柴油机的基本知识.ppt

二、四冲程柴油机工作原理进气行程压缩行程燃烧和膨胀行程排气行程220～250℃Ａ140°～160℃Ａｔｃ=600～700℃ｐｃ=3～6MPa；ｐz=5～8MPaｔz=1400～1800℃230～260°CA第一行程——进气行程进气行程：空气进入气缸时相应的活塞行程活塞从上止点（TDC）下行，进气阀a打开。由于气缸容积不断增大，缸内的气体压力降低，由于进入气缸的新鲜空气流径进气管、进气阀时存在一定的阻力，因此进气压力线（1-2）低于大气压力线，依靠气缸内气体压力与大气压力的压差，新鲜空气经进气阀被吸入气缸。进气阀一般在活塞到达上止点（TDC）之前一定角度即提前打开（曲柄位于点1），下止点（BDC）之后一定角度延迟关闭（曲柄位于点2）。曲柄转角ψ1-2（图中阴影线所占的角度）表示进气持续角Δθi，约为220～250℃Ａ。第二行程——压缩行程压缩行程：工质在气缸内被压缩时相应的活塞行程。活塞从下止点（TDC）继续向上运动，自进气阀a关闭（点2）才开始压缩，一直到上止点（点3）为止。第一行程吸入的新气经压缩后，压力增高到3～6MPa，温度升高到600～700℃，此温度可以保证喷入气缸的雾状燃油自燃（燃油的自燃温度为210～270℃）。压缩终点的压力和温度分别用符号Pc和tc表示。在压缩过程的后期，由喷油器（C）喷入气缸的燃油与高温空气混合、加热，并自行发火燃烧。曲柄转角ψ2-3（图中阴影线所占的角度）表示压缩过程，约为140～160℃Ａ。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活塞在上止点附近，由于燃油强烈燃烧，使气缸内的气体温度和压力急剧升高压力约为5～8MPa，甚至高达15MPa，温度约为1400～1800℃或更高。此压力推动活塞下行，带动曲柄转动，从而输出机械功。燃烧时产生的最大压力称为最大爆发压力PZ，它一般出现在上止点后的某一曲柄转角位置上（一般在上止点后10－15℃Ａ）。气缸内的最高温度Tz一般出现在上止点后的某一曲柄转角位置上（一般不超过上止点后40℃Ａ）。膨胀一直到排气阀b开启时结束，膨胀终了时的气缸内的气体压力约为250～450KPa,气体温度约为600～700℃，曲柄转角ψ3-4-5（图中阴影线所占的角度）表示膨胀过程。第四行程——排气行程第四行程——排气行程：燃烧后的废气从气缸内排出时相应的活塞行程在上一行程末活塞尚在下行，排气阀b开启，废气靠气缸内外压力差经排气阀排出，废气的压力迅速下降。当活塞经下止点上行时，废气被活塞推挤出气缸，此时的排气压力略高于大气压力（约1.05至1.1大气压），且是在压力基本保持不变的情况下进行的。为了尽可能将废气排除干净，排气阀一直延迟到上止点后（点6）才关闭。曲柄转角ψ5-6（图中阴影线所占的角度）表示排气持续角Δθe，为230~260℃Ａ。结论：1．四冲程一个工作循环的五个过程是在四个行程内完成的，每个工作循环曲轴转2转（720°），凸轮轴转1转（360°）；2．四个行程中仅膨胀行程对外输出功，其余三个行程是为膨胀行程服务，都需要外界供给能量。对于单缸机，依靠飞轮储存膨胀行程的部分能量，在其余三个行程中释放来取得；对于多缸机，则可依靠正在作功的气缸和飞轮共同提供这部分能量，因此多缸机的飞轮较小。飞轮的功用：（1）缓冲柴油机力矩的周期性交变，即转速的周期性交变，使柴油机工作平稳；（2）作为储能元件；（3）转（盘）车之用；（4）标有各缸或第1缸正时刻度时，可用来检查柴油机的正时情况。气阀正时与正时圆图四冲程柴油机的进排气阀的启闭都不在上、下止点，而是在上、下止点的前后，其开启时间大于180℃Ａ，而气阀的启闭是由配气机构按一定时刻来完成的，进排气阀凸轮的线型决定了进排气阀的启闭时刻和开启持续角。1．气阀正时：进排气阀在上、下止点前后启闭的时刻（时间）或曲柄转角。2．正时圆图：用曲柄转角来表示气阀启闭时刻的圆图。定时圆图1-进气阀开；2-进气阀关；3-排气阀开；4-排气阀关；5-喷油始点；6-喷油终点进气过程：φ12=φ1+180+φ2；排气过程：φ34=φ3+180+φ4；气阀提前开启目的：减少进、排气的阻力。滞后关闭目的：增加进气时间和利用气流的流动惯性，使废气排除干净，并增加空气的吸入量，另外还可减少排气耗功。气阀正时影响四冲程柴油机的作功能力、经济性和寿命。气阀重叠角：在上止点前后进、排气阀同时开启，其所对