船舶柴油機(jī)換氣與增壓系統(tǒng)課件

第四章?lián)Q氣與增壓第四章?lián)Q氣與增壓第一節(jié)：柴油機(jī)的換氣過(guò)程第二節(jié)：換氣機(jī)構(gòu)第三節(jié)：廢氣渦輪增壓第四節(jié)：廢氣渦輪增壓器第五節(jié)：柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)第六節(jié)：增壓系統(tǒng)的維護(hù)管理及故障排除第一節(jié)柴油機(jī)的換氣過(guò)程一、氣閥與氣口的角面值和時(shí)面值

∫?dφ

=∫

?dt衡量一次換氣過(guò)程中各個(gè)階段氣口或氣閥的流通能力是看它們的時(shí)面值。角面值：它表示氣口或氣閥的流通能力，是個(gè)定值，大小與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)一節(jié)πn30角面值時(shí)面值二、四沖程柴油機(jī)換氣過(guò)程（三個(gè)階段）1）自由排氣階段2）強(qiáng)制排氣階段3）進(jìn)氣階段2.氣閥疊開(kāi)和燃燒室掃氣排氣沖程進(jìn)氣沖程自由排氣強(qiáng)制排氣亞臨界超臨界氣閥重疊氣缸壓力排氣閥開(kāi)排氣閥關(guān)排氣管內(nèi)的壓力下止點(diǎn)上止點(diǎn)1234下止點(diǎn)三、二沖程柴油機(jī)換氣過(guò)程1.二沖程機(jī)換氣特點(diǎn)：（1）用于換氣的時(shí)間遠(yuǎn)少于四沖程機(jī)。（2）是依靠進(jìn)、排氣口之間的壓差，用新鮮空氣驅(qū)趕廢氣的方式，進(jìn)、排同時(shí)進(jìn)行。（3）掃氣所需氣體壓差較大，所消耗的功及空氣耗量較大。（4）氣缸容積不能充分利用。2.二沖程柴油機(jī)的換氣過(guò)程：第一階段：自由排氣（B---R）第二階段：強(qiáng)制排氣和掃氣（R---C）第三階段：過(guò)后排氣階段（C---E）pφBDRPCE排氣口開(kāi)掃氣口開(kāi)下死點(diǎn)掃氣口關(guān)排氣口壓縮ⅠⅡⅢ膨脹四、評(píng)定換氣過(guò)程質(zhì)量的參數(shù)1.殘余廢氣系數(shù)：rr換氣過(guò)程結(jié)束時(shí)，缸內(nèi)殘余廢氣量與新鮮空氣的比值。2.充氣系數(shù)（效率）ηv換氣過(guò)程結(jié)束時(shí)充入氣缸的實(shí)際空氣量G0與在進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積Vh的理論空氣量Gh之比值。3.掃氣效率、掃氣系數(shù)、掃氣過(guò)量空氣系數(shù)

凸輪軸正時(shí)齒輪一、氣閥機(jī)構(gòu)

氣閥機(jī)構(gòu)工作條件惡劣，圖為排氣閥的燒損氣閥與閥座面的配合：三種

全接觸式外接觸式內(nèi)接觸式中速大功率柴油機(jī)排氣閥不帶閥殼式帶閥殼式二、氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)械式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)三、凸輪軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.凸輪軸：大功率四沖程柴油機(jī)凸輪軸2.凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸鏈輪曲軸鏈輪張緊輪四、換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理1.氣閥機(jī)構(gòu)的故障。（1）閥面與閥座磨損和腐蝕。（2）閥面與閥座燒損。（3）閥桿卡緊。（4）閥桿和閥頭斷裂。（5）氣閥彈簧斷裂。（6）閥殼產(chǎn)生裂紋。套管氣閥彈簧閥座2.氣閥間隙測(cè)量和調(diào)整、

氣閥間隙的作用是使柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣閥機(jī)構(gòu)受熱后有膨脹的余地。氣閥正時(shí)的檢查：一、柴油機(jī)增壓概述增壓：即提高氣缸進(jìn)氣壓力，使進(jìn)入氣缸的空氣密度增加，從而可以增加噴入氣缸的燃油量，以提高柴油機(jī)的功率。增壓的三種形式：（1）機(jī)械增壓：增壓器由柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。（2）廢氣渦輪增壓：利用柴油機(jī)排出的廢氣吹動(dòng)渦輪機(jī)，由渦輪機(jī)帶動(dòng)增壓器。（高）（3）復(fù)合增壓：既渦輪、機(jī)械增壓同時(shí)使用。（低）二、廢氣能量分析

:為廢氣總的可用能,也可看成有以下兩部分E1和E2組成。E1—廢氣由壓力Pb膨脹到PT

所發(fā)出的能，稱(chēng)為脈沖能。即：（b-4-e-b)E2—廢氣由壓力PT

膨脹到P0的能，稱(chēng)為，定壓能，（g-e-f-i-g)

1234bee??5VbiPoPTgE2E1b-e-?-i-g-4-b四沖程等壓渦輪柴油機(jī)廢氣能量三、廢氣渦輪增壓的兩種形式1.定壓渦輪增壓：特點(diǎn)：排氣支管連接到一根總管上，渦輪前排氣管壓力基本上是恒定的，只利用了廢氣的定壓能，而脈沖能基本都損失掉了。2.脈沖渦輪增壓：特點(diǎn)：排氣管經(jīng)過(guò)分組直接與渦輪相連，排氣管細(xì)而短，渦輪前的壓力是波動(dòng)的，它利用了脈沖能并能較好的利用定壓能。分組原則：3.兩種增壓方式的比較（1）廢氣能量的利用。（2）渦輪的工作性能。（3）增壓系統(tǒng)的布置。（4）管理上的要求。（5）柴油機(jī)的加速性能及低負(fù)荷性能。1.脈沖轉(zhuǎn)換增壓：排氣支管和廢氣渦輪之間設(shè)脈沖轉(zhuǎn)換器，即有效的利用脈沖能，又能使渦輪的進(jìn)氣壓力穩(wěn)定和流量連續(xù)，可提高渦輪效率。2.多脈沖增壓：是將多根排氣支管連接到一個(gè)多進(jìn)口的多脈沖轉(zhuǎn)換器上。3.單脈沖增壓：與定壓增壓相似，但氣管細(xì)且?guī)в幸鋰姽?。四、其它增壓形式一、廢氣渦輪增壓器的構(gòu)造它是由廢氣渦輪和壓氣機(jī)兩部分組成：渦輪增壓器實(shí)體解剖圖工作葉輪及安裝葉片擴(kuò)壓器葉輪組二、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2.單級(jí)軸流式渦輪機(jī)的基本工作原理：三、離心式壓氣機(jī)的工作特性及喘振機(jī)理當(dāng)壓氣機(jī)工況變化時(shí),在不同轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)的排出壓力和效率隨空氣流量的變化規(guī)律被稱(chēng)為離心式壓氣機(jī)的特性。表示這種特性的曲線叫壓氣機(jī)的特性曲線。喘振：是由于流量小于設(shè)計(jì)值很多時(shí)葉輪進(jìn)口和擴(kuò)壓器葉片內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流分離引起的震動(dòng)。空氣在工作論葉片前緣附近的流動(dòng)情況一、單獨(dú)增壓系統(tǒng)此增壓系統(tǒng)只是依靠柴油機(jī)排氣所提供的能量來(lái)工作而不設(shè)其它輔助增壓設(shè)備。電動(dòng)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)二、復(fù)合增壓系統(tǒng)1.串聯(lián)增壓器：2.串聯(lián)旁通增壓：3.并聯(lián)增壓系統(tǒng)：一、增壓系統(tǒng)的維護(hù)管理廢氣渦輪增壓器工作的主要特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，氣流流速高，渦輪工作溫度高1.增壓器的日常管理：（1）運(yùn)行中應(yīng)測(cè)量和記錄各主要運(yùn)行參數(shù)。（2）傾聽(tīng)有無(wú)異常聲響，運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)