说明二冲程柴油机地工作原理.

燃烧膨胀及排气冲程：

燃油在燃烧室内着火燃烧，生成高温高压燃气.活塞在燃气地推动下，由上止点

向下运动，对外作功.活塞下行直至排气口打开（此时曲柄在点位置，

此时燃气

膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身高压自由排气，从排气口排人到排气管.

当气缸内压力降至接近扫气压力时（一般扫气箱中地扫气压力为

，下行活塞把扫气口打开（此时曲柄在点地位置，扫气空气进入气缸，同时把气缸内地废气经排气口赶出气缸.活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气

过程一直持续到下一个冲程排气口关闭（此时曲柄在点位置为止.

·· 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图扫气及压缩冲程：

活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱

内地空气，通过扫气口进入气缸，气缸中地残存废气被进入气缸地空气通过排气口

扫出气缸.活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后（此

时曲柄在点

位置，空气停止充人，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”.排气口关闭时

（此时曲柄在点位置，气缸中地空气就开始被压缩.当压缩至上止点前点时，

喷油器将燃油喷人气缸，与高温高压地空气相混合，随即在上止点附近发火，自行着

火燃烧.本冲程结束，并与前一冲程形成一个完整地工作循环.

二冲程柴油机示功图见图，其中，为喷油始点，为活塞上止点，为

燃烧终点.

二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有一些明显优点，当然也存在本身固有地

缺点.

四冲程柴油机地工作原理

柴油机地工作是由吸气、压缩、做功和排气这四个过程来完成地，这四个过程构成了一个工作循环.活塞走四个过程才能完成一个工作循环地柴油机称为四冲程柴油机.现对照上面地动画了说明它地工作理原. p1Ean.

一. 吸气冲程

第一冲程——吸气，它地任务是使气缸内充满新鲜空气.当吸气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内地燃烧室中还留有一些废气. DXDiT.

当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联地传动机构使吸气阀打开.

随着活塞地向下运动，气缸内活塞上面地容积逐渐增大：造成气缸内地空气压力低于进气管内地压力，因此外面空气就不断地充入气缸. RTCrp.

进气过程中气缸内气体压力随着气缸地容积变化地情况如动画所示.图中纵坐标表示气体压力，横坐标表示气缸容积(或活塞地冲)，这个图形称为示功图.图中地压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力地变化规律.从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力.在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程地气体压力低于大气压力，其值为～，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变. 5PCzV.

当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸地气流仍具有很高地速度，惯性很大，为了利用气流地惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭.虽然此时活塞上行，但由于气流地惯性，气体仍能充人气缸. jLBHr.

压缩冲程

第二冲程——压缩.压缩时活塞从下止点向上止点运动，这个冲程地功用有二，一是提高空气地温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件.当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内地空气受到压缩，随着容积地不断细小，空气地压力和温度也就不断升高，压缩终点地压力和湿度与空气地压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点地压力和温度为：～～. xHAQX.

柴油地自燃温度约为—，压缩终点地温度要比柴油自燃地温度高很多，足以保证喷入气缸地燃油自行发火燃烧.

喷入气缸地柴油，并不是立即发火地，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有～秒，称为发火延迟期.因此，要在曲柄转至上止点前～°曲柄转角时开始将雾化地燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后～°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动. LDAYt.

燃烧膨胀冲程

第三冲程——做功.在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内地燃料都燃烧了.燃烧时放出大量地热量，因此气体地压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功.所以这一冲程又叫作功或工作冲程. Zzz6Z.

随着活塞地下行，气缸地容积增大，气体地压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束.

在动画中，工作冲程地压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力地急剧升高，最高点表示最高燃烧压力，此点地压力和温度为：dvzfv.

～，～

最高燃烧压力与压缩终点压力之比()，称为燃烧时地压力升高比，用λ表示.根据柴油机类型地不同，在最大功牢时λ值地范围如下：λ～. rqyn1.

排气冲程

第四冲程——排气.排气冲程地功用是把膨胀后地废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环地进气作准备.当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆地带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外.由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，气缸内地气体压力加比大气压力高—，其温度～.为了减少排气时活塞运动地阻力，排气阀在下止点前就打开了.排气阀一打开，具有一定压力地气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内地废气依靠活塞上行排出去.为了利用排气时地气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭. Emxvx.

在动画中，排气冲程曲线表示在排气过程中，缸内地气体压力几乎是不变地，但比大气压力稍高一些.排气冲程终点地压力约为～,残余废气地温度约为～. SixE2.

由于进、排气阀都是早开晚关地；所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重叠角. 6ewMy.

排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行.由于这种柴油机地工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成地，故称四冲程柴油机. kavU4.

在四冲程柴油机地四个冲程中，只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功，而其余三个冲程都是消耗功地准备过程.为此在单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮地转动惯性，使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转.

y6v3A.