柴油机的换气过程
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一、二冲程柴油机的换气过程可分为哪几个阶段?各阶段有何特点?答:(1)自由排气阶段(2)强制排气和扫气阶段(3)过后排气阶段,对某些直流扫气二冲程柴油机,还有(4)额外进气阶段二、分析比较脉冲增压和定压增压。
答:1)废气可用能的传递效率ηE。
脉冲增压排气可用能传递效率ηE在低增压时明显高于等压增压,但随着增压度的提高,等压增压的ηE与脉冲增压的ηE差别不断减小。
在高增压时,二者的差别就消失了。
2)涡轮增压器的综合效率ηTk。
脉冲涡轮增压器的综合效率ηTk也就比等压增压的ηTk低。
3)涡轮增压系统的有效性指标K。
当柴油机发展到高增压时,脉冲增压的ηE高于等压增压不多,由于其ηTk较低,就使得等压增压系统的K 较脉冲增压大。
低速机因此均改为等压增压。
4)部分负荷时的K值。
在部分负荷工况运转时,脉冲增压方式比等压增压方式有效。
这是一些增压度相当高的中速机仍采用脉冲增压的原因。
5)扫气性能。
柴油机在满负荷工况下运转时,两种增压方式均能很好地扫气。
在低负荷时,脉冲增压系统扫气质量仍然很好。
等压增压系统扫气质量迅速恶化,甚至出现废气倒流的现象。
因此在部分负荷工况下,等压增压方式的扫气质量比脉冲增压方式的差。
6)加载性能。
等压增压加载性能较脉冲增压差。
7)其它方面。
脉冲涡轮由于间歇进气、部分进气,其叶轮叶片容易发生较强的振动,在叶片根部产生较大的附加应力。
等压涡轮叶片振动则小得多。
为了有效地利用废气的脉冲动能,系统的布置、构造和加工等都有较严格的要求。
如要求排气管尽量短而细、光滑且弯头少。
因此脉冲增压对气口、管道的清洁程度较敏感。
脉冲增压的涡轮离排气阀(口)很近,燃气中的燃烧产物较容易污损涡轮。
所以其维护管理工作量较大。
三、新型船用柴油机为什么会采用定压涡轮增压?答:在低、中增压时,采用脉冲增压,可以更多地利用废气中的能量。
虽然在结构、管理、涡轮机效率等方面有缺点,但与其优点相比尚属次要。
而随着增压压力的提高,废气中的定压能所占比例逐渐增大,脉冲增压在废气能量利用方面的优势不复存在,而在结构、布置、涡轮机效率等方面的不足显得尤为突出。
柴油发动机的工作原理柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。
工作时,空气在气缸内被压缩而温度升高,定时喷入气缸的柴油自行着火燃烧,产生高温、高压的燃气,燃气膨胀推动活塞做功,将热能转变为机械功。
柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀做功和排气等过程组成。
这些过程可以由四冲程柴油机来实现,也可由二冲程柴油机来实现。
(一)四冲程柴油机(非增压)的基本工作原理用四个行程,曲轴调头两周顺利完成一个工作循环的柴油机表示四冲程柴油机。
工作时活塞并作往复直线运动,曲轴并作转动运动。
活塞发生改变运动方向的瞬时边线称止点(死去点),终了点处的活塞瞬时运动速度为零。
距曲轴中心最北的止点称横移点,最近的止点称VTD点。
1.进气行程活塞从横移点上行,入气阀关上。
由于活塞上行的穿刺促进作用,新鲜空气压入气缸。
为了能够压入更多的空气,入气阀通常在横移点前提前打开,在VTD点后延后停用,入气阀打开的沿袭角度约为220-250度。
2.放大行程活塞从下止点上行,进、排气阀均关闭。
上行的活塞对缸内的空气进行压缩,使其温度和压力均不断升高。
压缩终点的压力约为3-6mpa,温度约为500-700℃,在上止点(压缩终点)附近,燃油经喷油器以雾化的状态喷入燃烧室,并在高温高压空气的作用下,开始自行发火燃烧。
3.膨胀行程活塞由横移点向上运动,入、排气阀均停用。
在此行程的初期,冷却仍在稳步猛烈地展开,并使缸内的压力和温度都急剧增高,其最大值分别仅约6-9mpa,和1500-2000℃左右。
高温高压燃气膨胀推动活塞下行做功,在上止点后某一时刻,燃烧基本结束,燃气继续膨胀做功。
当活塞到达下止点前某一时刻,排气阀开启,排气过程开始。
此时,气缸内的压力约为0.2-0.5mpa,温度600-700℃。
活塞则继续下行到下止点。
4.排气行程活塞在曲轴助推下由VTD点向上运动,排气阀稳步打开着,下行的活塞将气缸内的废气私自拉扯过来。
为了同时实现充份排气和增加排气过程中所消耗的功,排气阀不但在VTD点前提前打开,而且必须在排气行程完结的横移点后才停用。
二冲程柴油机换气特点一、二冲程柴油机换气的基本概念二冲程柴油机的换气啊,就是把燃烧后的废气排出去,再把新鲜空气吸进来的这么个过程。
这可不像咱们呼吸那么简单呢。
在二冲程柴油机里,这个过程得在两个冲程里完成,也就是曲轴转一圈的时间。
这就像是在超级短的时间内要完成一件大事,是不是感觉很有挑战性呀?二、换气过程中的气流运动在换气的时候,气流可不会老老实实的。
它有好多不同的运动方式呢。
比如说直流换气,这种方式下空气就像是一群听话的小士兵,沿着特定的路线直接冲进气缸,把废气挤出去。
还有弯流换气,这就像是走迷宫一样,空气要弯弯绕绕的才能完成换气。
这两种方式各有各的优缺点哦。
直流换气呢,换气效率比较高,能让新鲜空气更充分地进入气缸,但是它的结构比较复杂,就像一个精密的仪器一样,造价也高。
弯流换气虽然结构简单、造价低,但是换气效果就没有直流换气那么好啦。
三、二冲程柴油机换气的时间特点它换气的时间超级短呀,就那么一小会儿。
这就要求整个换气系统得特别高效才行。
因为时间短,所以进气和排气的阀门得配合得非常默契,就像两个人跳双人舞一样,一个动作没做好,整个换气就会受到影响。
而且在这么短的时间内,还要保证进气量足够,废气排得干净,这对二冲程柴油机的设计和制造来说是个不小的考验呢。
四、换气与燃油燃烧的关系换气可是和燃油燃烧紧密相连的哦。
如果换气不好,新鲜空气进得不够,那燃油就不能充分燃烧。
就像你做饭的时候,火不够大,菜就煮不熟一样。
这样不仅会浪费燃油,还会让柴油机的动力不足,产生的黑烟也会更多,对环境也不好呢。
所以说,换气好,燃油燃烧得就好,柴油机就能更好地工作,动力足,还环保。
五、二冲程柴油机换气的特殊结构设计为了实现良好的换气,二冲程柴油机有一些特殊的结构。
比如说它的气口,气口的大小、形状、位置都很有讲究。
这些气口就像是换气的小窗口,要是设计得不好,那换气就会出问题。
还有扫气泵之类的部件,扫气泵就像是一个打气筒,把新鲜空气快速地送进气缸,保证有足够的新鲜空气用于换气。