01柴油机工作原理幻灯片.ppt

第一章 柴油机的工作过程 第一节 柴油机的热力循环 第二节 柴油机的工作过程 第三节 柴油机的性能指标 第四节 船舶柴油机的类型和发展 第一节 柴油机的热力循环 一 柴油机概况 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。 其工作过程 表示柴油机工作原理的术语: 柴油机的基本参数结构 （ 1 ）上止点TDC （ 2 ）下止点BDC （ 3 ）行程S （ 4 ）缸径D （ 5 ）压缩室容积 V c （ 6 ）余隙高度（顶隙）（ 7 ）气缸工作容积 V s （ 8 ）气缸总容积 V a （ 9 ）压缩比 ε 二 柴油机理论循环 （1）等容加热循环（Otto循环）：由绝热压缩1-2、等容加热2-3（加入热量Q1 ）、绝热膨胀3-4和定容放热4-1（放出热量Q2 ）等过程组成。点燃式内燃机（如汽油机）按此循环工作（某些高速柴油机也近似按此循环工作）。 （2）等压加热循环（Diesel循环）： 由绝热压缩1-2、等压加热2-3（加入热量Q1 ）、绝热膨胀3-4和定容放热4-1（放出热量Q2 ）等过程组成。早期的空气喷射式柴油机按此循环工作。现代高增压柴油机有向定压加热循环发展的趋势。 （3）混合加热循环（Sabathe循环）： 是在定容加热2-3和定压加热3-4条件下加入热量Q1 ，其它同定压或定容加热循环。现代柴油机基本上都是按混合加热循环工作。 （4） 继续膨胀混合加热循环 (Atkinson)循环 ： 上述理论循环中，工质只绝热膨胀到 5点，然后定容放热(相当于排入大气)，由此必然损失部分排气能量。若使工质由Pz 一直膨胀到进气压力Pa ，即在5点以后继续绝热膨胀到6点，然后定压放热Q2(6-1)。 涡轮增压柴油机理论循环 三种理论循环热效率的比较 比较可知：等容加热循环的热效率最高，等压加热循环的热效率最低，混合加热循环的热效率位于中间区域。 现代柴油机的最高爆发压力 Pz 已经达到了相当的限度，这种限制最高爆发压力的柴油机以等压燃烧循环的工作热效率最高。所以，现代高增压柴油机有向等压加热循环发展的趋势。 ? 三 柴油机实际循环 柴油机的实际循环存在着许多不可避免的损失，使它无法达到理论循环的热效率ηt和平均压力pt 。 实际循环：工质是实际混合气，以燃烧加热和排气放热，并记及各种热力损失的实际工作循环。 引起各种损失的原因如下： ⑴工质的成分变化 ⑵工质比热的变化 ⑶工质的高温分解 ⑷工质分子数的变化 2。气缸壁的传热损失 3。换气损失 4。时间损失 5。燃烧损失 6。泄漏损失 一.四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机：柴油机工作循环的五个过程是通过进气、压缩、膨胀和排气四个行程来实现的（ 曲轴转动 720 ）。 四冲程柴油机动化演示 第一行程：进气行程，空气进入气缸时相应的活塞行程。 第二行程：压缩行程，工质在气缸内被压缩时相应的活塞行程。 第三行程：燃烧和膨胀行程，工质在气缸内燃烧膨胀时相应的活塞行程。 第四行程：排气行程，废气从气缸内排出时相应的活塞行程。 用曲柄转角表示气阀定时的圆图称为定时圆图。如图，它表示了各工作过程的次序与规律。 二.二冲程柴油机工作原理 活塞在两个行程内完成一个工作循环（ 曲轴转动 360 ）的柴油机，叫做二冲程柴油机。 二冲程柴油机的工作过程包括第一行程（压缩行程）、第二行程（膨胀冲程）和换气过程（进、排气过程）。压缩行程指活塞从下止点上行遮住排气口开始（图中点4），当活塞到达上止点时，压缩过程结束（图中的点C）。膨胀行程是指从上止点燃油发火燃烧开始到活塞下行打开排气口结束（图中的点1），z点表示缸内的最大爆发压力点，d2点表示工作循环的最高温度点，在此过程中燃气膨胀推动活塞下移向外输出有效功。换气过程是指从膨胀行程终止后开始，随着活塞的移动，活塞依次打开排气口（点1）、打开扫气口（点2）、到达下止点（点0）、关闭扫气口（点3）、关闭排气口（点4），到压缩行程开始前结束。废气排出气缸，新鲜空气进入气缸进行清扫的过程，不占有单独的行程，因而又称为“扫气过程”。 二冲程柴油机也可以用定时圆图来表示它的各项定时时刻。图为某二冲程柴油机的定时圆图。 二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较 四、二冲程柴油机的换气形式 第三节 柴油机的性能指标 柴油机的性能通常可以从动力性、经济性、运性、可靠性和耐用性等方面进行衡量，在此，我们重点分析动力性和经济