柴油机工作原理ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模块一 柴油机基本知识,教学目标,：,1,、具有柴油机基本知识、基本工作原理的能力；,2,、具有认识柴油机总体机构的能力；,3,、具有分析柴油机性能指标、工作参数的能力。,重点,：二冲程、四冲程柴油机的工作原理及性能比较，分类、基本概念。,难点,：定时圆图、各性能指标的理解。,模块一 柴油机基本知识 教学目标：,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,进气阀一般在活塞到达上止点前打开，,下止点后延迟关闭，进气持续角,220,250,0,（,CA),自排气阀在膨胀行程末提前打开，,到上止点后关闭为止，持续约,230,160,0,（,CA),自上止点附近开始燃烧，只到活塞到,下止点前结束，压力最高升到,15MPa,，,温度最高升到,1800,自进气阀关闭开始压缩，到上止点,为止，压力增高到,3,6MPa,，温度升高,到,600,700,，持续,140,160,0,（,CA),2.,柴油机,热力循环和工作原理,四冲程柴油机工作原理进气行程压缩行程燃烧和排气行程进气阀一般,柴油机,热力循环和工作原理,柴油机热力循环和工作原理,总结：,四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要回转两转，每个工作循环中只有膨胀行程是对外做功的；,四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，而是在上、下止点前后某一时刻，开启持续角都大于,180,0,（,CA,）；,提前开启和滞后关闭都是为了排气干净并增加空气吸气量，减少排气耗功；,在上止点附近，进气阀和排气阀同时开启，叫做气阀重叠角。,柴油机,热力循环和工作原理,总结：柴油机热力循环和工作原理,柴油机,热力循环和工作原理,柴油机热力循环和工作原理,二冲程柴油机工作原理,（二冲程柴油机都采用废气涡轮增压的方法提高进气压力）,排、扫气过程,压缩和燃烧,膨胀过程,活塞下行，排气口打开，一段时间后，,进气口打开，直到活塞到,BDC,后又上行，,之后进气口先关闭，排气口再关闭。,自排气口关闭后直到上止点为压缩过程，,上止点附近燃烧完毕。,燃烧后直到活塞下行至排气阀打开,为膨胀过程。,柴油机,热力循环和工作原理,二冲程柴油机工作原理排、扫气过程压缩和燃烧膨胀过程活塞下行，,总结：,二冲程柴油机每个工作循环曲轴转一转；,进气过程在下死点附近完成，压缩行程小于,180,0,（,CA),，膨胀过程小于,90,0,（,CA),，排气过程大于,90,小于,180,0,（,CA),；,进气过程包含在排气过程中，进气的同时还可帮助排气，此称为扫气。,柴油机,热力循环和工作原理,总结：柴油机热力循环和工作原理,特别要求：,一定要理解为什么二冲程柴油机一个工作循环，曲轴转一转；,会分析二冲程柴油机的定时圆图；,思考二冲程柴油机的压缩比与四冲程柴油机有何不同？,柴油机,热力循环和工作原理,特别要求：柴油机热力循环和工作原理,柴油机,热力循环和工作原理,柴油机热力循环和工作原理,二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较,功率比较,相同尺寸和转速时，二冲程功率为四冲程,1.6,1.8,倍；,回转均匀性,二冲程柴油机较均匀均匀,维修保养,二冲程柴油机较简单,换气质量,二冲程柴油机较差,热负荷,二冲程柴油机较高,各自优越性,提高功率方面，二冲程机优越；,提高强化程度方面，四冲程机优越,柴油机,热力循环和工作原理,二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较功率比较相同尺寸和转速时，二,增压柴油机的基本工作原理,1概念：,在气缸容积不变的情况下，通过提高进气压力来提高柴油机功率的方法。,2增压方式：（按增压器所利用能量不同）,（,1,）机械增压（,2,）废气涡轮增压,（,3,）复合增压,3,增压压力分类,（,1,）低增压,P,K,0.17MPa,(2),中增压,0.17,MPa,P,K,0.25MPa,（,3,）,高增压,0.25,MPa,P,K,0.35MPa,（,4,）,超高增压,P,K,0.35MPa,增压柴油机的基本工作原理1概念：在气缸容积不变的情况下，,二冲程柴油机的换气形式,换气形式,特点,简单横流扫气,进排气口为与气缸中心线的两侧,回流式扫气,进排气口在气缸下部同一侧且排气口在进气口的上方,半回流扫气,进气口布置在排气口的下方及两侧，气流在气缸内兼有横流与回流的特点,直流式扫气,气缸下部均布一圈进气口，在气缸盖上有排气阀,柴油机,热力循环和工作原理,二冲程柴油机的换气形式换气形式特点简单横流扫气进排气口为与气,二冲程柴油机的扫气,二冲程柴油机的扫气,弯流与直流扫气的比较,弯流扫气,直流扫气,换气质量,弯流换气质量差,直流换气质量好,气缸受热,受热不均匀，易产生变形,受热均匀，不易变形,可维修性,结构简单，维修方便,结构复杂，维修较困难,柴油机,热力循环和工作原理,弯流与直流扫气的比较弯流扫气直流扫气换气质量弯流换气质量差直,单元四 拓展性理论知识,一、柴油机的性能指标和工作参数,（,一）、动力性和经济性指标,柴油机的主要性能指标包括动力性和经济性两个方面的指标。动力性和经济性指标又可以分成指示指标和有效指标两类。,指示指标,有效指标,动力性,p,i,平均指示压力,p,e,平均有效压力,N,i,指示功率,N,e,有效功率,经济性,i,指示热效率,e,有效热效率,g,i,指示燃油消耗率,g,e,有效燃油消耗率,单元四 拓展性理论知识一、柴油机的性能指标和工作参数指示指,1,指示指标：是以缸内工质对活塞所作的功为基础的指标,，,表征气缸内部工作情况,，,其优劣取决于气缸内部实际工作循环进行的完善程度,（包括不完全燃烧、燃烧延迟、气体泄漏、气缸壁传热损失等）。,2,有效指标：是以在柴油机输出轴上所得到的有效功为基础的指标，它扣除了柴油机内的一切损失，其优劣取决于工作循环进行的完善程度外，还得取决于机械损失的大小。,1指示指标：是以缸内工质对活塞所作的功为基础的指标，表征气,(,二,),、指示指标,1,平均指示压力,p,i,平均指示压力,p,i,：,是一个假想的作用在活塞上的数值不变的压力，它推动活塞一个行程所作的功与一个工作循环的指示功,L,i,相等,。即：,（,N,m,或,J,）,式中：,p,i,平均指示压力，,Pa,；,F,活塞面积，,m,2,；,S,活塞行程，,m,；,V,S,气缸工作容积，,m,3,。,(二)、指示指标1平均指示压力pi,因此平均指示压力,p,i,是,单位气缸工作容积每一工作循环的指示功,。,它的数值与气缸工作容积的大小无关,。因此可以用,p,i,来比较不同气缸尺寸和不同类型的柴油机的做功能力,强化程度。,p,i,值大，表明其单位气缸工作容积的做功能力大，柴油机气缸工作容积利用程度大,。,喷入的燃油量相同时，,p,i,值大表明其工作循环进行得比较完善,。所以,p,i,是评定柴油机工作循环动力性的重要指标。,因此平均指示压力pi是单位气缸工作容积每一工作循环的指示功。,影响,p,i,值的因素：（,1,）负荷即循环的供油量。（,2,）缸内工质混合的完善程度（,3,）过量空气系数（,4,）换气质量（,5,）燃烧质量,增压机,p,i,非增压机；四冲程机,p,i,二冲程机；直流,p,i,弯流,2,指示功率,N,i,指示功率是指气缸内的工质在单位时间内所作的指示功。,影响pi值的因素：（1）负荷即循环的供油量。（2）缸内工质,3,指示热效率,i,和指示油耗率,g,i,式中：,3600,一千瓦小时相当的热量，,kJ/,（,kW,h),；,G,f,柴油机每小时油耗量，,kg/h,；,H,u,所用燃料,低热值,N,i,指示功率，,kW,。,3指示热效率i和指示油耗率gi式中：3600一千瓦,(,三,),、有效指标,1,有效功率,N,e,和机械效率,m,（,1,）,曲轴输出端传出的功率称为有效功率，用,N,e,表示，,N,e,=N,i,-N,m,。,（,2,）,机械损失功率,N,m,：,包括：,摩擦损失,。主要是活塞、活塞环与缸套间的摩擦损失，约占全部摩擦损失,55,65,。,拖动,损失,。,泵气损失功率,。,非增压四冲程,柴油机。,(三)、有效指标1有效功率Ne和机械效率m,（,3,）机械效率,m,：,机械效率,m,是,有效功率,N,e,与指示功率,N,i,，,之比值,，即：,影响机械效率,m,的因素：,负荷：当转速不变，机械效率随负荷增加而增加,。空载运行时，,m,=0,。,转速：当负荷（,p,i,）,不变，机械效率随转速提高而降低,。滑油温度与冷却水温度：应适当，过高或过低均会使,m,降低,m,。,（3）机械效率m：机械效率m是有效功率Ne与指示功率Ni,2,平均有效压力,p,e,平均有效压力,p,e,是,柴油机在每一工作循环每单位气缸工作容积所作的有效功,。,p,e,值大，表明其单位气缸工作容积的做功能力大，柴油机气缸工作容积利用程度大,。,3,有效燃油消耗率,g,e,和有效热效率,e,有效油耗率是指每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油量。单位是,kg/,（,kW,h,）。,即,2平均有效压力pe 平均有效压力pe是柴油机在每一工作循,式中：,G,f,柴油机每小时油耗量，,kg/h,；,N,e,柴油机有效功率，,kW,。,有效热效率,e,是指曲轴有效功与所消耗的热量之比，即：,式中：Gf柴油机每小时油耗量，kg/h；N,二、其它常用参数,1,最高爆发压力,p,z,：,燃烧过程中气缸内工质的最高压力。表示,柴油机零件所承受的机械负荷,的大小。,最高爆发压力,p,z,对柴油机结构性能的影响：,（1）,p,z,增大使柴油机结构尺寸增大，柴油机笨重。,（2）,p,z,增大使,各受力部件的应力和变形，会造成疲劳破坏、使磨损和振动和噪音增大。,（,3）,p,z,增大会,破坏润滑油膜，加剧活塞环与缸套、轴颈与轴瓦等的磨损，使寿命下降；,（4,）,p,z,增大会,提高最高爆发压力,p,z,，,可提高柴油机的热效率，降低燃油消耗。,二、其它常用参数1最高爆发压力pz：燃烧过程中气缸内工质的,2,排气温度：一般用排气温度来衡量热负荷的高低。,3,活塞平均速度,V,m,V,m,=n.S/30,。,V,m,增加,N,e,增加，但零件的机械负荷和热负荷同时增加，机件磨损增加。,4,行程缸径比,S/D。5,强化系数,p,e,V,m,。,6,压缩比。7.比重量。8.单位体积功率。,2排气温度：一般用排气温度来衡量热负荷的高低。3活塞平,柴油机的热力循环,一、柴油机理论循环和实际循环,1,、柴油机的理论循环,基于工程热力学的基本理论把实际过程加以抽象和简化，将其概括成由几个基本热力过程所组成的循环叫理论循环或理想循环。,基本上为混合加热循环。,为了使柴油机工作循环,进行更加完善，现代高增,压柴油机有向定压加热循,环发展的趋势。,柴油机的热力循环一、柴油机理论循环和实际循环,通过研究理论循环可以：,（,1,）用简单的公式说明循环中各基本热力参数的关系，以明确提高理论循环热效率和平均有效压力的有效途径；,（,2,）确定循环热效率的理论极限，以判断柴油机循环的完善程度；,（,3,）有利于比较各种热力循环的经济性和动力性。,通过研究理论循环可以：,2,、柴油机的实际循环,工质是实际混合气，以燃烧加热和排气放热，并计及各种热力损失的实际工作循环。,特点（与理论循环的差异）,（,1,）工质为混合气体,（,2,）存在着不可避免的损失,气缸壁的传热损失,换气损失（膨胀损失功泵气功）,燃烧损失（后燃和不完全燃烧引起的损失）,漏泄损失（活塞环处的泄漏无法避免）,其他损失（工质的涡动损失、活塞运动速度与燃烧速度不相配合而偏离定容、定压加热过程的时间损失等。）,2、柴油机的实际循环,