第四章 换气和增压(精品).ppt

第四章第四章 换气与增压换气与增压4-1 柴油机换气过程 柴油机的换气过程是指排气开始到进气结束的整个气体更换过程。一、四冲程柴油机的换气过程1、自由排气阶段2、强制排气阶段3、进气过程4、气门叠开和燃 烧室扫气过程 四冲程柴油机换气过程的持续时间约400500度CA。二、二冲程柴油机的换气过程1、自由排气阶段2、强制排气和扫气 阶段3、过后排气阶段 二冲程柴油机换气过程的持续时间约120150度CA。三、时面值、角面值 在一次换气过程中，各个阶段气门或气口的通流(流通)能力是以它们所拥有的时面值来衡量的。时面值角面值 通常用角面值表示气门或气口的通流能力。对于给定柴油机，它的角面值是一个定值，其大小与转速无关。四、充气系数v 充气系数定义为：实际吸入气缸的新鲜空气质量m0与进气管状态下充满气缸工作容积Vs的空气质量ms之比。影响充气系数的因素1、进气流动阻力；2、进气过程结束时气缸内气体温度Ta；3、残余废气系数r；（r指的是：换气结束时气缸里残余废气量与新鲜空气量之比）4、柴油机配气正时。4-2 换气机构 换气机构的功能是实现对柴油机换气过程的控制。四冲程柴油机采用气门式换气机构，当前船用低速二冲程柴油机均采用气口气门式换气机构。气门式换气机构包括气门机构和气门驱动机构两部分。一、气门机构1、工作条件：承受高热负荷、交变机械负荷及撞击、高温腐蚀2、气门组件：气门机构有带阀壳和不带阀壳两种。小型柴油机使用不带阀壳的；大功率中速机和低速机使用带阀壳的。3、材料气门：耐热耐磨合金座圈：合金铸铁或耐磨合金钢导管：铁基粉末合金、灰铸铁或球墨铸铁4、提高气门工作能力的措施1）采用水冷式气门座；2）安装旋阀器；3）采用新材料、新工艺；4）气门与气门座采用不等的密封锥角。二、气门驱动机构气门驱动机构有机械式和液压式两种。新型低速柴油机均采用液压式气门驱动机构。1、机械式气门驱动机构：组成：带滚轮的挺柱D、推杆C、摇臂B1。动力来自于凸轮E。冷态时，摇臂与气门之间留有间隙气门间隙，保证热态时气门仍能完全关闭。气门间隙应合适，过小过大对柴油机都有害。2、液压式气门驱动机构：3、变排气阀关正时及升程（VEC）系统柴油机在不同工况下，进排气有不同的最佳正时。MAN B&W和Sulzer在他们的低速机上均开发了VEC系统。对改善柴油机的动力性、经济性及排放性能均三、凸轮轴及其传动机构1、凸轮轴 柴油机进排气门的启闭、喷油泵和起动空气分配器的驱动，一般都是通过凸轮进行的。为了使结构简单，通常把这些凸轮安置在同一根凸轮轴上。n小型柴油机，凸轮与凸轮轴制成整体；n较大缸径的柴油机，凸轮与凸轮轴分开制造，然后再把凸轮紧固在凸轮轴上；n大型柴油机为了制造方便，凸轮轴通常是每12缸一段，然后用刚性联轴节连接成整根凸轮轴。2、凸轮轴传动机构凸轮轴由曲轴带动，两者保持精确的相对位置。齿轮传动：传动精确链传动：布置灵活4-3废气涡轮增压 增压是提高柴油机功率的最主要途径。废气涡轮增压是利用废气能量来提高进气压力，增加进气密度，提高柴油机动力性的同时，由于利用了废气能量，柴油机经济性也随之提高。一、废气涡轮增压发展概述二、废气涡轮增压技术1、废气能量组成：四冲程等压涡轮增压柴油机的理论示功图2、废气涡轮增压的基本形式：等压增压和脉冲增压脉冲增压柴油机气缸的分组原则：同一组气缸的扫、排气时间相互不重叠或重叠很少。3、两种增压方式的比较1）排气可用能传递效率E：E=ET/（E1+E2）脉冲增压在低增压时的E 明显比等压增压的高，但随着增压度的提高，E1所占比例减小，E 差别减小。2）增压器综合效率TK=TKm 脉冲增压的TK 比等压增压的低3）增压系统的有效性指标K K=E TK 低增压时脉冲增压的K比等压增压的高，高增压时等压增压的K比脉冲增压的高。4）部分负荷时的有效性 部分负荷时脉冲增压的K比等压增压的高5）动态性能：脉冲增压的较优6）扫气性能：满负荷时两种都较满意，部分负荷时脉冲增压较好。轴流式废气涡轮增压器径流式废气涡轮增压器