淺談四沖程柴油機(jī)的氣閥重疊角

王虎鎮(zhèn) 劉森

摘要：淺談船舶四沖程柴油機(jī)的工作過程，根據(jù)柴油機(jī)供油定時圓來探討四沖程柴油機(jī)柴油機(jī)進(jìn)、排氣閥在上、下止點(diǎn)前后啟閉的時刻，如何形成的氣閥重疊角，以及其對換氣質(zhì)量的影響。

關(guān)鍵詞：四沖程柴油機(jī)；工作循環(huán)；氣閥重疊角；換氣質(zhì)量

柴油機(jī)是一種壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，使用揮發(fā)性較差的柴油或劣質(zhì)燃料油作燃料，采用內(nèi)部混合法形成可燃混合氣，通過壓縮式發(fā)火使可燃混合氣燃燒、膨脹推動活塞往復(fù)運(yùn)動。按工作循環(huán)分為四沖程柴油機(jī)和二沖程柴油機(jī)，本文以四沖程柴油機(jī)為例，簡述工作原理、氣閥重疊角的形成及作用。

一、四沖程柴油機(jī)的工作過程

用活塞的四個行程完成一個工作循環(huán)的柴油機(jī)稱為四沖程柴油機(jī)。四沖程柴油機(jī)每完成一個循環(huán)，活塞上下運(yùn)動四次，曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，凸輪曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。四沖程柴油機(jī)工作四個沖程：進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣。圖1中所示的四個簡圖分別表示活塞的行程的進(jìn)行情況以及活塞、曲軸、氣閥等部件的有關(guān)動作位置。

二、四沖程柴油機(jī)的氣閥定時

將四沖程柴油機(jī)的工作過程按曲柄所在的位置及旋轉(zhuǎn)的角度依次繪在一個圓圖上，則可得到柴油機(jī)的“定時圓圖”，如圖2所示：

由圖2可知道，為了提高進(jìn)排氣量，進(jìn)氣閥的開啟和關(guān)閉均不在上下止點(diǎn)，而是提前開啟、延后關(guān)閉。進(jìn)氣閥在點(diǎn)1開啟、點(diǎn)2關(guān)閉；排氣閥在點(diǎn)5開啟，點(diǎn)6關(guān)閉。進(jìn)氣閥開啟瞬時，曲柄位置與上止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角，如圖中的φ1；進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬時，曲柄位置與下止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣滯后角，如圖中的φ2；依次類推，排氣提前角為φ3，排氣滯后角為φ4。進(jìn)氣持續(xù)角為φ1+180°+φ2，排氣持續(xù)角為φ3+180°+φ4，顯然，四沖程柴油機(jī)的進(jìn)排氣行程所占曲軸轉(zhuǎn)角均大于180°，換氣總曲軸轉(zhuǎn)角角度一般為 450°～500°，而壓縮與膨脹行程所占曲軸轉(zhuǎn)角均小于180°。凸輪作用角為相應(yīng)各過程持續(xù)角的1/2。

三、四沖程柴油機(jī)的氣閥重疊角

由圖還可看出：在上止點(diǎn)前后的一段曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，進(jìn)、排氣閥有一個同時打開的角度，成為進(jìn)、排氣重疊角（氣閥重疊角），它等于進(jìn)氣提前角加排氣滯后角，即φ1+φ4。在氣閥疊開期間，進(jìn)、排氣管與氣缸相通，此時利用廢氣的流動慣性，除可避免廢氣倒沖入進(jìn)氣管外，尚可抽吸新鮮空氣進(jìn)入氣缸。增壓柴油機(jī)還可實(shí)現(xiàn)燃燒室掃氣，此時不但可以提高換氣質(zhì)量，還可利用進(jìn)氣冷卻燃燒室的有關(guān)部件。因而，四沖程柴油機(jī)均有一定的氣閥重疊角，而且增壓柴油機(jī)的氣閥重疊角均大于非增壓柴油機(jī)。

氣閥定時不僅取決于柴油機(jī)類型、轉(zhuǎn)速、進(jìn)排氣閥凸輪的形狀，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中還由于磨損、間隙以及振動等原因而發(fā)生改變，輪機(jī)管理人員必須定時的進(jìn)行測量和調(diào)整。柴油機(jī)氣閥定時和氣閥重疊角的范圍如表1。

結(jié)論：

四沖程柴油機(jī)的進(jìn)、排氣閥的啟閉都不正好在上下止點(diǎn)，而是在上、下止點(diǎn)前后某一時刻，開啟持續(xù)角都大于180°；提前開啟和滯后關(guān)閉都是為了排氣干凈并增加空氣吸氣量，減少排氣耗功；通過改變柴油機(jī)的氣閥重疊角，能夠提高柴油機(jī)換氣質(zhì)量；在現(xiàn)實(shí)生活中，增壓柴油機(jī)運(yùn)用比非增壓柴油機(jī)廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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