船舶柴油机的工作原理
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船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机是一种内燃机,主要用于推动船只的动力装置。
它是通过将柴油燃料与空气混合并在高温高压条件下燃烧,将化学能转化为机械能来实现推动船只的目的。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 压缩冲程(压缩行程):当活塞下行时,柴油机的气缸内的空气被压缩,使气缸内的压力和温度升高。
这一过程是通过曲轴的旋转来完成的。
在压缩冲程中,气缸内的空气逐渐被压缩,使其体积减小,压力和温度逐渐升高。
2. 燃油喷射:在压缩冲程结束时,燃油喷射系统将精确计量的柴油燃料喷入气缸内。
燃油喷射系统通常由高压燃油泵、喷油嘴和喷油控制器组成。
喷油嘴会将燃油以高压喷入气缸内,形成一个可燃的燃料雾化云。
3. 燃烧冲程:当燃油喷射到气缸内时,它会与高温高压的空气混合,形成一个可燃的混合气体。
然后,喷油控制器会引发火花,点燃混合气体,从而引发燃烧反应。
燃烧过程中,燃料的能量被释放,高温高压的气体推动活塞向下运动,产生机械能。
4. 排气冲程:在燃烧冲程结束后,活塞开始向上运动,将燃烧产生的废气排出气缸。
废气通过排气门进入排气管,并被排出船舶外部。
5. 重复循环:完成一次工作循环后,曲轴再次旋转,活塞再次进行压缩冲程,开始下一个工作循环。
船舶柴油机通常采用四冲程循环,即压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程。
船舶柴油机的工作原理可以总结为压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程四个过程,通过这些过程将化学能转化为机械能,推动船只前进。
船舶柴油机具有高效率、高可靠性和较低的燃料消耗等优点,因此被广泛应用于船舶工业。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶主要的动力装置,它通过将燃料燃烧产生的热能转化为机械能,推动船舶前进。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、燃油供给系统船舶柴油机的燃油供给系统主要包括燃油箱、燃油过滤器、燃油泵、喷油器等。
燃油从燃油箱经过过滤器过滤后,由燃油泵提供给喷油器。
喷油器通过喷油嘴将燃油雾化并喷入燃烧室,与压缩空气混合后燃烧。
二、压缩系统船舶柴油机的压缩系统主要由气缸、活塞、气门等组成。
活塞在气缸内上下运动,通过连杆与曲轴相连,将往复运动转化为旋转运动。
气缸内的压缩空气通过气门进入燃烧室,与喷入的燃油混合后形成可燃气体。
三、燃烧系统船舶柴油机的燃烧系统主要由燃烧室、喷油器、点火系统等组成。
喷油器将燃油雾化并喷入燃烧室,与压缩空气混合后形成可燃气体。
点火系统通过火花塞点火将可燃气体点燃,产生高温高压气体。
燃烧产生的热能将活塞推动向下运动,带动曲轴旋转。
四、排气系统船舶柴油机的排气系统主要由排气阀、排气管等组成。
在燃烧过程中,燃烧产生的废气经排气阀排出,通过排气管排放到大气中。
排气系统的设计应保证废气排放顺畅,减少排放的噪音和污染物。
五、冷却系统船舶柴油机的冷却系统主要由水泵、散热器等组成。
水泵将冷却水循环供给给柴油机的冷却通道,吸收燃烧产生的热量,通过散热器散发到外部空气中,保持柴油机的工作温度在适宜范围内。
六、润滑系统船舶柴油机的润滑系统主要由机油泵、机油滤清器、润滑油冷却器等组成。
机油泵将机油供给到各个润滑部位,减少磨擦和磨损。
机油滤清器过滤机油中的杂质,保持机油的清洁。
润滑油冷却器通过散热将机油的温度控制在适宜范围内。
综上所述,船舶柴油机的工作原理是通过燃油供给系统提供燃料,压缩系统将空气压缩,燃烧系统将燃料和压缩空气混合并点燃,排气系统排放废气,冷却系统和润滑系统保持柴油机的工作温度和润滑状态。
这些系统协同工作,将燃料的化学能转化为机械能,推动船舶前进。
船舶柴油机具有结构简单、功率大、燃油经济等特点,被广泛应用于各类船舶。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶主要的动力装置,它利用柴油燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动,从而驱动船舶前进。
以下是船舶柴油机的工作原理的详细介绍。
1. 原理概述船舶柴油机采用内燃机工作原理,即通过燃烧柴油燃料来产生高温高压气体,从而驱动活塞运动,完成能量转换。
具体来说,船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
2. 进气过程船舶柴油机的进气过程是指空气通过进气道进入气缸内的过程。
进气道通常通过进气阀门控制,进气阀门开启时,活塞下行,气缸内形成负压,外界空气通过进气道进入气缸内。
进气道通常设置有空气滤清器,以防止灰尘和杂质进入气缸。
3. 压缩过程进气过程完成后,进气阀门关闭,活塞开始上行,将进入气缸内的空气进行压缩。
在压缩过程中,柴油燃料被喷射到气缸内,形成可燃气体。
柴油燃料通常通过喷油器喷射到气缸内,喷油器的喷油量和喷油时机由控制系统控制。
4. 燃烧过程当活塞上行到达顶点时,柴油燃料已经被压缩到一定的温度和压力,此时喷油器喷出的燃料会被点火器点燃。
点火器通常采用高压电弧点火或压燃式点火。
点燃后的燃料迅速燃烧,产生高温高压气体,推动活塞下行。
燃烧产生的高温高压气体将推动曲轴转动,从而输出动力。
5. 排气过程当活塞下行到达底点时,排气阀门开启,燃烧产生的废气通过排气道排出气缸。
排气道通常设置有消声器,以降低排气噪音。
排气过程完成后,活塞开始上行,进入下一个工作循环。
6. 控制系统船舶柴油机的工作原理离不开控制系统的支持。
控制系统通常包括喷油系统、点火系统和进气系统等。
喷油系统负责控制喷油量和喷油时机,点火系统负责点燃燃料,进气系统负责控制进气阀门的开闭。
这些系统通过传感器和控制器的协调工作,确保柴油机的正常运行。
总结:船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在进气过程中,空气通过进气道进入气缸;在压缩过程中,柴油燃料被喷射到气缸内进行压缩;在燃烧过程中,燃料被点火器点燃,产生高温高压气体推动活塞运动;在排气过程中,废气通过排气道排出气缸。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是一种常用于动力船舶的内燃机。
它通过燃烧柴油燃料来产生能量,驱动船舶前进。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 燃油系统船舶柴油机的燃油系统包括燃油箱、燃油过滤器、燃油泵和喷油器。
燃油从燃油箱经过过滤器进入燃油泵,燃油泵将燃油加压后送入喷油器。
喷油器根据发动机的工作状态和负荷要求,将燃油雾化并喷入燃烧室,与空气混合后形成可燃气体。
2. 压缩系统船舶柴油机的压缩系统由气缸、活塞和曲轴组成。
活塞在气缸内上下运动,通过曲轴的转动将活塞的往复运动转化为旋转运动。
在活塞上升的过程中,气缸内的空气被压缩,使其温度升高。
3. 点火系统船舶柴油机使用压燃燃料,因此需要点火系统来引燃混合气体。
点火系统由点火塞、点火线圈和点火控制装置组成。
点火控制装置根据活塞位置和曲轴转速来控制点火塞的点火时机,点火线圈将电能转换为高压电流,通过点火塞产生火花点燃燃料。
4. 燃烧过程当活塞下降到最低点时,喷油器喷入的燃料被点火塞点燃。
燃料的燃烧产生的高温高压气体推动活塞向上运动,同时驱动曲轴旋转。
燃烧过程中产生的高温高压气体通过曲轴传递给其他气缸,推动其他活塞运动,从而产生连续的动力。
5. 排气系统燃烧过程产生的废气通过排气门排出。
排气门位于气缸顶部,当活塞上升到一定位置时,排气门打开,废气被排出到船舶外部。
排气系统还包括排气管和消声器,用于减少排气噪音和排放废气。
6. 冷却系统船舶柴油机的冷却系统用于控制发动机的温度,防止过热。
冷却系统由水泵、散热器和水箱组成。
水泵将冷却液循环引入发动机,吸收发动机产生的热量,然后经过散热器散发到空气中,降低发动机的温度。
7. 润滑系统船舶柴油机的润滑系统用于减少发动机零件之间的摩擦,延长发动机的使用寿命。
润滑系统由油泵、滤油器和油冷却器组成。
油泵将润滑油送入发动机各个部件的摩擦表面,形成一层润滑膜,减少摩擦和磨损。
船舶柴油机的工作原理可以总结为:燃油系统将燃油加压后喷入燃烧室,压缩系统将空气压缩并提高温度,点火系统点燃混合气体,燃烧过程产生的高温高压气体推动活塞运动,排气系统排出废气,冷却系统控制发动机温度,润滑系统减少摩擦。
船舶柴油机的工作原理引言概述:船舶柴油机是船舶主要动力装置之一,其工作原理是通过内燃机的方式将柴油燃烧产生的能量转化为机械能,驱动船舶前进。
了解船舶柴油机的工作原理对于船舶的运行和维护至关重要。
一、燃油供给系统1.1 燃油储存:船舶柴油机通常使用柴油作为燃料,燃油需要存储在燃油舱内,并通过管道输送至燃油供给系统。
1.2 燃油过滤:燃油在进入燃油供给系统之前需要经过过滤器进行过滤,以去除杂质和保护喷油嘴。
1.3 燃油喷射:燃油通过高压泵喷射到气缸内,与空气混合后被点燃,产生爆炸推动活塞运动。
二、气缸工作过程2.1 吸气阶段:活塞下行时,气缸内形成负压,进气门打开,外部空气进入气缸。
2.2 压缩阶段:进气门关闭,活塞上行,将空气压缩至高压,使空气温度升高。
2.3 爆燃推动:在活塞达到顶点时,喷油嘴喷射燃油,与高温高压空气混合爆炸,推动活塞下行,从而驱动曲轴旋转。
三、曲轴传动系统3.1 曲轴结构:曲轴是船舶柴油机的关键部件,将活塞运动转化为旋转运动,驱动船舶前进。
3.2 连杆机构:连杆将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动,使发动机顺利运转。
3.3 曲轴平衡:曲轴需要平衡各个活塞的运动,减少振动和噪音,确保发动机稳定运行。
四、冷却系统4.1 冷却介质:船舶柴油机需要通过冷却系统将发动机产生的热量散发,通常使用海水或者循环水作为冷却介质。
4.2 散热方式:冷却系统通过水泵将冷却介质循环流动,将发动机散热片散热,保持发动机工作温度。
4.3 温度控制:冷却系统需要根据发动机工作状态和环境温度进行调节,确保发动机在适宜的温度范围内运行。
五、排气系统5.1 排气阀门:船舶柴油机在燃烧完燃料后需要将废气排出,排气阀门负责控制废气的排放。
5.2 排气管道:废气通过排气管道排出船舶,通常需要经过消声器减少噪音。
5.3 排气处理:排气中可能含有有害物质,需要经过处理设备净化后排放,以保护环境。
总结:船舶柴油机的工作原理是一个复杂的系统工程,包括燃油供给、气缸工作过程、曲轴传动、冷却系统和排气系统等多个部份的协同作用。
船舶柴油机的工作原理引言概述:船舶柴油机是船舶动力系统的核心,其工作原理对于船舶的运行和性能至关重要。
本文将从五个大点来阐述船舶柴油机的工作原理,包括燃料供给系统、空气供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
正文内容:一、燃料供给系统1.1 燃料储存:船舶柴油机通常使用燃油箱来储存燃料,燃油箱要具备一定的密封性和防爆性能。
1.2 燃料过滤:在进入柴油机之前,燃料需要经过过滤器进行过滤,以去除杂质和水分,保证燃料的纯净度。
1.3 燃油喷射:燃料经过高压燃油泵进入喷油器,喷油器通过控制喷油嘴的开闭来实现燃料的喷射。
二、空气供给系统2.1 进气道:船舶柴油机通过进气道吸入空气,进气道需要具备一定的过滤和降噪功能。
2.2 进气增压:为了提高柴油机的功率和效率,船舶柴油机通常采用增压器来增加进气压力。
2.3 进气冷却:为了提高燃烧效率,船舶柴油机通常采用进气冷却器来降低进气温度。
三、压缩系统3.1 活塞运动:柴油机通过活塞的上下运动来实现气缸内空气的压缩。
3.2 气缸密封:为了保证压缩过程的效果,柴油机需要具备良好的气缸密封性能,通常采用活塞环温和缸套来实现。
3.3 压缩比:压缩比是柴油机性能的重要参数,通过调整活塞上下止点来控制压缩比。
四、燃烧系统4.1 点火:柴油机采用压燃燃烧方式,燃料喷入气缸后,通过高压燃气的压力和温度来点燃。
4.2 燃烧过程:燃料在气缸内燃烧时,会产生高温高压的燃烧气体,推动活塞向下运动,从而转化为机械能。
4.3 燃烧效率:燃烧效率是柴油机的重要指标,受燃料的质量和喷射参数等因素的影响。
五、排气系统5.1 排气门:柴油机通过排气门将燃烧后的废气排出气缸,为下一次循环做准备。
5.2 排气管道:排气管道需要具备一定的阻尼和降噪功能,以减少废气对环境的污染。
5.3 废气处理:船舶柴油机通常采用废气处理装置,如催化转化器、颗粒捕集器等,以减少废气对环境的影响。
总结:船舶柴油机的工作原理涉及燃料供给系统、空气供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统五个大点。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是一种常见的动力装置,用于驱动船舶进行推进。
它是一种内燃机,利用柴油燃料进行燃烧,产生高温高压气体,通过活塞运动将热能转化为机械能。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 空气进气船舶柴油机的工作原理首先涉及空气进气。
柴油机通过进气道将空气引入气缸内。
空气进气通常通过一个过滤器进行清洁,以防止灰尘和杂质进入气缸。
2. 压缩进入气缸的空气会被活塞向上压缩。
在压缩过程中,活塞向上运动,将空气压缩到非常高的压力和温度。
这个过程中,柴油机的压缩比决定了最终压缩的程度。
3. 燃烧当活塞达到最高点时,柴油燃料通过喷油器喷入气缸。
柴油燃料与高温高压空气混合,形成可燃混合物。
然后,喷油器中的喷嘴会将柴油燃料雾化,使其更容易点燃。
4. 点火当柴油燃料与空气混合物达到适当的浓度时,点火系统会引起点火,将混合物点燃。
点火可以通过电火花塞或者压燃式点火实现。
点燃后,可燃混合物会迅速燃烧,产生高温高压的燃烧气体。
5. 膨胀燃烧气体的高温高压会推动活塞向下运动。
这个过程称为膨胀。
活塞向下运动时,曲轴连杆机构将线性运动转化为旋转运动,并通过传动系统将动力传递给船舶的推进装置。
6. 排气当活塞到达最低点时,废气通过排气门排出气缸。
排气门会打开,将废气排到船舶的排气系统中。
然后,排气门关闭,准备进行下一个工作循环。
以上就是船舶柴油机的工作原理。
通过循环的压缩、燃烧、膨胀和排气过程,柴油机能够将燃料的化学能转化为机械能,从而驱动船舶进行推进。
船舶柴油机通常具有高效率、高扭矩和较低的燃油消耗,因此在船舶行业中得到广泛应用。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶主要的动力装置,它通过将燃油燃烧产生的能量转化为机械能,驱动船舶前进。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、柴油机的基本组成船舶柴油机由气缸、活塞、曲轴、燃油系统、进气系统、排气系统、润滑系统和冷却系统等组成。
1. 气缸和活塞:船舶柴油机通常由多个气缸组成,每个气缸内安装一个活塞。
活塞在气缸内做往复运动,将燃油燃烧产生的能量转化为机械能。
2. 曲轴:曲轴连接活塞和推动轴,将活塞的往复运动转化为旋转运动,驱动船舶前进。
3. 燃油系统:燃油系统负责将燃油供给到气缸中进行燃烧。
燃油系统包括燃油箱、燃油滤清器、燃油泵和喷油器等。
4. 进气系统:进气系统负责将空气引入气缸,与燃油混合后进行燃烧。
进气系统包括进气管道、进气滤清器和增压器等。
5. 排气系统:排气系统负责将燃烧后的废气排出船舶。
排气系统包括排气管道和排气涡轮增压器等。
6. 润滑系统:润滑系统负责给机械部件提供润滑油,减少摩擦和磨损。
润滑系统包括润滑油箱、润滑油泵和润滑油滤清器等。
7. 冷却系统:冷却系统负责保持柴油机的工作温度。
冷却系统包括冷却水箱、水泵和散热器等。
二、柴油机的工作过程船舶柴油机的工作过程可以分为四个循环:进气循环、压缩循环、燃烧循环和排气循环。
1. 进气循环:在进气循环中,活塞下行,气缸内的空气通过进气门进入气缸。
进气门在活塞下行过程中打开,然后在活塞上行过程中关闭。
2. 压缩循环:在压缩循环中,活塞上行,将进入气缸的空气压缩。
压缩过程使空气的温度和压力升高。
3. 燃烧循环:在燃烧循环中,活塞上行到达顶点时,喷油器向气缸内喷入燃油。
燃油与高温高压的空气混合并燃烧,产生高温高压的燃烧气体,推动活塞下行。
4. 排气循环:在排气循环中,活塞下行,将燃烧后的废气排出气缸。
排气门在活塞下行过程中打开,然后在活塞上行过程中关闭。
三、柴油机的工作原理船舶柴油机的工作原理可以概括为燃油的燃烧过程。
具体工作原理如下:1. 进气过程:在进气循环中,进气门打开,活塞下行,气缸内的空气通过进气门进入气缸。
船舶柴油机的工作原理引言概述:船舶柴油机是船舶主要的动力装置,它以柴油为燃料,通过内燃机原理将化学能转化为机械能。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理,包括燃料供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃料供给系统:1.1 燃油系统:船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油管路和燃油喷射装置组成。
燃油箱储存柴油,通过燃油泵将柴油送至燃油管路,再由喷射装置喷入燃烧室。
燃油系统需要保证燃油的供应稳定、压力适宜,以保证柴油机的正常运行。
1.2 空气供给系统:船舶柴油机的空气供给系统包括进气道、进气阀和增压器。
进气道将外部空气引入柴油机,进气阀控制空气的进出,增压器能够提高进气道中的空气压力,提高柴油机的效率。
空气供给系统需要保证足够的空气流动,以支持柴油机的燃烧过程。
1.3 冷却系统:船舶柴油机的冷却系统用于降低柴油机的温度,以保证其正常运行。
冷却系统包括水泵、散热器和冷却液。
水泵将冷却液循环输送至柴油机各个部件,散热器通过散热将冷却液中的热量散发出去。
冷却系统需要保持冷却液的循环流动,以保持柴油机的工作温度。
二、压缩系统:2.1 活塞与缸体:船舶柴油机的压缩系统由活塞和缸体组成。
活塞在缸体内往复运动,通过气门控制进入和排出缸体的气体。
活塞在上行过程中将空气压缩,增加其压力和温度。
2.2 气门系统:船舶柴油机的气门系统包括进气气门和排气气门。
进气气门控制空气的进入,排气气门控制燃烧产物的排出。
气门系统需要保证气门的开闭准确,以确保压缩系统的正常工作。
2.3 压缩比:船舶柴油机的压缩比是指活塞在下行过程中与上行过程中缸体容积的比值。
压缩比越高,压缩系统的效率越高,燃烧效果越好。
压缩比的选择需要综合考虑柴油机的功率需求和燃烧特性。
三、燃烧系统:3.1 喷油器:船舶柴油机的燃烧系统中的关键部件是喷油器。
喷油器将高压柴油喷射到燃烧室中,形成可燃混合物。
喷油器需要保证喷油的压力和喷油量准确,以保证燃烧的效果。
3.2 燃烧室:船舶柴油机的燃烧室是燃烧过程发生的地方。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶上常见的主要动力设备之一,它以柴油为燃料,通过内燃机的工作原理将燃料转化为机械能,驱动船舶前进。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 燃料供给系统船舶柴油机的燃料供给系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油器等组成。
柴油通过燃油泵从燃油箱中抽取,经过滤波和预热后,被喷油器喷射到燃烧室中。
喷油器根据发动机负荷和转速的变化,通过控制喷油器的喷油量和喷油时机来实现燃油的供应。
2. 压缩冷却系统船舶柴油机的压缩冷却系统由气缸、活塞、曲轴连杆机构等组成。
柴油机的工作循环分为四个过程:进气、压缩、燃烧和排气。
在压缩过程中,活塞向上运动,使气缸内的空气被压缩,温度和压力逐渐升高。
同时,冷却系统通过冷却水循环,将活塞和气缸的温度控制在合适的范围内,保证柴油机的正常工作。
3. 燃烧系统船舶柴油机的燃烧系统主要由喷油器和燃烧室组成。
燃油在喷油器的喷射下,形成细小的燃油颗粒,与高温高压的压缩空气混合后,发生自燃反应。
这个过程产生的高温高压气体推动活塞向下运动,驱动曲轴旋转,从而产生机械能。
4. 排气系统船舶柴油机的排气系统主要由排气管和涡轮增压器组成。
在燃烧结束后,废气通过排气管排出,同时,涡轮增压器利用废气的动能,带动空气压缩机增压,提高进气气压和密度,增加燃烧室的进气量,提高燃烧效率。
5. 冷却系统船舶柴油机的冷却系统主要由循环水泵、散热器和冷却水管路组成。
冷却系统的主要功能是将柴油机产生的热量散发出去,保持柴油机的工作温度在适宜范围内。
循环水泵将冷却水从散热器中抽取,通过冷却水管路循环流动,将热量带走。
总结:船舶柴油机的工作原理是通过燃油供给系统将柴油喷射到燃烧室中,经过压缩冷却系统的压缩、燃烧和排气过程,将燃料转化为机械能,驱动船舶前进。
燃烧系统的燃油喷射和燃烧过程,以及排气系统的废气排放和涡轮增压器的增压作用,都对柴油机的工作效率和性能起着重要的影响。
冷却系统则保证柴油机的工作温度在适宜范围内,保证柴油机的正常工作。
船用柴油机的工作原理
二冲程柴油机的工作原理
通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机,油机完成一个工作循环曲轴只转一圈,与四冲程柴油机相比,它提高了作功能力,在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。
二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同,主要差异在配气机构方面。
二冲
程柴油机没有进气阀,有的连排气阀也没有,而是在气缸下部开设扫气口及排气口;
或设扫气口与排气阀机构。
并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气
的扫气箱,利用活塞与气口的配合完成配气,从而简化了柴油机结构。
图是二冲程柴油机工作原理图。
扫气泵附设在柴油机的一侧,它的
转子由柴油机带动。
空气从泵的吸入吸入,经压缩后排出,储存在具有较大容积的
扫气箱中,并在其中保持一定的压力。
现以图说明二冲程柴油机的工作原理。
燃烧膨胀及排气冲程:
燃油在燃烧室内着火燃烧,生成高温高压燃气。
活塞在燃气的推动下,由上止点
向下运动,对外作功。
活塞下行直至排气口打开(此时曲柄在点位置,此时燃气
膨胀作功结束,气缸内大量废气靠自身高压自由排气,从排气口排人到排气管。
当气缸内压力降至接近扫气压力时(一般扫气箱中的扫气压力为0 12,下行活塞把扫气口3打开(此时曲柄在点4的位置,扫气空气进入气缸,
同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。
活塞运行到下止点,本冲程结束,但扫气
过程一直持续到下一个冲程排气口关闭(此时曲柄在点位置为止。
·4· 342 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图扫气及压缩冲程:
活塞由下止点向上移动,活塞在遮住扫气口之前,由扫气泵供给储存在扫气箱
内的空气,通过扫气口进入气缸,气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口
扫出气缸。
活塞继续上行,逐渐遮住扫气口,当扫气口完全关闭后(此时曲柄在点
位置,空气停止充人,排气还在进行,这阶段称为“过后排气阶段”。
排气口关闭时
(此时曲柄在点位置,气缸中的空气就开始被压缩。
当压缩至上止点前点时,
喷油器将燃油喷人气缸,与高温高压的空气相混合,随即在上止点附近发火,自行着
火燃烧。
本冲程结束,并与前一冲程形成一个完整的工作循环。
二冲程柴油机示功图见图,其中,为喷油始点,为活塞上止点,为
燃烧终点。
二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有一些明显优点,当然也存在本身固有的
缺点。
四冲程柴油机的工作原理
柴油机的工作是由吸气、压缩、做功和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。
活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。
现对照上面的动画了说明它的工作理原。
一. 吸气冲程
第一冲程——吸气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。
当吸气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,利用与曲轴相联的传动机构使吸气阀打开。
随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。
图中纵坐标表示气体压力P,横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S),这个图形称为示功图。
图中的压力曲线表示柴油机工作时,气缸内气体压力的变化规律。
从土中我们可以看出进气开始,由于存在残余废气,所以稍高于大气压力P0。
在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力,所以进气冲程的气体压力低于大气压力,其值为0.085~0.095MPa,在整个进气过程中,气缸内气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。
虽然此时活塞上行,但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。
压缩冲程
第二冲程——压缩。
压缩时活塞从下止点向上止点运动,这个冲程的功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功创造条件。
当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气受到压缩,随着容积的不断细小,空气的压力和温度也就不断升高,压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一般压缩终点的压力和温度为:Pc=4~8MPa,Tc=750~950K。
柴油的自燃温度约为543—563K,压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才发火,这段时间大约有0.001~0.005秒,称为发火延迟期。
因此,要在曲柄
转至上止点前10~35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,并使曲柄在上止点后5~10°时,在燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使活塞向下运动。
燃烧膨胀冲程
第三冲程——做功。
在这个冲程开始时,大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。
燃烧时放出大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,活塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连秆使曲轴转动,对外作功。
所以这一冲程又叫作功或工作冲程。
随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开时结束。
在动画中,工作冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高,最高点表示最高燃烧压力Pz,此点的压力和温度为:Pz=6~15MPa, Tz=1800~2200K
最高燃烧压力与压缩终点压力之比(Pz/Pc),称为燃烧时的压力升高比,用λ表示。
根据柴油机类型的不同,在最大功牢时λ值的范围如下:
λ=Pz/Pc=1.2~2.5。
排气冲程
第四冲程——排气。
排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。
当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废气排出气缸外。
由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲程开始时,气缸内的气体压力加比大气压力高0.025—0.035MPa,其温度Tb=1000~1200K。
为了减少排气时活塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。
排气阀一打开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上行排出去。
为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,排气阀在上止点以后才关闭。
在动画中,排气冲程曲线表示在排气过程中,缸内的气体压力几乎是不变的,但比大气压力稍高一些。
排气冲程终点的压力Pr约为0.105~
0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850~960K。
由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段时间进、排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀重叠角。
排气冲程结束之后,又开始了进气冲程,于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。
由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的,故称四冲程柴油机。
在四冲程柴油机的四个冲程中,只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功,而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。
为此在单缸柴油机上必须安装飞轮,利用飞轮的转动惯性,使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。