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1、 第四章 换气与增压 第一节：柴油机的换气过程 第二节：换气机构 第三节：废气涡轮增压 第四节：废气涡轮增压器 第五节：柴油机废气涡轮增压系统 第六节：增压系统的维护管理及故障排除 第一节 柴油机的换气过程 一、气阀与气口的角面值和时面值 d = dt 衡量一次换气过程中各个阶段气口或气阀的 流通能力是看它们的时面值。 角面值：它表示气口或气阀的流通能力，是 个定值，大小与转速无关 一节 n 30 角面值时面值 二、四冲程柴油机换气过程 （三个阶段） 1）自由排气阶段 2）强制排气阶段 3）进气阶段 2.气阀叠开和 燃烧室扫气 排气冲程进气冲程 自由排气 强制排气 亚临界超临界 气阀重叠 气缸
2、压力 排气阀开 排气阀关 排气管内的压力 下止点 上止点 1 2 3 4 下止点 三、二冲程柴油机换气过程 1.二冲程机换气特点： （1）用于换气的时间远少于四冲程机。 （2）是依靠进、排气口之间的压差，用新鲜 空气驱赶废气的方式，进、排同时进行。 （3）扫气所需气体压差较大，所消耗的功及 空气耗量较大。 （4）气缸容积不能充分利用。 2.二冲程柴油机的换气过程： 第一阶段： 自由排气（B-R） 第二阶段： 强制排气和扫气 （R-C） 第三阶段： 过后排气阶段（C-E） p B D R P C E 排气口开 扫气口开 下死点 扫气口关 排气口 压缩 膨胀 四、评定换气过程质量的参数 1.残余废
3、气系数：rr 换气过程结束时，缸内残余废气量与新鲜空 气的比值。 2.充气系数（效率）v 换气过程结束时充入气缸的实际空气量G0与 在进气状态下充满气缸工作容积Vh的理论空 气量Gh之比值。 3.扫气效率、扫气系数、扫气过量空气 系数 凸轮轴正 时齿轮 一、 气阀机构 气阀机构工作条件恶劣 ，图为排气阀的烧损 气阀与阀座面的配合：三种 全接触式外接触式内接触式 中速大功率柴油机排气阀 不带阀壳式带阀壳式 二、气阀传动机构 机械式气阀传动机构液压式气阀传动机构 液压式气阀驱动机构 三、凸轮轴及传动机构 1.凸轮轴： 大功率四冲程柴油机凸轮轴 2.凸轮轴传动机构： 齿轮转动机构 链传动机构 凸轮轴
4、链轮 曲轴链轮张紧轮 四、换气机构的故障和管理 1.气阀机构的故障。 （1）阀面与阀座磨损和腐蚀。 （2）阀面与阀座烧损。 （3）阀杆卡紧。 （4）阀杆和阀头断裂。 （5）气阀弹簧断裂。 （6）阀壳产生裂纹。 套管 气阀 弹簧 阀座 2.气阀间隙测量和调整、 气阀间隙的作用 是使柴油机在运 转时气阀机构受 热后有膨胀的余 地。 气阀正时的检查： 一、柴油机增压概述 增压：即提高气缸进气压力，使进入气缸的空气 密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油量，以 提高柴油机的功率。 增压的三种形式： （1）机械增压：增压器由柴油机直接驱动。 （2）废气涡轮增压：利用柴油机排出的废气吹 动涡轮机，由涡轮机带
5、动增压器。（高） （3）复合增压：既涡轮、机械增压同时使用。 （低） 二、废气能量分析 :为废气总的可用能,也可看成有 以下两部分E1和E2组成。 E1废气由压力Pb膨胀到PT 所发出的能，称为脉冲能。 即：（b-4-e-b) E2废气由压力PT 膨胀到P0的能，称为 ，定压能， （g-e-f-i-g) 1 2 34 b e e 5 Vb i Po PT g E2 E1 b-e-i-g-4-b 四冲程等压涡轮柴油机废气能量 三、废气涡轮增压的两种形式 1.定压涡轮增压： 特点：排气支管连接到一根总管上，涡轮前 排气管压力基本上是恒定的，只利用了废气 的定压能，而脉冲能基本都损失掉了。 2.脉冲
6、涡轮增压： 特点：排气管经过分组直接与涡轮相连，排 气管细而短，涡轮前的压力是波动的，它利 用了脉冲能并能较好的利用定压能。 分组原则： 3.两种增压方式的比较 （1）废气能量的利用。 （2）涡轮的工作性能。 （3）增压系统的布置。 （4）管理上的要求。 （5）柴油机的加速性能及低负荷性 能。 1.脉冲转换增压： 排气支管和废气涡轮之间设脉冲转换器，即有 效的利用脉冲能，又能使涡轮的进气压力稳定 和流量连续，可提高涡轮效率。 2.多脉冲增压： 是将多根排气支管连接到一个多进口的多脉冲 转换器上。 3.单脉冲增压： 与定压增压相似，但气管细且带有引射喷管。 四、其它增压形式 一、废气涡轮增压器的
7、构造 它是由废气涡轮和压气机两部分组成： 涡轮增压器实体解剖图 工作叶轮及安装 叶片扩压器叶轮组 二、废气涡轮增压器的工作原理 1.离心式压气机的基本工作原理 2.单级轴流式涡轮机的基本 工作原理： 三、离心式压气机的工作特性及 喘振机理 当压气机工况变化时,在不同转速下压 气机的排出压力和效率随空气流量的变 化规律被称为离心式压气机的特性。表 示这种特性的曲线叫压气机的特性曲线 。 喘振：是由于流量小于设计值很多时叶轮 进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分 离引起的震动。 空气在工作论叶片前缘附近的流动情况 一、单独增压系统 此增压系统只是 依靠柴油机排气所 提供的能量来工作 而不设其它辅助增 压设备。 电动应急 鼓风机 二、复合增压系统 1.串联增压器： 2.串联旁通增压： 3.并联增压系统： 一、增压系统的维护管理 废气涡轮增压器工作的主要特点是： 转子转速高，气流流速高，涡轮工作温度高 1.增压器的日常管理： （1）运行中应测量和记录各主要运行参数。 （2）倾听有无异常声响，运转是否平稳。（3 ）注意转子轴承润滑。 （4）停用时间较长时，应转动转子轴，放弯曲 （5）拆装时，应注意间隙及相对位置。 2.废气涡轮增压器的清洗： 二、增压系统故障及排除 1.轴承烧损。 2.增压器强烈震动。 3.增压压力下降。 4.增压压力升高。 5.轴承箱中滑油很快变黑和漏失。
