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第二节 柴油机热力循环和工作原理section2 thermodynamic cycle working principle of D.E 一、柴油机理论循环和实际循环 二、四冲程柴油机工作原理 三、二冲程柴油机工作原理 四、二冲程柴油机换气形式 柴油机热力循环和工作原理 一、柴油机理论循环和实际循环 1.理论循环的描述 2.研究的意义： --用公式说明各参数的关系，以明确提高理论循环热效率和平均压力的有效途径。 --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。 --利于比较各热力循环的经济性和动力性。 柴油机热力循环和工作原理 3.内燃机理论循环的三种基本形式 --定容加热循环Otto，见图a。 --定压加热循环Diesel，见图b。 --混合加热循环Sabathe，见图c。 4.理论循环热效率?t的影响因素： --压缩比 ? =Va/Vc --压力升高比?=pz/pc -- 初期膨胀比?=Vz/Vc 柴油机热力循环和工作原理 柴油机热力循环和工作原理 --工质绝热指数k 结论：热效率随压缩比ε、压力升高比λ、工质绝热指数k的增加而提高,随初期膨胀比ρ的增加而降低 。 5.理论循环平均压力pt的影响因素有： --pa压缩始点压力 --ql单位工质吸入热量 --Ta压缩始点温度 -- ?t=1-(λρκ-1)/εk-1[λ-1+kλ(ρ-1)] 结论：平均压力随压缩始点压力、单位工质吸入热量、及热效率的提高和压缩始点温度的降低而增加. 柴油机热力循环和工作原理 柴油机热力循环和工作原理 6.三种理论循环热效率比较: --若最高爆发压力和吸热量相同,则定压加热循环热效率最高,混合次之; --若压缩比和吸热量相同,则定容加热循环热效率最高,混合次之. 柴油机热力循环和工作原理 实际循环比理想循环热效率低、平均压力低,是因为它存在许多不可避免的损失: 二、四冲程柴油机工作原理 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1800（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。 特别要求： 会看懂气阀正时圆图； 理解气阀重叠角和燃烧室扫气的意义； 知道增压柴油机和非增压柴油机气阀重叠角的比较。 三、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） 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1800（CA)，膨胀过程小于900（CA)，排气过程大于90小于 1800（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。 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？ 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 柴油机热力循环和工作原理 弯流与直流扫气的比较 * * 柴油机热力循环和工作原理 传热损失 时间损失 换气损失 燃烧损失 漏泄损失 工质变化 其他损失 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 220－2500（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－ 1600（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140－1600（CA) 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 柴油机热力循环和工作原理 柴油机热力循环和工作原理 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 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 柴油机热力循环和工作原理 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 各自优越性 二冲程柴油机较高 热负荷 二冲程柴油机较差 换气质量 二冲程柴油机较简单 维修保养 二冲程柴油机较均匀均匀 回转均匀性 相同尺寸和转速时，二冲程功率为四冲程1.6－1.8倍；