船舶柴油機(jī)換氣及增壓系統(tǒng)

1、第四章第四章 換氣與增壓換氣與增壓 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 d = 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)一節(jié)n30角面值角面值時(shí)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

2、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）pBDRPCE排氣口開(kāi)掃氣口開(kāi)下死點(diǎn)掃氣口關(guān)排氣口壓縮膨脹四、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。

3、2.充氣系數(shù)（效率）v 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(mǎn)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，氣閥機(jī)構(gòu)工作條件惡劣，圖為排氣閥的燒損圖為排氣閥的燒損氣閥與閥座面的配合：三種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)排氣閥不帶閥殼式不帶閥殼式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)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪

4、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、 氣閥間隙的作用氣閥間隙的作用是使柴油機(jī)在運(yùn)是使柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣閥機(jī)構(gòu)受轉(zhuǎn)時(shí)氣閥機(jī)構(gòu)受熱后有膨脹的余熱后有膨脹的余地。地。氣閥正時(shí)的檢查：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

5、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）（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廢氣由壓力廢氣由壓力P PT T 膨脹到膨脹到P P0 0的能，稱(chēng)為的能，稱(chēng)為 ，定壓能，定壓能，（g-e-f-i-gg-e-f-i-g) ) 1234bee5VbiPoPTgE2E1b-e-i-g-4-i-g-4-b四沖程等壓渦輪柴油機(jī)廢氣能量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

6、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

7、上。 3.單脈沖增壓： 與定壓增壓相似，但氣管細(xì)且?guī)в幸鋰姽堋Ｋ?、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工作葉輪及安裝葉片擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器葉輪組葉輪組二、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)當(dāng)壓氣機(jī)工況變化時(shí), ,在不同轉(zhuǎn)速下在不同轉(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)為變化規(guī)律被稱(chēng)為離心式壓氣機(jī)的特性離心式壓氣機(jī)的特性。表示這種特性的曲線(xiàn)叫表示這種特性的曲線(xiàn)叫壓

8、氣機(jī)的特性曲壓氣機(jī)的特性曲線(xiàn)。線(xiàn)。喘振：喘振：是由于流量小于設(shè)計(jì)值很多時(shí)葉輪是由于流量小于設(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)。離引起的震動(dòng)?？諝庠诠ぷ髡撊~片前緣附近的流動(dòng)情況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)急電動(dòng)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)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)。（3）注意轉(zhuǎn)子