柴油機(jī)的基本原理

1、第一章第一章 柴油機(jī)的基本知識(shí)柴油機(jī)的基本知識(shí)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1.1 柴油機(jī)的工作原理柴油機(jī)的工作原理1.2 柴油機(jī)的熱力循環(huán)柴油機(jī)的熱力循環(huán)1.3 柴油機(jī)的性能指標(biāo)柴油機(jī)的性能指標(biāo)1.4 柴油機(jī)的分類(lèi)和發(fā)展柴油機(jī)的分類(lèi)和發(fā)展熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理1.1 柴油機(jī)的工作原理柴油機(jī)的工作原理一、基本概念一、基本概念v 熱機(jī)、外燃機(jī)及內(nèi)燃機(jī)的定義及關(guān)系熱機(jī)、外燃機(jī)及內(nèi)燃機(jī)的定義及關(guān)系l 熱機(jī)熱機(jī)將燃料燃燒所產(chǎn)生的將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能機(jī)械能的裝置

2、的裝置化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能燃料燃燒燃料燃燒工質(zhì)加熱工質(zhì)加熱根據(jù)燃料燃燒過(guò)程所處地點(diǎn)不同，熱機(jī)又分為外燃機(jī)和內(nèi)根據(jù)燃料燃燒過(guò)程所處地點(diǎn)不同，熱機(jī)又分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩大類(lèi)。燃機(jī)兩大類(lèi)。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理l 外燃機(jī)外燃機(jī)燃料的燃燒和熱能的釋放都在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃料的燃燒和熱能的釋放都在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸外部外部發(fā)生，發(fā)生，水蒸氣水蒸氣被用來(lái)作為熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的工質(zhì)的被用來(lái)作為熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的工質(zhì)的熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)等。熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)等。l內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)部?jī)?nèi)部進(jìn)行燃燒，且發(fā)進(jìn)行燃燒，且發(fā)動(dòng)機(jī)的

3、工質(zhì)就是燃料動(dòng)機(jī)的工質(zhì)就是燃料燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物的熱機(jī)，如汽油機(jī)、柴油的熱機(jī)，如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)等。機(jī)、煤氣機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)等。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理外燃機(jī)外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)汽輪機(jī)汽輪機(jī)熱機(jī)熱機(jī)汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)煤氣機(jī)煤氣機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)a. 內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)型式很多，根據(jù)基本工作原理可分為：內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)型式很多，根據(jù)基本工作原理可分為：活塞式內(nèi)燃機(jī)活塞式內(nèi)燃機(jī)和和燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)兩大類(lèi)兩大類(lèi)活塞式內(nèi)燃機(jī)按活塞運(yùn)動(dòng)方式又可分為活塞式內(nèi)燃

4、機(jī)按活塞運(yùn)動(dòng)方式又可分為往復(fù)活塞式往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)和和旋轉(zhuǎn)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)。其中，以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的使用最為廣泛，所以常講的其中，以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的使用最為廣泛，所以常講的“內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)”系指這種形式。系指這種形式。b. 按著火方式可分為：按著火方式可分為：壓燃式內(nèi)燃機(jī)與點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)壓燃式內(nèi)燃機(jī)與點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理c. 按使用燃料的不同又可分為：按使用燃料的不同又可分為：汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)、多種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)、多種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)：轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量輕，噪音小，啟動(dòng)容易，制造成本低汽油機(jī)

5、：轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量輕，噪音小，啟動(dòng)容易，制造成本低柴油機(jī)：壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性和排放性都比汽油機(jī)好柴油機(jī)：壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性和排放性都比汽油機(jī)好汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理d. 按工作循環(huán)的沖程數(shù)分為：按工作循環(huán)的沖程數(shù)分為：四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)四沖程四沖程二沖程二沖程熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理e. 按進(jìn)氣狀態(tài)的不同可分為：按進(jìn)氣狀態(tài)的不同可分為：增壓內(nèi)燃機(jī)和非增壓（自然吸氣式）內(nèi)燃機(jī)增壓內(nèi)燃機(jī)和非增壓（自然吸氣式）內(nèi)燃機(jī)自然吸氣自然吸

6、氣增壓增壓熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理f. 按照氣缸數(shù)分為：按照氣缸數(shù)分為：?jiǎn)胃讬C(jī)和多缸機(jī)單缸機(jī)和多缸機(jī)單缸單缸多缸多缸熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理g. 按照氣缸排列方式分為：按照氣缸排列方式分為：?jiǎn)涡兄绷惺?、雙行單行直列式、雙行V型式型式直列直列V型型熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理h. 按照冷卻方式分為：水冷式內(nèi)燃機(jī)和風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式分為：水冷式內(nèi)燃機(jī)和風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用氣缸體和氣缸蓋

7、冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好。水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好。水冷水冷風(fēng)冷風(fēng)冷熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理V型發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)直列發(fā)動(dòng)機(jī)直列發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 柴油機(jī)的特性

8、柴油機(jī)的特性l 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：l 著火方式：著火方式：l 使用燃料：使用燃料：l 混合方式：混合方式：往復(fù)活塞式往復(fù)活塞式壓燃式壓燃式揮發(fā)性較差的柴油揮發(fā)性較差的柴油缸內(nèi)混合缸內(nèi)混合熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)l 經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好有效熱效率達(dá)有效熱效率達(dá)50%以上以上l 功率范圍廣功率范圍廣單機(jī)功率單機(jī)功率0.6 45600kWl 尺寸小，重量輕尺寸小，重量輕l 機(jī)動(dòng)性好機(jī)動(dòng)性好啟動(dòng)方便，加速性能好，轉(zhuǎn)速范圍寬啟動(dòng)方便，加速性能好，轉(zhuǎn)速范圍寬v 柴油機(jī)的缺點(diǎn)柴油機(jī)的缺點(diǎn)l 機(jī)身振動(dòng)，軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪聲機(jī)身振動(dòng)，軸系

9、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪聲l 工作條件惡劣，承受高溫、高壓并具有沖擊性負(fù)荷工作條件惡劣，承受高溫、高壓并具有沖擊性負(fù)荷熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 柴油機(jī)的基本組成柴油機(jī)的基本組成l 固定件固定件氣缸蓋、氣缸體、氣氣缸蓋、氣缸體、氣缸套、機(jī)身、機(jī)座、主軸承等缸套、機(jī)身、機(jī)座、主軸承等l 運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)件活塞組、連桿、曲軸活塞組、連桿、曲軸l 輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)氣閥、排氣閥、進(jìn)氣閥、排氣閥、凸輪軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等凸輪軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等l 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)燃油系統(tǒng)、冷卻系燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)箱式柴油機(jī)基本構(gòu)造箱式柴油機(jī)基本構(gòu)造熱力發(fā)動(dòng)

10、機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)Vs1. 上止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最高位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最上止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最高位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最大距離時(shí)的位置），稱(chēng)為上止點(diǎn)（大距離時(shí)的位置），稱(chēng)為上止點(diǎn)（TDC）。）。2. 下止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最低位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最下止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最低位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最小距離時(shí)的位置），稱(chēng)為下止點(diǎn)（小距離時(shí)的位置），稱(chēng)為下止點(diǎn)（BDC）。）。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理3. 曲軸轉(zhuǎn)角：曲柄繞曲軸旋轉(zhuǎn)，離開(kāi)上止點(diǎn)位置的角度，曲軸轉(zhuǎn)角：

11、曲柄繞曲軸旋轉(zhuǎn)，離開(kāi)上止點(diǎn)位置的角度，稱(chēng)為曲軸轉(zhuǎn)角，以稱(chēng)為曲軸轉(zhuǎn)角，以表示。表示。4. 缸徑：氣缸的內(nèi)徑，以缸徑：氣缸的內(nèi)徑，以D表示。表示。Vs熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理5. 曲柄半徑：從曲軸中心線至曲柄銷(xiāo)中心線的距離，以曲柄半徑：從曲軸中心線至曲柄銷(xiāo)中心線的距離，以R表示。表示。6. 連桿長(zhǎng)度：連桿大小端軸承孔中心線之間的距離，以連桿長(zhǎng)度：連桿大小端軸承孔中心線之間的距離，以L表示。表示。7. 活塞行程：活塞上下止點(diǎn)之間的距離，稱(chēng)為活塞行程，以活塞行程：活塞上下止點(diǎn)之間的距離，稱(chēng)為活塞行程，以S表示?；钊谐涕L(zhǎng)度為曲軸半徑的兩倍，即：表示?；?/p>

12、塞行程長(zhǎng)度為曲軸半徑的兩倍，即：S=2RVs熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理壓縮容積：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞上頂面與氣缸蓋底壓縮容積：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞上頂面與氣缸蓋底面之間的氣缸容積，稱(chēng)為壓縮容積，以面之間的氣缸容積，稱(chēng)為壓縮容積，以Vc表示。由于燃料表示。由于燃料在這個(gè)容積內(nèi)燃燒，所以在這個(gè)容積內(nèi)燃燒，所以Vc又稱(chēng)為燃燒室容積。又稱(chēng)為燃燒室容積。9. 工作容積：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，所掃過(guò)的空間工作容積：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，所掃過(guò)的空間容積，稱(chēng)為氣缸工作容積，以容積，稱(chēng)為氣缸工作容積，以Vs表示，也可稱(chēng)為活塞排量。表示，也可稱(chēng)為活塞排

13、量。24sVD SVs熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理10. 氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞上頂表面到氣缸氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞上頂表面到氣缸蓋下底面之間的氣缸容積，稱(chēng)為氣缸總?cè)莘e，以蓋下底面之間的氣缸容積，稱(chēng)為氣缸總?cè)莘e，以Va表示，表示，也稱(chēng)為氣缸最大容積，它等于燃燒室容積和氣缸工作容積也稱(chēng)為氣缸最大容積，它等于燃燒室容積和氣缸工作容積之和，即：之和，即：acsVVVVs熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理11. 壓縮比：氣缸總?cè)莘e與壓縮容積的比值稱(chēng)為壓縮比，也稱(chēng)壓縮比：氣缸總?cè)莘e與壓縮容積的比

14、值稱(chēng)為壓縮比，也稱(chēng)為幾何壓縮比，以為幾何壓縮比，以表示，即表示，即12. 活塞平均速度：活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度，以活塞平均速度：活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度，以Cm表示，即：表示，即：Vs30mSnC 1acsscccVVVVVVV 熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理二、四沖程柴油機(jī)工作原理二、四沖程柴油機(jī)工作原理v 示功圖的定義示功圖的定義把內(nèi)燃機(jī)在把內(nèi)燃機(jī)在1個(gè)循環(huán)中氣缸工質(zhì)狀態(tài)的變化，表示為個(gè)循環(huán)中氣缸工質(zhì)狀態(tài)的變化，表示為壓力與容積的關(guān)系圖（壓力與容積的關(guān)系圖（p-V圖）或壓力與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖）或壓力與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖（圖（p-圖）稱(chēng)

15、為示功圖。圖）稱(chēng)為示功圖。其圖形面積則為其圖形面積則為1個(gè)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)所作的功，稱(chēng)為個(gè)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)所作的功，稱(chēng)為指示功。直接反應(yīng)了內(nèi)燃機(jī)作功的大小，是評(píng)價(jià)分析內(nèi)指示功。直接反應(yīng)了內(nèi)燃機(jī)作功的大小，是評(píng)價(jià)分析內(nèi)燃機(jī)性能的主要手段。燃機(jī)性能的主要手段。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 示功圖的測(cè)量示功圖的測(cè)量l 示功圖可用機(jī)械式彈簧示功器、壓電示功器或氣電示示功圖可用機(jī)械式彈簧示功器、壓電示功器或氣電示功器測(cè)錄出來(lái)。功器測(cè)錄出來(lái)。l 目前常用壓電示功器（燃燒分析儀）測(cè)錄目前常用壓電示功器（燃燒分析儀）測(cè)錄p-圖，并可圖，并可轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成p-V圖。圖。

16、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理四沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理四沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理四沖程內(nèi)燃機(jī)的配氣定時(shí)圖四沖程內(nèi)燃機(jī)的配氣定時(shí)圖（內(nèi)圈數(shù)字非增壓內(nèi)燃機(jī)，外圈數(shù)字增壓內(nèi)燃機(jī)）（內(nèi)圈數(shù)字非增壓內(nèi)燃機(jī)，外圈數(shù)字增壓內(nèi)燃機(jī)）熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理三、二沖程柴油機(jī)工作原理三、二沖程柴油機(jī)工作原理二沖程柴油機(jī)工作原理二沖程柴油機(jī)工作原理動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理ESDZ43/82B型二

17、沖程柴油機(jī)的配氣定時(shí)圖型二沖程柴油機(jī)的配氣定時(shí)圖熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 有效壓縮比有效壓縮比e進(jìn)、排氣閥（口）全部關(guān)閉瞬時(shí)的氣缸容積與壓縮容進(jìn)、排氣閥（口）全部關(guān)閉瞬時(shí)的氣缸容積與壓縮容積之比。積之比。11ssecVV s行程失效系數(shù)；行程失效系數(shù)；s = 損失容積損失容積Vs / 氣缸工作容積氣缸工作容積熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)的比較二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)的比較優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l 提高了柴油機(jī)的作功能力提高了柴油機(jī)的作功能力l 改善了柴油機(jī)的動(dòng)力性改善了柴油機(jī)

18、的動(dòng)力性l 簡(jiǎn)化了柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：l 換氣質(zhì)量差、熱效率低換氣質(zhì)量差、熱效率低l 熱負(fù)荷較高熱負(fù)荷較高熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理四、增壓柴油機(jī)工作原理四、增壓柴油機(jī)工作原理二沖程廢氣渦輪增壓柴油機(jī)工作原理二沖程廢氣渦輪增壓柴油機(jī)工作原理a-掃氣口；掃氣口；b-排氣閥；排氣閥；c-噴油器；噴油器；d-廢氣渦輪；廢氣渦輪；e-壓氣機(jī)；壓氣機(jī)；f-空氣吸入口；空氣吸入口；g-導(dǎo)管；導(dǎo)管；h-掃氣箱；掃氣箱；i-掃氣室；掃氣室；j-排氣管；排氣管；k-空冷器空冷器熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的

19、基本原理四沖程廢氣渦輪增壓柴油機(jī)工作原理四沖程廢氣渦輪增壓柴油機(jī)工作原理1-排氣管；排氣管；2-噴嘴環(huán)；噴嘴環(huán)；3-渦輪；渦輪；4-渦輪殼；渦輪殼；5-轉(zhuǎn)子軸；轉(zhuǎn)子軸；6-軸承；軸承；7-擴(kuò)壓器；擴(kuò)壓器；8-壓氣機(jī)葉輪；壓氣機(jī)葉輪；9-壓氣機(jī)殼；壓氣機(jī)殼；10-進(jìn)氣管進(jìn)氣管熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理四沖程增壓柴油機(jī)示功圖四沖程增壓柴油機(jī)示功圖熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理6350ZC型增壓柴油機(jī)配氣定時(shí)圖型增壓柴油機(jī)配氣定時(shí)圖6350C型柴油機(jī)配氣定時(shí)圖型柴油機(jī)配氣定時(shí)圖熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一

20、章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理1.2 柴油機(jī)的熱力循環(huán)柴油機(jī)的熱力循環(huán)一、內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)一、內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)v 循環(huán)的定義循環(huán)的定義在熱機(jī)中，確定質(zhì)量工質(zhì)所經(jīng)歷的過(guò)程通常稱(chēng)為循環(huán)在熱機(jī)中，確定質(zhì)量工質(zhì)所經(jīng)歷的過(guò)程通常稱(chēng)為循環(huán)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 內(nèi)燃機(jī)中的實(shí)際熱力循環(huán)內(nèi)燃機(jī)中的實(shí)際熱力循環(huán)a. 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際熱力循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和內(nèi)燃機(jī)實(shí)際熱力循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等多個(gè)過(guò)程所組成的。循環(huán)中工質(zhì)存在著排氣等多個(gè)過(guò)程所組成的。循環(huán)中工質(zhì)存在著質(zhì)質(zhì)和和量量的的變化，整個(gè)過(guò)程是不可逆的。變化，整個(gè)過(guò)程是不可

21、逆的。b. 在能量的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，實(shí)際循環(huán)還存在著在能量的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，實(shí)際循環(huán)還存在著機(jī)械摩擦機(jī)械摩擦、換氣換氣、散熱散熱、燃燒燃燒等一系列不可避免的損失，其物理、等一系列不可避免的損失，其物理、化學(xué)過(guò)程十分復(fù)雜，如要確切地描述在內(nèi)燃機(jī)中實(shí)際進(jìn)化學(xué)過(guò)程十分復(fù)雜，如要確切地描述在內(nèi)燃機(jī)中實(shí)際進(jìn)行的熱力過(guò)程，在目前條件下還是非常困難的。行的熱力過(guò)程，在目前條件下還是非常困難的。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 研究?jī)?nèi)燃機(jī)熱力循環(huán)的目的研究?jī)?nèi)燃機(jī)熱力循環(huán)的目的a. 熱能利用的完善程度熱能利用的完善程度b. 能量相互轉(zhuǎn)換的效率能量相互轉(zhuǎn)換的效率c. 尋找提高熱

22、量利用率的途徑尋找提高熱量利用率的途徑d. 各種熱力學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的比較各種熱力學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的比較熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)進(jìn)行簡(jiǎn)化的要求內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)進(jìn)行簡(jiǎn)化的要求a. 在不失基本在不失基本物理物理、化學(xué)過(guò)程特征化學(xué)過(guò)程特征的前提下，將內(nèi)燃機(jī)的前提下，將內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)進(jìn)行若干簡(jiǎn)化；的實(shí)際循環(huán)進(jìn)行若干簡(jiǎn)化；b. 使其既近似于所討論的實(shí)際循環(huán)，而又簡(jiǎn)化了實(shí)際上使其既近似于所討論的實(shí)際循環(huán)，而又簡(jiǎn)化了實(shí)際上變化紛繁的物理、化學(xué)過(guò)程，從而提出一種便于作變化紛繁的物理、化學(xué)過(guò)程，從而提出一種便于作定量定量分析分析的假想循

23、環(huán)，這種假想循環(huán)就稱(chēng)為的假想循環(huán)，這種假想循環(huán)就稱(chēng)為“理想循環(huán)理想循環(huán)”；c. 利用假想循環(huán)能夠清楚的比較說(shuō)明影響內(nèi)燃機(jī)熱能利利用假想循環(huán)能夠清楚的比較說(shuō)明影響內(nèi)燃機(jī)熱能利用完善程度的主要因素。用完善程度的主要因素。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 理想循環(huán)的簡(jiǎn)化假定理想循環(huán)的簡(jiǎn)化假定a. 工質(zhì)是一種理想的完全氣體，在整個(gè)循環(huán)中保持物理工質(zhì)是一種理想的完全氣體，在整個(gè)循環(huán)中保持物理及化學(xué)性質(zhì)不變，其狀態(tài)參量的變化遵守氣體狀態(tài)方程及化學(xué)性質(zhì)不變，其狀態(tài)參量的變化遵守氣體狀態(tài)方程pV=mRT。b. 不考慮實(shí)際存在的工質(zhì)更換以及漏氣損失，工質(zhì)數(shù)量不考慮實(shí)際

24、存在的工質(zhì)更換以及漏氣損失，工質(zhì)數(shù)量保持不變，循環(huán)是在定量工質(zhì)下進(jìn)行的。保持不變，循環(huán)是在定量工質(zhì)下進(jìn)行的。c. 把氣缸內(nèi)工質(zhì)的壓縮和膨脹看成是完全理想的絕熱等把氣缸內(nèi)工質(zhì)的壓縮和膨脹看成是完全理想的絕熱等熵過(guò)程，工質(zhì)與外界不進(jìn)行熱交換，無(wú)摩擦、流動(dòng)損失，熵過(guò)程，工質(zhì)與外界不進(jìn)行熱交換，無(wú)摩擦、流動(dòng)損失，工質(zhì)比熱容為常數(shù)。工質(zhì)比熱容為常數(shù)。d. 用假想的定容或定壓加熱來(lái)代替實(shí)際的燃燒過(guò)程，用用假想的定容或定壓加熱來(lái)代替實(shí)際的燃燒過(guò)程，用定容放熱代替實(shí)際換氣帶走的熱量。定容放熱代替實(shí)際換氣帶走的熱量。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理根據(jù)加熱方式的不同，理

25、想循環(huán)有三種形式可供分析選擇：根據(jù)加熱方式的不同，理想循環(huán)有三種形式可供分析選擇：理論循環(huán)示意圖理論循環(huán)示意圖（a）混合循環(huán)；（）混合循環(huán)；（b）等容循環(huán)；（）等容循環(huán)；（c）等壓循環(huán)）等壓循環(huán)y熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理圖（圖（b）為等容循環(huán)（也稱(chēng)奧托循環(huán)）為等容循環(huán)（也稱(chēng)奧托循環(huán)）a-c 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮；c-z 為等容加入熱量為等容加入熱量Q1；z-b 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹；b-a 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q2。在壓縮、膨脹過(guò)程，工質(zhì)狀態(tài)用在壓縮、膨脹過(guò)程，工質(zhì)狀態(tài)用 表示。表示。壓縮過(guò)程的容積變化用壓縮比壓縮過(guò)程的容積變化用壓

26、縮比 表示。表示。膨脹過(guò)程的容積變化用后膨脹比膨脹過(guò)程的容積變化用后膨脹比 表示。表示。定容加熱的壓力升高，以壓力升高比定容加熱的壓力升高，以壓力升高比 表示。表示。對(duì)于強(qiáng)制點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，其工作過(guò)程均近似于等容循環(huán)。對(duì)于強(qiáng)制點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，其工作過(guò)程均近似于等容循環(huán)。依等容循環(huán)方式工作的主要有汽油機(jī)、煤氣機(jī)等。依等容循環(huán)方式工作的主要有汽油機(jī)、煤氣機(jī)等。kpVCascccVVVVVbzVVzcpp熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 等容循環(huán)的熱效率等容循環(huán)的熱效率111tk a. 等容循環(huán)的熱效率只隨壓縮比等容循環(huán)的熱效率只隨壓縮比與絕熱指數(shù)與絕熱指數(shù)k

27、的變化而變的變化而變化；化；b. 由于絕熱指數(shù)由于絕熱指數(shù)k在實(shí)際循環(huán)中變化不大，因此，在實(shí)際循環(huán)中變化不大，因此，t主要主要隨壓縮比隨壓縮比的增加而增加；的增加而增加；c. 壓縮比的提高在實(shí)際循環(huán)下是有一定限制的。壓縮比的提高在實(shí)際循環(huán)下是有一定限制的。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 等容循環(huán)壓縮比上限取值的限制等容循環(huán)壓縮比上限取值的限制a. 當(dāng)當(dāng)提高到超過(guò)一定限度（如提高到超過(guò)一定限度（如=1013）時(shí)，）時(shí)，t的增加的增加速率已很小，但循環(huán)的最高壓力速率已很小，但循環(huán)的最高壓力pz卻增加很多，作用在卻增加很多，作用在活塞上的力隨之加大，內(nèi)燃

28、機(jī)零件所承受的機(jī)械負(fù)荷和活塞上的力隨之加大，內(nèi)燃機(jī)零件所承受的機(jī)械負(fù)荷和摩擦損失加劇。在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)摩擦損失加劇。在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)1013時(shí)熱效率時(shí)熱效率并不見(jiàn)得增加。并不見(jiàn)得增加。b. 依等容循環(huán)方式工作的內(nèi)燃機(jī)都是壓縮已經(jīng)混合好了依等容循環(huán)方式工作的內(nèi)燃機(jī)都是壓縮已經(jīng)混合好了的可燃工質(zhì)，為防止先燃與爆燃，實(shí)際使用的壓縮比將的可燃工質(zhì)，為防止先燃與爆燃，實(shí)際使用的壓縮比將更小。更小。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理圖（圖（c）為等壓循環(huán)（也稱(chēng)狄賽爾循環(huán)）為等壓循環(huán)（也稱(chēng)狄賽爾循環(huán)）a-c 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮；c-z 為定壓加入熱量為定壓加入

29、熱量Q1; z-b 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹；b-a 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q2。定壓加熱過(guò)程的容積變化用初膨脹比定壓加熱過(guò)程的容積變化用初膨脹比 表示，表示，其它同等容循環(huán)。其它同等容循環(huán)。依等壓循環(huán)方式工作的有低速柴油機(jī)和空氣噴射式依等壓循環(huán)方式工作的有低速柴油機(jī)和空氣噴射式柴油機(jī)等。柴油機(jī)等。zcVV熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 等壓循環(huán)的熱效率等壓循環(huán)的熱效率1111(1)ktkk a. t是隨著是隨著、k和和的變化而變化的，的變化而變化的，和和k對(duì)對(duì)t的影響與的影響與等容循環(huán)中的情況相同。等容循環(huán)中的情況相同。b. 增大將使增大將使

30、t下降，而下降，而的大小標(biāo)志著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的大的大小標(biāo)志著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的大小，因此，按等壓循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)，其負(fù)荷增加將會(huì)小，因此，按等壓循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)，其負(fù)荷增加將會(huì)使熱效率下降。使熱效率下降。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理圖（圖（a）為混合循環(huán)）為混合循環(huán)a-c 為絕熱壓縮；為絕熱壓縮；c-y 為定容加入熱量為定容加入熱量Q1；y-z 為定壓加熱量為定壓加熱量Q1；z-b 為絕熱膨脹；為絕熱膨脹；b-a 為等容釋放熱量為等容釋放熱量Q2。y熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 混合循環(huán)熱效率混合循環(huán)熱效率11

31、111(1)ktkk t隨隨、k、和和的變化而變化，即在混合循環(huán)條件下，的變化而變化，即在混合循環(huán)條件下，內(nèi)燃機(jī)熱效率除了與壓縮比內(nèi)燃機(jī)熱效率除了與壓縮比與絕熱系數(shù)與絕熱系數(shù)k有關(guān)外，還有關(guān)外，還與其負(fù)荷及在等容和等壓條件下加入熱量的分配有關(guān)。與其負(fù)荷及在等容和等壓條件下加入熱量的分配有關(guān)。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 三種循環(huán)熱效率的比較三種循環(huán)熱效率的比較111tk 11111(1)ktkk 1111(1)ktkk 等壓循環(huán)中，因等壓循環(huán)中，因pz=pc，所以壓力升高比，所以壓力升高比=1，代入得等壓，代入得等壓循環(huán)熱效率公式：循環(huán)熱效率公式

32、：等容循環(huán)中，因等容循環(huán)中，因Vz=Vc，所以初膨脹比，所以初膨脹比=1，代入得等容，代入得等容循環(huán)熱效率公式：循環(huán)熱效率公式：非增壓內(nèi)燃機(jī)混合循環(huán)熱效率的公式：非增壓內(nèi)燃機(jī)混合循環(huán)熱效率的公式：熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理分析上面式子可知：分析上面式子可知：（1），則，則t，但隨，但隨不斷增大，不斷增大，t提高幅度逐漸降低。提高幅度逐漸降低。（2），則混合循環(huán)中等容加熱量，則混合循環(huán)中等容加熱量，t。（3），則負(fù)荷，則負(fù)荷，但，但t下降，因此，按等壓循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)，下降，因此，按等壓循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)荷負(fù)荷，則，則t下降。下降。（4）k，則，則t，但

33、在發(fā)動(dòng)機(jī)中，但在發(fā)動(dòng)機(jī)中k變化不大。變化不大。（5）當(dāng)）當(dāng)相同時(shí)：相同時(shí)：t,vt,vpt,p（6）當(dāng)）當(dāng)pz相同，相同，Q1相同，相同，不相同時(shí)，不相同時(shí)，t,pt,vpt,v因因pz不變時(shí)，等壓循環(huán)的不變時(shí)，等壓循環(huán)的最大，而等容循環(huán)的最大，而等容循環(huán)的最小。最小。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 繼續(xù)膨脹循環(huán)的定義繼續(xù)膨脹循環(huán)的定義無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 繼續(xù)膨脹循環(huán)不能在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)的原因繼續(xù)膨脹循環(huán)不能在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)

34、實(shí)現(xiàn)的原因a. 這種繼續(xù)膨脹循環(huán)如在內(nèi)燃機(jī)氣缸中實(shí)現(xiàn)，將使內(nèi)這種繼續(xù)膨脹循環(huán)如在內(nèi)燃機(jī)氣缸中實(shí)現(xiàn)，將使內(nèi)燃機(jī)氣缸加長(zhǎng)，容積增大，使得平均壓力燃機(jī)氣缸加長(zhǎng)，容積增大，使得平均壓力pt降低，發(fā)降低，發(fā)動(dòng)機(jī)重量增加。動(dòng)機(jī)重量增加。b. 由于氣缸長(zhǎng)度（容積）的增加，使得摩擦損失也大由于氣缸長(zhǎng)度（容積）的增加，使得摩擦損失也大大增加，反而得不償失。大增加，反而得不償失。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 渦輪增壓器的工作方式渦輪增壓器的工作方式a. 脈沖渦輪增壓脈沖渦輪增壓從氣缸排出的廢氣沿絕熱膨脹線繼續(xù)膨脹，將各缸排出的廢從氣缸排出的廢氣沿絕熱膨脹線繼續(xù)膨脹，

35、將各缸排出的廢氣直接引入渦輪，在渦輪噴嘴中形成脈沖氣流，排氣管做成氣直接引入渦輪，在渦輪噴嘴中形成脈沖氣流，排氣管做成有利于使渦輪進(jìn)口氣體壓力幅度達(dá)到最大，以充分利用廢氣有利于使渦輪進(jìn)口氣體壓力幅度達(dá)到最大，以充分利用廢氣的脈沖能量在渦輪中做功。的脈沖能量在渦輪中做功。特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 充分利用了廢氣的脈沖能量在渦輪中做功。充分利用了廢氣的脈沖能量在渦輪中做功。l 供給渦輪的能量變化大，渦輪效率較低，當(dāng)供給渦輪的能量變化大，渦輪效率較低，當(dāng)k 2.5時(shí)時(shí),定壓的效率高于脈沖的效率，此時(shí)常采用定壓的效率高于脈沖的效率，此時(shí)常采用定壓渦輪增壓方式。定壓渦輪增壓方式。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章

36、第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)無(wú)中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)a-a 壓氣機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程壓氣機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程a-c 氣缸中的絕熱壓縮過(guò)程氣缸中的絕熱壓縮過(guò)程c-y 氣缸中的定容加熱過(guò)程氣缸中的定容加熱過(guò)程y-z 氣缸中的定壓加熱過(guò)程氣缸中的定壓加熱過(guò)程z-b 氣缸中的絕熱膨脹過(guò)程氣缸中的絕熱膨脹過(guò)程b-g 渦輪中的絕熱膨脹過(guò)程渦輪中的絕熱膨脹過(guò)程g-a 渦輪中的定壓放熱過(guò)程渦輪中的定壓放熱過(guò)程熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 帶中冷

37、脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)為了加大進(jìn)氣量，提高為了加大進(jìn)氣量，提高進(jìn)氣密度，通常對(duì)增壓進(jìn)氣密度，通常對(duì)增壓器后的進(jìn)缸空氣進(jìn)行冷器后的進(jìn)缸空氣進(jìn)行冷卻。其工作循環(huán)只是比卻。其工作循環(huán)只是比無(wú)中冷的多了一個(gè)等壓無(wú)中冷的多了一個(gè)等壓條件下向冷卻器放熱過(guò)條件下向冷卻器放熱過(guò)程程k-a。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 無(wú)中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)無(wú)中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)a-a 壓氣機(jī)中的絕

38、熱壓縮過(guò)程壓氣機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程a-c 氣缸中的絕熱壓縮過(guò)程氣缸中的絕熱壓縮過(guò)程c-y 氣缸中的定容加熱過(guò)程氣缸中的定容加熱過(guò)程y-z 氣缸中的定壓加熱過(guò)程氣缸中的定壓加熱過(guò)程z-b 氣缸中的絕熱膨脹過(guò)程氣缸中的絕熱膨脹過(guò)程b-a 排氣管中的定容放熱過(guò)程排氣管中的定容放熱過(guò)程a-f 排氣管中的定壓加熱過(guò)程排氣管中的定壓加熱過(guò)程f-g 渦輪中的絕熱膨脹過(guò)程渦輪中的絕熱膨脹過(guò)程g-a 渦輪中的定壓放熱過(guò)程渦輪中的定壓放熱過(guò)程熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 帶中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)帶中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)

39、帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理二、柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)二、柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)有著許多不可避免的損失，它的內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)有著許多不可避免的損失，它的熱效率熱效率和和循環(huán)功循環(huán)功比理論循環(huán)的要小。比理論循環(huán)的要小。四沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的四沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的p-V示功圖示功圖（a）無(wú)氣噴射柴油機(jī)）無(wú)氣噴射柴油機(jī) （b）汽油機(jī)）汽油機(jī) （c）空氣噴射柴油機(jī)）空氣噴射柴油機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別1. 工質(zhì)不同工質(zhì)不同t

40、a. 工質(zhì)成分變化工質(zhì)成分變化t理想循環(huán)的工質(zhì)是理想氣體，它的物理及化學(xué)性質(zhì)在整個(gè)理想循環(huán)的工質(zhì)是理想氣體，它的物理及化學(xué)性質(zhì)在整個(gè)循環(huán)中是不變的。循環(huán)中是不變的。實(shí)際循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)是新鮮空氣與上循環(huán)的殘留廢實(shí)際循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)是新鮮空氣與上循環(huán)的殘留廢氣的混合物，燃燒過(guò)程中和燃燒后，工質(zhì)成分為燃燒產(chǎn)物，氣的混合物，燃燒過(guò)程中和燃燒后，工質(zhì)成分為燃燒產(chǎn)物，不僅成分發(fā)生變化，物質(zhì)的量也發(fā)生了改變。不僅成分發(fā)生變化，物質(zhì)的量也發(fā)生了改變。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理b. 工質(zhì)高溫分解工質(zhì)高溫分解t在在1300k溫度以上，燃燒產(chǎn)物會(huì)發(fā)生高溫分解

41、的現(xiàn)象，分溫度以上，燃燒產(chǎn)物會(huì)發(fā)生高溫分解的現(xiàn)象，分解吸收熱量，這會(huì)降低最高燃燒溫度，使循環(huán)熱效率下降。解吸收熱量，這會(huì)降低最高燃燒溫度，使循環(huán)熱效率下降。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理c. 工質(zhì)比熱變化工質(zhì)比熱變化t理想循環(huán)工質(zhì)的比熱是不隨溫度變化的，實(shí)際工質(zhì)的比熱理想循環(huán)工質(zhì)的比熱是不隨溫度變化的，實(shí)際工質(zhì)的比熱隨溫度上升而上升。隨溫度上升而上升。理想氣體是雙原子氣體（理想氣體是雙原子氣體（O2，N2，空氣等），比熱比實(shí)際，空氣等），比熱比實(shí)際的多原子燃?xì)猓ǖ亩嘣尤細(xì)猓–O2，H2O，SO2等）的比熱小。等）的比熱小。如加熱量相同，實(shí)際循環(huán)能達(dá)

42、到的最高溫度較理想循環(huán)的如加熱量相同，實(shí)際循環(huán)能達(dá)到的最高溫度較理想循環(huán)的為低，循環(huán)熱效率小些，循環(huán)所作功減少了。為低，循環(huán)熱效率小些，循環(huán)所作功減少了。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理d. 工質(zhì)分子數(shù)發(fā)生變化工質(zhì)分子數(shù)發(fā)生變化t燃料燃燒后氣體的千摩爾值會(huì)增大，當(dāng)工質(zhì)燃料燃燒后氣體的千摩爾值會(huì)增大，當(dāng)工質(zhì)V、T相同時(shí)，相同時(shí)，p會(huì)增大，這有利于循環(huán)作功。會(huì)增大，這有利于循環(huán)作功。以上四種變化，以以上四種變化，以c工質(zhì)比熱變化的影響最大，其他影響工質(zhì)比熱變化的影響最大，其他影響較小。較小。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的

43、基本原理2. 換氣損失換氣損失t理想循環(huán)是閉式循環(huán)，理想循環(huán)是閉式循環(huán)，無(wú)工質(zhì)更換，無(wú)流動(dòng)損無(wú)工質(zhì)更換，無(wú)流動(dòng)損失。失。在實(shí)際循環(huán)中，每個(gè)循在實(shí)際循環(huán)中，每個(gè)循環(huán)的工質(zhì)必須更換。環(huán)的工質(zhì)必須更換。圖中圖中b1b1d1b1和和d1rtatd1面積為換氣損失。面積為換氣損失。非增壓柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)非增壓柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)p-V圖的比較圖的比較熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理3. 渦流與節(jié)流損失渦流與節(jié)流損失t活塞的高速運(yùn)動(dòng)使工質(zhì)在缸內(nèi)產(chǎn)生渦流，對(duì)分開(kāi)式燃燒活塞的高速運(yùn)動(dòng)使工質(zhì)在缸內(nèi)產(chǎn)生渦流，對(duì)分開(kāi)式燃燒室，工質(zhì)流入流出副燃燒室時(shí)，會(huì)在通道中產(chǎn)

44、生節(jié)流損室，工質(zhì)流入流出副燃燒室時(shí)，會(huì)在通道中產(chǎn)生節(jié)流損失，使循環(huán)熱效率下降。失，使循環(huán)熱效率下降。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理4. 傳熱損失傳熱損失t理想循環(huán)時(shí)假設(shè)工質(zhì)與氣缸蓋、活塞頂、氣缸壁、進(jìn)、理想循環(huán)時(shí)假設(shè)工質(zhì)與氣缸蓋、活塞頂、氣缸壁、進(jìn)、排氣門(mén)等受熱零件無(wú)熱交換。排氣門(mén)等受熱零件無(wú)熱交換。實(shí)際循環(huán)中，必須對(duì)這些受熱部件進(jìn)行冷卻，才能保證實(shí)際循環(huán)中，必須對(duì)這些受熱部件進(jìn)行冷卻，才能保證內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)行，部分熱量從冷卻系統(tǒng)中傳出，使循內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)行，部分熱量從冷卻系統(tǒng)中傳出，使循環(huán)熱效率和循環(huán)比功率都有所下降。環(huán)熱效率和循環(huán)比功率都有所下降

45、。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理5. 燃燒不及時(shí)，后燃及不完全燃燒損失燃燒不及時(shí)，后燃及不完全燃燒損失ta. 燃燒不及時(shí)燃燒不及時(shí)t理想循環(huán)假定定容加理想循環(huán)假定定容加熱是瞬間完成的，而熱是瞬間完成的，而定壓加熱是在定壓加熱是在zz階段階段內(nèi)完成的。內(nèi)完成的。實(shí)際循環(huán)時(shí)，燃燒需實(shí)際循環(huán)時(shí)，燃燒需要一定時(shí)間。要一定時(shí)間。非增壓柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)非增壓柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)p-V圖的比較圖的比較熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理壓縮消耗功增加壓縮消耗功增加：由于噴：由于噴油常提前，使著火在上止油常提前，使著

46、火在上止點(diǎn)以前開(kāi)始，增加了壓縮點(diǎn)以前開(kāi)始，增加了壓縮負(fù)功負(fù)功ctc1ctct。最高燃燒壓力最高燃燒壓力pz下降下降：由：由于燃燒速度有限、傳熱損于燃燒速度有限、傳熱損失及在燃燒過(guò)程中活塞離失及在燃燒過(guò)程中活塞離開(kāi)上止點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，使壓力開(kāi)上止點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，使壓力增長(zhǎng)增長(zhǎng)ctz1”pi,非非。對(duì)特定。對(duì)特定的發(fā)動(dòng)機(jī)，因受熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷的限制，用提高的發(fā)動(dòng)機(jī)，因受熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷的限制，用提高pk來(lái)提來(lái)提高高pi也有一個(gè)限度。也有一個(gè)限度。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理2. 過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)當(dāng)每循環(huán)供油量不變時(shí)，當(dāng)每循環(huán)供油量不變時(shí)，pkA/Fa. 在

47、在2以前，隨著以前，隨著的增大，混合氣中的氧氣成分增加，的增大，混合氣中的氧氣成分增加，可促進(jìn)燃燒的改善，可促進(jìn)燃燒的改善，pi值也隨著值也隨著值的提高而有所提高。值的提高而有所提高。b. 當(dāng)當(dāng)2.62時(shí)，隨著時(shí)，隨著的提高，混合氣逐漸變得比較稀的提高，混合氣逐漸變得比較稀薄，薄，pi的增加就變得很緩慢。的增加就變得很緩慢。c. 到到2.6后，后，燃燒速度燃燒速度后燃后燃ipi熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理3. 換氣質(zhì)量換氣質(zhì)量v內(nèi)燃機(jī)的換氣質(zhì)量愈好內(nèi)燃機(jī)的換氣質(zhì)量愈好v殘余廢氣愈少，氣缸中新殘余廢氣愈少，氣缸中新鮮充量填充愈充足鮮充量填充愈充足燃燒

48、速度燃燒速度熱利用系數(shù)熱利用系數(shù)zi pi。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理4. 油氣混合的完善程度油氣混合的完善程度柴油機(jī)燃油空氣混合完善程度愈高，完全燃燒所需的柴油機(jī)燃油空氣混合完善程度愈高，完全燃燒所需的 pi。但。但值也不能太小，太小使氣缸熱負(fù)荷值也不能太小，太小使氣缸熱負(fù)荷，ge。5. 燃燒完善的程度燃燒完善的程度i燃燒完善燃燒完善燃燒速度燃燒速度放熱持續(xù)期放熱持續(xù)期等容度等容度熱利用熱利用系數(shù)系數(shù)zipi。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 指示功率指示功率Ni每單位時(shí)間內(nèi)作用于活塞上的指示功稱(chēng)為內(nèi)

49、燃機(jī)的指示每單位時(shí)間內(nèi)作用于活塞上的指示功稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)的指示功率功率Ni，即：，即：3210103606022iisisiWnipV nipV niNkWzzz從上式可見(jiàn)，加大從上式可見(jiàn)，加大pi、Vs、n、i，減小，減小Z，皆可達(dá)到提高，皆可達(dá)到提高內(nèi)燃機(jī)指示功率內(nèi)燃機(jī)指示功率Ni的目的。的目的。熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 指示效率指示效率iiifcycuWmH指示效率是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的一個(gè)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，也指示效率是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的一個(gè)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，也是衡量氣缸內(nèi)燃料燃燒應(yīng)釋放出的是衡量氣缸內(nèi)燃料燃燒應(yīng)釋放出的熱能熱能有效轉(zhuǎn)化為有效轉(zhuǎn)化為指示指示功功的程度的一個(gè)尺度。根據(jù)指示效率的定義，可得：的程度的一個(gè)尺度。根據(jù)指示效率的定義，可得：熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一章第一章 柴油機(jī)的基本原理柴油機(jī)的基本原理v 指示油耗率指示油耗率gi指示油耗率是指內(nèi)燃機(jī)每小時(shí)發(fā)出指示油耗率是指內(nèi)燃機(jī)每小時(shí)發(fā)出1kW指示功率時(shí)所消指示功率時(shí)所消耗的燃油量，即：耗的燃油量，即：或者或者由上式可以清楚看出由上式可以清楚看出gi與與i反比，反比，i越高，越高，gi越少，反之亦越少，反之亦然。然。310/fiimgg kW hN33600 10/iiugg kW hH熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理熱力發(fā)動(dòng)機(jī)