《01柴油机基本的知识》.ppt

四、增压柴油机工作原理 二冲程废气涡轮增压柴油机工作原理 a-扫气口；b-排气阀；c-喷油器；d-废气涡轮；e-压气机；f-空气吸入口；g-导管；h-扫气箱；i-扫气室；j-排气管；k-空冷器 四冲程废气涡轮增压柴油机工作原理 1-排气管；2-喷嘴环；3-涡轮；4-涡轮壳；5-转子轴；6-轴承；7-扩压器；8-压气机叶轮；9-压气机壳；10-进气管 四冲程增压柴油机示功图 6350ZC型增压柴油机配气定时图 6350C型柴油机配气定时图 1.2 柴油机的热力循环 一、内燃机的理论循环 循环的定义 ——在热机中，确定质量工质所经历的过程通常称为循环 内燃机中的实际热力循环 a. 内燃机实际热力循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成的。循环中工质存在着质和量的变化，整个过程是不可逆的。 b. 在能量的转变过程中，实际循环还存在着机械摩擦、换气、散热、燃烧等一系列不可避免的损失，其物理、化学过程十分复杂，如要确切地描述在内燃机中实际进行的热力过程，在目前条件下还是非常困难的。 研究内燃机热力循环的目的 a. 热能利用的完善程度 b. 能量相互转换的效率 c. 寻找提高热量利用率的途径 d. 各种热力学循环经济性和动力性的比较 内燃机实际循环进行简化的要求 a. 在不失基本物理、化学过程特征的前提下，将内燃机的实际循环进行若干简化； b. 使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际上变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环，这种假想循环就称为“理想循环”； c. 利用假想循环能够清楚的比较说明影响内燃机热能利用完善程度的主要因素。 理想循环的简化假定 a. 工质是一种理想的完全气体，在整个循环中保持物理及化学性质不变，其状态参量的变化遵守气体状态方程pV mRT。 b. 不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下进行的。 c. 把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换，无摩擦、流动损失，工质比热容为常数。 d. 用假想的定容或定压加热来代替实际的燃烧过程，用定容放热代替实际换气带走的热量。 根据加热方式的不同，理想循环有三种形式可供分析选择： 理论循环示意图 （a）混合循环；（b）等容循环；（c）等压循环 y 图（b）为等容循环（也称奥托循环） a--c 为绝热压缩； c--z 为等容加入热量Q1； z--b 为绝热膨胀； b--a 为等容释放热量Q2。 在压缩、膨胀过程，工质状态用 表示。 压缩过程的容积变化用压缩比 表示。 膨胀过程的容积变化用后膨胀比 表示。 定容加热的压力升高，以压力升高比 表示。 对于强制点火的内燃机，其工作过程均近似于等容循环。 依等容循环方式工作的主要有汽油机、煤气机等。 等容循环的热效率 a. 等容循环的热效率只随压缩比ε与绝热指数k的变化而变化； b. 由于绝热指数k在实际循环中变化不大，因此，ηt主要随压缩比ε的增加而增加； c. 压缩比的提高在实际循环下是有一定限制的。 等容循环压缩比上限取值的限制 a. 当ε提高到超过一定限度（如ε 10～13）时，ηt的增加速率已很小，但循环的最高压力pz却增加很多，作用在活塞上的力随之加大，内燃机零件所承受的机械负荷和摩擦损失加剧。在实际内燃机中，当ε 10～13时热效率并不见得增加。 b. 依等容循环方式工作的内燃机都是压缩已经混合好了的可燃工质，为防止先燃与爆燃，实际使用的压缩比将更小。 图（c）为等压循环（也称狄赛尔循环） a--c 为绝热压缩； c--z 为定压加入热量Q1; z--b 为绝热膨胀； b--a 为等容释放热量Q2。 定压加热过程的容积变化用初膨胀比 表示，其它同等容循环。 依等压循环方式工作的有低速柴油机和空气喷射式柴油机等。 等压循环的热效率 a. ηt是随着ε、k和ρ的变化而变化的，ε和k对ηt的影响与等容循环中的情况相同。 b. ρ增大将使ηt下降，而ρ的大小标志着内燃机负荷的大小，因此，按等压循环工作的内燃机，其负荷增加将会使热效率下降。 图（a）为混合循环 a--c 为绝热压缩； c--y 为定容加入热量Q’1； y--z 为定压加热量Q’’1； z--b 为绝热膨胀； b--a 为等容释放热量Q2。 y 混合循环热效率 ηt随ε、k、ρ和λ的变化而变化，即在混合循环条件下，内燃机热效率除了与压缩比ε与绝热系数k有关外，还与其负荷及在等容和等压条件下加入热量的分配有关。 三种循环热效率的比较 等压循环中，因pz pc，所以压力升高比λ 1，代入得等压循环热效率公式： 等容循环中，因Vz Vc，所以初膨胀比ρ 1，代入得等