第四章柴油机的换气与增压解析

§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
§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： • dG=ωfdt
• 结构不变，n↑→时面值↓→换气质量↓
Gf dt
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缸的新鲜空气量之比。
§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。 • 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；气缸下部受热
§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 • 间隙↑→迟开早关，开度不足，撞击严重
§4-2 换气机构
§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
• 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
不均易变形；结构简单、管理方便。
§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。
• 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。
第四章柴油机的换气与增压解析
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§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。
•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
§4-2 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
•一、柴油机增压概述 •1、柴油机增压的目的
•Pe∝iD2smnpe
• 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
•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。 • 2）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、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。
压力和平均有效压力，进而提高柴油机功率的一种方法。
C
1 T0
1Ta
(
pa p0
§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。源自• 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 • 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； • 3）新鲜空气消耗量大，耗功多； • 4）气缸容积不能充分利用，存在有效压缩比。
§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
•
凸轮轴传动机构
§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、 •阀座、导管、气阀 •弹簧、弹簧衬盘、 •卡块、卡簧和转阀 •机构。 •实船