四冲程柴油机工作过程.doc

一、四冲程柴油机工作过程 1．四冲程柴油机工作过程 图3-2-1（d）（c）（b）（a）（a）（b） 图3-2-1 （d） （c） （b） （a） （a） （b） （c） （d） ⑴第一行程——进气行程，空气进入气缸时相应的活塞行程。见图3- 活塞从上止点下行，进气阀a打开。由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内与大气的压差（低于大气压力p0），新鲜空气经进气阀被吸入气缸。进气阀一般在活塞到达上止点前提前打开(曲柄位于点1)，下止点后延迟关闭(曲柄位于点2)。 曲轴转角φ1-2 (图中阴影线所占的角度)表示进气持续角Δθi，约为220～250°CA。 ⑵第二行程——压缩行程，工质在气缸内被压缩时相应的活塞行程。见图3- 活塞从下止点向上运动，自进气阀a关闭(点2)才开始压缩，一直到上止点(点3)为止。第一行程吸入的新气经压缩后，压力增高到3～6MPa，温度升高到600～700℃(燃油的自燃温度为210～270℃)。压缩终点的压力和温度分别用符号pc和tc表示。在压缩过程的后期由喷油器(c)喷入气缸的燃油，与高温空气混合、加热，并自行发火燃烧。曲轴转角φ2-3表示压缩过程，约为140～160° ⑶第三行程——燃烧和膨胀行程，工质在气缸内燃烧膨胀时相应的活塞行程。见图3- 活塞在上止点附近，由于燃油强烈燃烧，使气缸内的压力和温度急剧上升，压力达到5～8MPa，甚至高达15MPa以上，温度达1400～1800℃或更高。燃烧的最高压力和温度分别用符号pz和tz表示。高温高压的燃气（工质）膨胀推动活塞下行作功。由于气缸容积逐渐增大，压力下降，在上止点后某一时刻（点4）燃烧基本完成。膨胀过程一直到排气阀b开启时结束，膨胀终了时的气缸内压力pb为250～450kPa，气体温度tb为600～700℃。与进气阀相似，排气阀b是在下止点前开启(点5)的。曲轴转角φ ⑷第四行程——排气行程，废气从气缸内排出时相应的活塞行程。见图3- 在上一行程末，排气阀b开启时活塞尚在下行，废气靠气缸内外压力差经排气阀排出。当活塞由下止点上行时，废气被活塞推出气缸，此时的排气过程是在略高于大气压力(约1.05至1.1大气压)且在压力基本不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到上止点后(点6)才关闭。曲轴转角φ5-6表示排气持续角Δθe，约为230～260°CA。 进行了上述的四个行程，完成了五个工作过程，柴油机就实现了一个工作循环。当活塞继续运动时，另一个新的循环又按同样的顺序重复进行。 四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要回转两转(720℃A 图3-2-2⒉ 图3-2-2 四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上、下止点，而是在上、下止点前后某一时刻。它们的开启持续角均大于180°CA。 进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时是用距相应止点的曲轴转角(°CA)表示。用曲轴转角表示气阀定时的圆图称气阀定时圆图。如图3-2-2所示。在图中，进气阀在上止点前点1开启，在下止点后点2关闭。其与相应止点的夹角φ1、φ2分别称进气提前角、进气滞后角。排气阀在下止点前点5开启，在上止点后点6关闭，其与相应止点的夹角φ3 气阀提前开启与延后关闭是为了将废气排除干净并增加空气的吸入量，以利于燃油的燃烧，另外还可减少排气耗功。所以，气阀定时是影响四冲程柴油机作功的重要因素。 由图尚可看出，在上止点前后进气阀与排气阀同时开启着（叠开）。同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角称为气阀重叠角。在气阀叠开期间，进气管、气缸、排气管连通，此时利用废气的流动惯性，除可避免废气倒冲入进气管外，尚可抽吸新鲜空气进入气缸，并利用此压力差在将新气吸入气缸的同时将燃烧室内的废气扫出气缸，实现所谓的燃烧室扫气。此时不但可提高换气质量，还可利用进气冷却燃烧室有关部件。因而，四冲程柴油机均有一定的气阀重叠角，而且增压柴油机的气阀重叠角均大于非增压机，四冲程柴油机气阀重叠角如下表3- 表3-2-1 四冲程柴油机气阀重叠角 名 称 非 增 压 机 增 压 机 开 启 关 闭 开 启 关 闭 进气阀 上止点前15°～30° 下止点后10°～30° 上止点前40°～80° 下止点后20°～40° 排气阀 下止点前35°～45° 上止点后10°～20° 下止点前40°～55° 上止点后40°～50° 重叠角 25°～50° 80°～130°