柴油機(jī)換氣和增壓

1、關(guān)于柴油機(jī)的換氣與增壓第一張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程 換氣過(guò)程每完成一個(gè)工作循環(huán)，把廢氣排出氣缸，并把新鮮空氣吸入氣缸的工質(zhì)更換的過(guò)程。 要求：排氣干凈進(jìn)氣多 進(jìn)氣多燒的油多、作功能力大；燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性好，排放性好；熱負(fù)荷低。 空氣消耗量小，耗功少。 每循環(huán)的最大供油量，完全取決于各循環(huán)的充氣量。第二張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程一、四沖程柴油機(jī)的換氣過(guò)程第三張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程1、排氣過(guò)程 自由排氣壓差 強(qiáng)制排氣推動(dòng)功 過(guò)后排氣慣性2、進(jìn)氣過(guò)程 準(zhǔn)備進(jìn)氣階段創(chuàng)造壓差、開(kāi)

2、度條件 主要進(jìn)氣階段壓差 補(bǔ)充進(jìn)氣階段慣性 循環(huán)進(jìn)氣量對(duì)應(yīng)于氣缸工作容積Vs第四張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程3、 氣閥重疊和燃燒室掃氣 氣閥重疊角進(jìn)排氣上止點(diǎn)前后，進(jìn)排氣閥同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象。排氣滯后角與進(jìn)氣提前角之和。 掃氣作用：1）使排氣更干凈； 2）降低熱負(fù)荷。 重疊角高速機(jī)大于低速機(jī)，增壓機(jī)大于非增壓機(jī)。第五張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程二、二沖程柴油機(jī)的換氣過(guò)程 1、換氣過(guò)程 1）自由排氣階段 2）掃氣階段 3）過(guò)后排氣階段 2、特點(diǎn) 1）時(shí)間短； 2）摻混嚴(yán)重； 3）新鮮空氣消耗量大，耗功多； 4）氣缸容積不能充

3、分利用，存在有效壓縮比。第六張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程三、二沖程柴油機(jī)的換氣形式1、彎流掃氣 1）橫流掃氣：掃氣口與排氣口位于氣缸中心線的兩側(cè)。 2）回流掃氣：掃氣口與排氣口位于氣缸下部同一側(cè)且排氣口在掃氣口上方。 3）半回流掃氣：掃氣口在排氣口下方及兩側(cè)。 特點(diǎn)：掃氣流動(dòng)路線長(zhǎng)（2S）、新氣與廢氣易摻混、死角、氣流短路，換氣質(zhì)量差；氣缸下部受熱不均易變形；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便。第七張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程2、直流掃氣 氣口氣閥式、氣口氣口式 特點(diǎn)：氣流流動(dòng)路線短、不易摻混，質(zhì)量好；氣缸下部受熱均勻；機(jī)構(gòu)復(fù)雜，管理

4、不便；易于長(zhǎng)行程（S/D2.5）和超長(zhǎng)行程（S/D3）柴油機(jī)。 柴油機(jī)的氣口沿水平和垂直方向均有傾斜角以控制氣流方向。第八張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程四、時(shí)面圖和時(shí)面值 設(shè)通路流通面積為，則在時(shí)間微元內(nèi)，流過(guò)通路的氣體數(shù)量為： dG=fdt 結(jié)構(gòu)不變，n時(shí)面值換氣質(zhì)量第九張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程五、評(píng)定換氣過(guò)程質(zhì)量的參數(shù)1、殘余廢氣系數(shù) 換氣過(guò)程結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)殘存的廢氣量與充入氣缸的新鮮空氣量之比。r=Gr/G02、充量系數(shù)每以循環(huán)進(jìn)入氣缸的實(shí)際充氣量與在進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論空氣量之比。V=G0/Gs1

5、第十張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程3、影響充量系數(shù)（換氣質(zhì)量）的因素1）進(jìn)排氣道流動(dòng)阻力的影響2）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的影響 n流速流動(dòng)阻力pa，pr c n時(shí)面值 G 3）柴油機(jī)負(fù)荷的影響 Pe氣缸溫度上升Ta c4）氣閥間隙的影響時(shí)面值5）氣閥定時(shí)的影響時(shí)面值、工作紊亂第十一張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-1 柴油機(jī)的換氣過(guò)程4、掃氣效率、掃氣系數(shù)和給氣比 掃氣效率s換氣過(guò)程結(jié)束后，氣缸內(nèi)的新鮮空氣量與氣缸內(nèi)總氣量之比。 掃氣系數(shù)s在一個(gè)循環(huán)中通過(guò)掃氣口的全部掃氣空氣量與換氣過(guò)程結(jié)束后留在氣缸內(nèi)的新鮮空氣量之比。 給氣比每循環(huán)通過(guò)掃氣口的新鮮空氣量與

6、在進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論空氣量之比。第十二張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu) 換氣機(jī)構(gòu)保證柴油機(jī)按規(guī)定順序和時(shí)刻完成柴油機(jī)的進(jìn)、排氣過(guò)程的機(jī)構(gòu)。 型式： 氣閥式換氣機(jī)構(gòu) 氣口式換氣機(jī)構(gòu) 氣口氣閥式換氣機(jī)構(gòu) 氣閥式換氣機(jī)構(gòu)： 氣閥機(jī)構(gòu) 氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 凸輪及凸輪軸 凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第十三張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)一、氣閥機(jī)構(gòu)1、型式帶閥殼式 不帶閥殼式2、組成 （閥殼）、氣閥、閥座、導(dǎo)管、氣閥彈簧、彈簧襯盤(pán)、卡塊、卡簧和轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)。實(shí)船第十四張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu) 閥面錐角氣閥錐面與底面的夾角。錐角大

7、，對(duì)中好，密封好，但磨損嚴(yán)重；反之亦反。 閥線氣閥閥盤(pán)與閥座相接觸的很窄的一圈接觸線。閥線寬度應(yīng)適當(dāng)，過(guò)窄則密封雖好，但磨損嚴(yán)重，連續(xù)且位置正確。連續(xù)、寬度、位置。第十五張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)帽式旋閥器 推進(jìn)器式旋閥器第十六張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)二、氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、型式 機(jī)械式和液壓式2、機(jī)械式傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 組成：頂頭、頂桿和搖臂 氣閥間隙柴油機(jī)冷態(tài)下，氣閥關(guān)閉時(shí)閥桿頂端與搖臂之間的間隙。目的是留有氣閥受熱膨脹空間。 間隙早開(kāi)遲關(guān)，關(guān)閉不嚴(yán) 間隙遲開(kāi)早關(guān)，開(kāi)度不足，撞擊嚴(yán)重第十七張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2

8、022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)3、液壓式傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 開(kāi)閥靠油壓，關(guān)閥靠空氣彈簧實(shí)船第十八張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)三、凸輪軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、凸輪軸2、凸輪軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2）鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第十九張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)四、換氣機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)故障和管理1、氣閥機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)故障 1）閥面與閥座的磨損和腐蝕：撞擊、高溫腐蝕。 2）閥面與閥座的燒損：密封不好串氣。 3）閥桿卡緊：氣閥導(dǎo)管間隙過(guò)大、過(guò)??；對(duì)中、變形。 4）閥桿和閥頭斷裂：撞擊、熱應(yīng)力過(guò)大。 5）氣閥彈簧斷裂：共振、材料缺陷。 6）閥殼裂紋：安裝應(yīng)力。第二十張，PPT共三十

9、九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-2 換氣機(jī)構(gòu)2、氣閥間隙檢查與調(diào)整：氣閥關(guān)閉（滾輪在基圓上）3、氣閥定時(shí)的檢查與調(diào)整：氣閥間隙正確或?yàn)榱?、氣閥與閥座的修鉸與研磨第二十一張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-3 廢氣渦輪增壓一、柴油機(jī)增壓概述1、柴油機(jī)增壓的目的PeiD2smnpe 柴油機(jī)的增壓：通過(guò)提高進(jìn)氣壓力，來(lái)增大循環(huán)充氣量，以使更多燃油能充分燃燒，提高平均指示壓力和平均有效壓力，進(jìn)而提高柴油機(jī)功率的一種方法。第二十二張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-3 廢氣渦輪增壓 增壓度增壓后與增壓前柴油機(jī)功率之比。 中冷增壓器與柴油機(jī)進(jìn)氣管之間對(duì)增壓空氣進(jìn)行冷卻，降低溫度，提高空

10、氣目的的方法。2、增壓方式 機(jī)械增壓 廢氣渦輪增壓 復(fù)合增壓第二十三張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-3 廢氣渦輪增壓二、廢氣能量分析 廢氣能量E=脈沖能E1 +定壓能E2 E= E1 + E2第二十四張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-3 廢氣渦輪增壓三、廢氣渦輪增壓的兩種基本形式 1、定壓增壓2、脈沖增壓第二十五張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-3 廢氣渦輪增壓3、兩種增壓方式比較定壓增壓脈沖增壓廢氣能量利用E2+E1E2+E1渦輪機(jī)效率高低增壓系統(tǒng)布置排氣管大，簡(jiǎn)單排氣管小，分支管理上的要求渦輪機(jī)葉片易損壞渦輪機(jī)葉片不易損壞加速性和低負(fù)荷性能差好第二十六

11、張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)一、廢氣渦輪增壓器的構(gòu)造 渦輪機(jī)廢氣渦輪：軸流式、徑流式 壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)：低、中、高、超高廢氣渦輪增壓器實(shí)例： 渦輪機(jī)：噴嘴環(huán)、工作葉輪 壓氣機(jī)：導(dǎo)風(fēng)輪、工作葉輪、擴(kuò)壓器、蝸殼 轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸：止推軸承 密封與潤(rùn)滑、冷卻裝置：平衡室第二十七張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)二、廢氣渦輪增壓器的工作原理1、離心式壓氣機(jī)的基本工作原理第三十張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-

12、4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)2、單級(jí)式渦輪機(jī)的工作原理第三十一張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)三、離心式壓氣機(jī)的工作特性及喘振機(jī)理（一）離心式壓氣機(jī)的工作特性1、壓氣機(jī)的主要參數(shù) 1）空氣流量Gk 2）增壓比k 3）壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速nk 4）壓氣機(jī)絕熱效率k2、壓氣機(jī)的通流特性與特性曲線第三十二張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)（二）壓氣機(jī)的喘振 喘振在某一轉(zhuǎn)速下，當(dāng)壓氣機(jī)流量下降到一定程度時(shí)，壓氣機(jī)工作開(kāi)始不穩(wěn)定，排出壓力波動(dòng)，并伴隨強(qiáng)烈振動(dòng)和噪音的現(xiàn)象。 喘振的機(jī)理：低流量、高背壓工作葉輪第三十三張，PPT共三十九

13、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)帶葉片式擴(kuò)壓器第三十四張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)（三）增壓器與柴油機(jī)的配合 標(biāo)定工況、低負(fù)荷工況、全工況。第三十五張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-4 廢氣渦輪增壓器與增壓系統(tǒng)（四）產(chǎn)生增壓器喘振的幾種工況 1、氣道阻塞 2、環(huán)境溫度過(guò)高 3、突增或突卸負(fù)荷 4、主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 5、脈沖增壓柴油機(jī)一缸熄火或各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均 6、氣閥關(guān)閉不嚴(yán)使工作線左移，則低負(fù)荷時(shí)喘振第三十六張，PPT共三十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4-5 增壓系統(tǒng)的維護(hù)和管理一、增壓系統(tǒng)的維護(hù)管理二、增壓系統(tǒng)的故障與應(yīng)急處理1、軸承燒損：潤(rùn)滑質(zhì)量2、增壓器強(qiáng)烈振動(dòng)：動(dòng)平衡、碰擦、軸承損壞3、增壓壓力下降：