国Ⅲ柴油机工作原理与案例分析

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图1-62所示为气门式直流换气的二冲程柴油机的工作原理图。二冲程柴油机的工作原理第一行程：活塞从下止点向上止点运动。四冲程柴油机和二冲程柴油机都成功地被应用在各个机械领域，它们都有各自的特点，一般船用大型低速柴油机采用二冲程柴油机，而中、高速车用柴油机采用四冲程柴油机的居多。二冲程柴油机的另一优点是转矩的均匀性比四冲程柴油机好，因为它曲轴旋转一圈完成一个工作循环。

在四冲程柴油机中，活塞走四个行程才完成一个工作循环，其中两个行程（进气和排气）活塞的功用相当于一个空气泵。在二冲程柴油机中，曲轴每转一转，即活塞每两个行程就完成一个工作循环，而进气和排气行程是利用压缩及做功行程的一部分来完成的。所以，二冲程柴油机的活塞没有空气泵的作用，为了排除燃烧后的废气，并把新鲜的空气充满气缸，必须在柴油机上安装专用的扫气泵（增压器）。图1-62所示为气门式直流换气的二冲程柴油机的工作原理图。

（1）二冲程柴油机的结构特点二冲程柴油机的构造主要有以下特点

①进气孔布置在气缸下部，其高度为活塞行程的10%～20%。进气孔的打开和关闭由气缸内运动的活塞来控制。

②排气门布置在气缸盖上，由凸轮轴驱动，保证曲轴旋转一圈，气门打开一次。

③增压器由柴油机通过传动齿轮传动，它将吸入的空气压缩至p_k=0.123～0.13MPa，送入气缸周围的储气室中，用于清除气缸内的废气和充填新鲜空气。

（2）二冲程柴油机的工作原理

第一行程：活塞从下止点向上止点运动。

当活塞处于下止点时，排气门和进气孔早已打开，储气室中的压缩空气进入气缸内，并冲向排气门，这样可以清除废气，同时也使气缸内充满新空气。当活塞由下止点向上止点运动时，进气孔首先由活塞关闭，然后排气门也关闭；空气在气缸内受到压缩，如图1-62a、图1_-62b所示。

第二行程：活塞从上止点开始向下止点运动。(https://www.chuimin.cn)

图1-62 气门式直流换气的二冲程柴油机的工作原理图

a）换气 b）压缩 c）燃烧 d）排气

活塞行至上止点前，喷油器将燃油喷入燃烧室，压缩空气所产生的高温立刻点燃雾化的燃油，燃烧所产生的压力推动活塞下行，直到排气门再打开时为止。燃烧后的废气在内外压力差的作用下自行从排气门排出，如图1-62b、图1-62c所示。活塞继续下行，当进气孔被活塞打开后，气缸内又进行扫气过程。

曲轴每转一转，活塞走了两个行程就完成一个工作循环，因此称为二冲程柴油机。

四冲程柴油机和二冲程柴油机都成功地被应用在各个机械领域，它们都有各自的特点，一般船用大型低速柴油机采用二冲程柴油机，而中、高速车用（包括工程机械用）柴油机采用四冲程柴油机的居多。

在相同的气缸尺寸和转速下，二冲程柴油机的功率理应比四冲程柴油机增加一倍，但实际上，由于扫气容积的损失、充气时间较短、废气清除困难以及驱动扫气要消耗一部分功率等原因，使二冲程柴油机的功率只增加60%～70%。二冲程柴油机的另一优点是转矩的均匀性比四冲程柴油机好，因为它曲轴旋转一圈完成一个工作循环。

扫气过程时间短是二冲程柴油机的一大缺点，此外，二冲程柴油机的活塞、气缸盖、气缸、气门的温度都比四冲程柴油机的高，因此，高速二冲程柴油机的运行可靠性相对四冲程柴油机而言要低一些。

国Ⅲ柴油机工作原理与案例分析

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