第四章柴油机的换气与增压
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• 1、换气过程
• 1）自由排气阶段 • 2）扫气阶段 • 3）过后排气阶段
• 2、特点
• 1）时间短； • 2）掺混严重；
§4-1 柴油机的换气过程
•三、二冲程柴油机的换气形式
•1、弯流扫气 • 1）横流扫气：扫气口与排气口位于气缸中心线
的两侧。
• 2）回流扫气：扫气口与排气口位于气缸下部同
一侧且排气口在扫气口上方。
• 中冷——增压器与柴油机进气管之间对增压空气进行冷
却，降低温度，提高空气目的的方法。
•2、增压方式
• 机械增压 • 废气涡轮增压 • 复合增压
§4-3 废气涡轮增压
•二、废气能量分析
• 废气能量E= •脉冲能E1 +定压能E2 • E= E1 + E2
第四章柴油机的换气 与增压
§4-1 柴油机的换气过程
• 换气过程——每完成一个工作循环，把废气排
出气缸，并把新鲜空气吸入气缸的工质更换的过程。
• 要求：①排气——干净——进气多
•
②进气——多——烧的油多、作功能力大；
燃烧完全，经济性好，排放性好；热负荷低。
•
③空气消耗量小，耗功少。
• 每循环的最大供油量，完全取决于各 循环的充气量。
• 柴油机的气口沿水平和垂直方向均有倾斜角以控
制气流方向。
§4-1 柴油机的换气过程
•四、时面图和时面值 • 设通路流通面积为，则在时间微元内，流
过通路的气体数量为：
G•dG=fωdfdtt
f dt—时面值
§4-1 柴油机的换气过程
•五、评定换气过程质量的参数
•1、残余废气系数
• ——换气过程结束时，气缸内残存的废气量与充入气
变形。
• 4）阀杆和阀头断裂：撞击、热应力过大。 • 5）气阀弹簧断裂：共振、材料缺陷。 • 6）阀壳裂纹：安装应力。
§4-2 换气机构
• 2、气阀间隙检查与调整： • 气阀关闭（滚轮在基圆上） • 3、气阀定时的检查与调整： • 气阀间隙正确或为零 • 4、气阀与阀座的修铰与研磨
§4-3 废气涡轮增压
缸的新鲜空气量之比。
•2、充量系数
•γr=Gr/G0
•——每以循环进入气缸的实际充气量与在进气状态下 充满气缸工作容积的理论空气量之比。
•ηV=G0/Gs＜1
V
1 T0( 1Ta
pa p0
pr) p0
§4-1 柴油机的换气过程
•3、影响充量系数（换气质量）的因素
•1）进排气道流动阻力的影响 •2）柴油机转速的影响 • n↑→流速↑→流动阻力↑→pa↓，pr↑→ Φc↓ • n↑→时面值↓ →G ↓ •3）柴油机负荷的影响 • Pe↑→气缸温度上升→Ta↑→ Φc↓ •4）气阀间隙的影响——时面值 •5）气阀定时的影响——时面值、工作紊乱
§4-1 柴油机的换气过程
•4、扫气效率、扫气系数和给气比 • 扫气效率ηs——换气过程结束后，气缸内的新鲜空气量
与气缸内总气量之比。
• 扫气系数Φs——在一个循环中通过扫气口的全部扫气
空气量与换气过程结束后留在气缸内的新鲜空气量之比。
• 给气比β——每循环通过扫气口的新鲜空气量与在进气
状态下充满气缸工作容积的理论空气量之比。
§4-2 换气机构
• 换气机构——保证柴油机按规定顺序和时刻完
成柴油机的进、排气过程的机构。
• 型式： 气阀式换气机构
•
气口式换气机构
•
气口－气阀式换气机构
• 气阀式换气机构：
•
气阀机构
•
气阀传动机构
•
凸轮及凸轮轴
§4-2 换气机构
•一、气阀机构
•1、型式
•带阀壳式
不带阀壳式
•2、组成
• （阀壳）、气阀、
• 3）半回流扫气：扫气口在排气口下方及两侧。
• 特点：扫气流动路线长（2S）、新气与废气易
掺混、死角、气流短路，换气质量差；气缸下部受
§4-1 柴油机的换气过程
•2、直流扫气
• 气口－气阀式、气口－气口式
• 特点：气流流动路线短、不易掺混，质量好；气缸下部
受热均匀；机构复杂，管理不便；易于长行程（S/D＞2.5） 和超长行程（S/D＞3）柴油机。
•3、液压式传动机构
• 开阀靠油压，关阀靠空气弹
簧
•实船
§4-2 换气机构
• 三、凸轮轴及传动机构
• 1、凸轮轴 • 2、凸轮轴的传动机构
• 1）齿轮传动机构 • 2）链传动机构
§4-2 换气机构
• 四、换气机构的常见故障和管理
• 1、气阀机构的常见故障
• 1）阀面与阀座的磨损和腐蚀：撞击、高温腐蚀。 • 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阀面与阀座的烧损：密封不好串气。 • 3）阀杆卡紧：气阀导管间隙过大、过小；对中、
•一、柴油机增压概述
•1、柴油机增压的目的
•Pe∝iD2smnpe
C
1 T0
1Ta
(
pa p0
pr) p0
• 柴油机的增压：通过提高进气压力，来增大循
环充气量，以使更多燃油能充分燃烧，提高平均指 示压力和平均有效压力，进而提高柴油机功率的一 种方法。
§4-3 废气涡轮增压
• 增压度——增压后与增压前柴油机功率之比。
•阀座、导管、气阀
•弹簧、弹簧衬盘、
•卡块、卡簧和转阀
•机构。
§4-2 换气机构
• 阀面锥角——气阀锥面与底面的夹角。锥角大，对中好，
密封好，但磨损严重；反之亦反。
• 阀线——气阀阀盘与阀座相接触的很窄的一圈接触线。
阀线宽度应适当，过窄则密封虽好，但磨损严重，连续且位
置正确。连续、宽度、位置。
§4-2 换气机构
•气阀旋转机构
• 旋转帽式旋阀器 • 推进器式旋阀器
§4-2 换气机构
•二、气阀传动机构
•1、型式
• 机械式和液压式
•2、机械式传动机构
• 组成：顶头、顶杆和摇臂 • 气阀间隙——柴油机冷态下，
气阀关闭时阀杆顶端与摇臂之间的 间隙。目的是留有气阀受热膨胀空 间。
• 间隙↓→早开迟关，关闭不严
§4-2 换气机构
§4-1 柴油机的换气过程
•3、 气阀重叠和燃烧室扫气
• 气阀重叠角——进排气上止点前后，进排气阀同时开
启的现象。排气滞后角与进气提前角之和。
• 扫气作用： 1）使排气更干净；
•
2）降低热负荷。
• 重叠角高速机大于低速机，增压机大于非增压机。
§4-1 柴油机的换气过程
•二、二冲程柴油机的换气
过程
§4-1 柴油机的换气过程
• 一、四冲程柴油机的换气过程
§4-1 柴油机的换气过程
•1、排气过程
• 自由排气——压差 • 强制排气——推动功 • 过后排气——惯性
•2、进气过程
• 准备进气阶段——创造压差、开度条件 • 主要进气阶段——压差 • 补充进气阶段——惯性
• 循环进气量对应于气缸工作容积Vs
• 1）自由排气阶段 • 2）扫气阶段 • 3）过后排气阶段
• 2、特点
• 1）时间短； • 2）掺混严重；
§4-1 柴油机的换气过程
•三、二冲程柴油机的换气形式
•1、弯流扫气 • 1）横流扫气：扫气口与排气口位于气缸中心线
的两侧。
• 2）回流扫气：扫气口与排气口位于气缸下部同
一侧且排气口在扫气口上方。
• 中冷——增压器与柴油机进气管之间对增压空气进行冷
却，降低温度，提高空气目的的方法。
•2、增压方式
• 机械增压 • 废气涡轮增压 • 复合增压
§4-3 废气涡轮增压
•二、废气能量分析
• 废气能量E= •脉冲能E1 +定压能E2 • E= E1 + E2
第四章柴油机的换气 与增压
§4-1 柴油机的换气过程
• 换气过程——每完成一个工作循环，把废气排
出气缸，并把新鲜空气吸入气缸的工质更换的过程。
• 要求：①排气——干净——进气多
•
②进气——多——烧的油多、作功能力大；
燃烧完全，经济性好，排放性好；热负荷低。
•
③空气消耗量小，耗功少。
• 每循环的最大供油量，完全取决于各 循环的充气量。
• 柴油机的气口沿水平和垂直方向均有倾斜角以控
制气流方向。
§4-1 柴油机的换气过程
•四、时面图和时面值 • 设通路流通面积为，则在时间微元内，流
过通路的气体数量为：
G•dG=fωdfdtt
f dt—时面值
§4-1 柴油机的换气过程
•五、评定换气过程质量的参数
•1、残余废气系数
• ——换气过程结束时，气缸内残存的废气量与充入气
变形。
• 4）阀杆和阀头断裂：撞击、热应力过大。 • 5）气阀弹簧断裂：共振、材料缺陷。 • 6）阀壳裂纹：安装应力。
§4-2 换气机构
• 2、气阀间隙检查与调整： • 气阀关闭（滚轮在基圆上） • 3、气阀定时的检查与调整： • 气阀间隙正确或为零 • 4、气阀与阀座的修铰与研磨
§4-3 废气涡轮增压
缸的新鲜空气量之比。
•2、充量系数
•γr=Gr/G0
•——每以循环进入气缸的实际充气量与在进气状态下 充满气缸工作容积的理论空气量之比。
•ηV=G0/Gs＜1
V
1 T0( 1Ta
pa p0
pr) p0
§4-1 柴油机的换气过程
•3、影响充量系数（换气质量）的因素
•1）进排气道流动阻力的影响 •2）柴油机转速的影响 • n↑→流速↑→流动阻力↑→pa↓，pr↑→ Φc↓ • n↑→时面值↓ →G ↓ •3）柴油机负荷的影响 • Pe↑→气缸温度上升→Ta↑→ Φc↓ •4）气阀间隙的影响——时面值 •5）气阀定时的影响——时面值、工作紊乱
§4-1 柴油机的换气过程
•4、扫气效率、扫气系数和给气比 • 扫气效率ηs——换气过程结束后，气缸内的新鲜空气量
与气缸内总气量之比。
• 扫气系数Φs——在一个循环中通过扫气口的全部扫气
空气量与换气过程结束后留在气缸内的新鲜空气量之比。
• 给气比β——每循环通过扫气口的新鲜空气量与在进气
状态下充满气缸工作容积的理论空气量之比。
§4-2 换气机构
• 换气机构——保证柴油机按规定顺序和时刻完
成柴油机的进、排气过程的机构。
• 型式： 气阀式换气机构
•
气口式换气机构
•
气口－气阀式换气机构
• 气阀式换气机构：
•
气阀机构
•
气阀传动机构
•
凸轮及凸轮轴
§4-2 换气机构
•一、气阀机构
•1、型式
•带阀壳式
不带阀壳式
•2、组成
• （阀壳）、气阀、
• 3）半回流扫气：扫气口在排气口下方及两侧。
• 特点：扫气流动路线长（2S）、新气与废气易
掺混、死角、气流短路，换气质量差；气缸下部受
§4-1 柴油机的换气过程
•2、直流扫气
• 气口－气阀式、气口－气口式
• 特点：气流流动路线短、不易掺混，质量好；气缸下部
受热均匀；机构复杂，管理不便；易于长行程（S/D＞2.5） 和超长行程（S/D＞3）柴油机。
•3、液压式传动机构
• 开阀靠油压，关阀靠空气弹
簧
•实船
§4-2 换气机构
• 三、凸轮轴及传动机构
• 1、凸轮轴 • 2、凸轮轴的传动机构
• 1）齿轮传动机构 • 2）链传动机构
§4-2 换气机构
• 四、换气机构的常见故障和管理
• 1、气阀机构的常见故障
• 1）阀面与阀座的磨损和腐蚀：撞击、高温腐蚀。 • 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阀面与阀座的烧损：密封不好串气。 • 3）阀杆卡紧：气阀导管间隙过大、过小；对中、
•一、柴油机增压概述
•1、柴油机增压的目的
•Pe∝iD2smnpe
C
1 T0
1Ta
(
pa p0
pr) p0
• 柴油机的增压：通过提高进气压力，来增大循
环充气量，以使更多燃油能充分燃烧，提高平均指 示压力和平均有效压力，进而提高柴油机功率的一 种方法。
§4-3 废气涡轮增压
• 增压度——增压后与增压前柴油机功率之比。
•阀座、导管、气阀
•弹簧、弹簧衬盘、
•卡块、卡簧和转阀
•机构。
§4-2 换气机构
• 阀面锥角——气阀锥面与底面的夹角。锥角大，对中好，
密封好，但磨损严重；反之亦反。
• 阀线——气阀阀盘与阀座相接触的很窄的一圈接触线。
阀线宽度应适当，过窄则密封虽好，但磨损严重，连续且位
置正确。连续、宽度、位置。
§4-2 换气机构
•气阀旋转机构
• 旋转帽式旋阀器 • 推进器式旋阀器
§4-2 换气机构
•二、气阀传动机构
•1、型式
• 机械式和液压式
•2、机械式传动机构
• 组成：顶头、顶杆和摇臂 • 气阀间隙——柴油机冷态下，
气阀关闭时阀杆顶端与摇臂之间的 间隙。目的是留有气阀受热膨胀空 间。
• 间隙↓→早开迟关，关闭不严
§4-2 换气机构
§4-1 柴油机的换气过程
•3、 气阀重叠和燃烧室扫气
• 气阀重叠角——进排气上止点前后，进排气阀同时开
启的现象。排气滞后角与进气提前角之和。
• 扫气作用： 1）使排气更干净；
•
2）降低热负荷。
• 重叠角高速机大于低速机，增压机大于非增压机。
§4-1 柴油机的换气过程
•二、二冲程柴油机的换气
过程
§4-1 柴油机的换气过程
• 一、四冲程柴油机的换气过程
§4-1 柴油机的换气过程
•1、排气过程
• 自由排气——压差 • 强制排气——推动功 • 过后排气——惯性
•2、进气过程
• 准备进气阶段——创造压差、开度条件 • 主要进气阶段——压差 • 补充进气阶段——惯性
• 循环进气量对应于气缸工作容积Vs