柴油发动机工作原理专题培训

1、上海科泰电源股份有限公司2012-4-8版本编号：VO.0901-05Logo发动机发动机l柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射到汽缸内与空气混合，燃烧得到热能转变为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。柴油发动机工作原理介绍Logol柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构组成： 机体作功系统 燃油系统 进排气系统 冷却系统 润滑系统 电器操作系统 l由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同，因此各种机型结构上略有差异。柴油发动机工作原理介绍Logo柴油发动机外观结构介绍空滤增压器机滤水滤启动电机充电机缸盖输油泵柴滤 ECU油底壳

2、排烟出口散热器风扇废气管预热装置Logo四、工作原理四、工作原理一、常用名词常用名词 1、活塞冲程：上、下止点的最小直线距离称为活塞冲程（或行程）。 2、工作循环：内燃机中热能与机械能的转化是通过活塞在汽缸内工作，连续进行进气、压缩、膨胀、排气四个过程来完成的。机器每进行这样一个过程称为一个工作循环。 3、上、下止点：活塞在汽缸中移动时，活塞在汽缸中的最高位置称为上止点；活塞在汽缸中的最低位置称为下止点。柴油发动机工作原理介绍Logo 四、工作原理四、工作原理二、四冲程二、四冲程 a、进气冲程 b、压缩冲程 c、膨胀冲程 d、排气冲程柴油发动机工作原理介绍Logo 四、工作原理四、工作原理三、

3、四冲程工作过程l进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，目的是吸入新鲜空气为燃烧作好准备， 此时进气门打开，排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭，进气冲程结束。柴油发动机工作原理介绍Logo 四、工作原理四、工作原理三、四冲程工作过程l压缩冲程：活塞从下止点向上止点移动，此时上下气门关闭，气缸内空气受压缩温度、压力提高，为燃烧提供条件，活塞到达上止点时压缩冲程结束。柴油发动机工作原理介绍Logo 四、工作原理四、工作原理三、四冲程工作过程l膨胀（作功）冲程：在压缩冲程结束前，喷油器将燃油喷入气缸，与空气混合形成可燃气体并自燃，产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而作功，活塞到达下止点

4、时，气缸内压力下降，直至排气门打开。 柴油发动机工作原理介绍Logo 四、工作原理四、工作原理三、四冲程工作过程l排气冲程：作功结束后，气缸内的气体已成为废气，活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭，活塞将废气排除气缸，到达上止时，排气冲程结束。排气冲程结束后，排气门闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外作功。 柴油发动机工作原理介绍Logo机体作功系统 作用 发动机的机体，是发动机各系统、机构工作和装配的基础，承受发动机的各种负荷。柴油发动机工作原理介绍Logo机体作功系统 组成（1） 柴油发动机工作原理介绍Logo机体作功系统 组成（2） 柴油发动机工作原理介绍L

5、ogo机体作功系统 组成（3） 柴油发动机工作原理介绍Logo活塞活塞环连杆柴油发动机内部结构泵喷嘴组成（4）Logo飞轮活塞活塞环增压器连杆曲轴柴油发动机内部结构凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮气门导管组成（5）Logo机体作功系统 组成（6） 柴油发动机工作原理介绍柴油发动机工作原理介绍燃油系统 作用 按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入汽缸，与压缩空气形成均匀的可燃混合气而燃烧。组成油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器柴油发动机工作原理介绍燃油系统 柴油发动机工作原理介绍燃油系统 调速器的功用与类型：功用：柴油发电机组工作时，

6、其负载是变化的，这就要求发电机组输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴油机都装有调速器。类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常见的是离心式。 柴油发动机工作原理介绍燃油系统 喷油泵的功用与类型：功用：将柴油按发动机功况定时定量喷射到汽缸内与空气混合燃烧类型：直列泵、转子泵、单体泵、PT泵 柴油发动机工作原理介绍燃油系统 喷油器位置 柴油发动机工作原理介绍燃油系统 喷油器结构 柴油发动机工作原理介绍燃油系统 喷油器工作原理 Logo 七、冷却系统l作用 将承受高热机件的热量散到大气中去。l组成 水泵、散热器

7、（水箱）、风扇、分水管、机体、缸盖内的水套、恒温阀。柴油发动机工作原理介绍Logo 七、冷却系统 柴油发动机工作原理介绍Logo 七、冷却系统 柴油发动机工作原理介绍Logo 七、冷却系统 柴油发动机工作原理介绍Logo 八、润滑系统l作用 将润滑油供给运动见的摩擦表面以减少磨擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却磨擦零件；清洁和冷却磨擦表面；提高活塞环和汽缸壁间的密封性能；对所有运动件起防锈作用。l组成 滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、滑油管路柴油发动机工作原理介绍Logo 八、润滑系统 柴油发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 l作用 通过配气机构实现进气和排气过程，使新鲜空气

8、及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。l组成 气门组件、气门传动组件柴油发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 柴油发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 废气涡论增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器，将空气压缩后再输送入气缸。 增压的目的是增加进入气缸的空气量，在柴油机容积不变的情况下增加气缸内的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴油以提高其输出功率，这是最经济最有效的方法。柴油发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 l中间冷却器 废气涡轮增压器的主要性能指标是空气压力的升高比k，当1.8 时 就采用中冷器。以降低压气机出口的空气温度，使进入汽缸的空气密度增大。 柴油

9、发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 柴油发动机工作原理介绍Logo进排气系统进排气系统 柴油发动机工作原理介绍消音器弹性吊码绝热包扎密封夹板排烟管吊码Logo 十、电器操作系统十、电器操作系统l作用作用 控制发动机启动/喷油、蓄电池充电、发动机停机 起动马达起动同时，电磁阀将调速器油门拉到适当位置，向气缸供油燃烧，使气缸着火转动。 组成组成 起动马达、电子调速机构（如果有）、充电发电机、蓄电池、燃油开启或关闭电磁阀柴油发动机工作原理介绍Logo调速控制系统的功用与类型：功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电 机组输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电 的频率是

10、要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持 稳定。因此柴油机都装有调速器。类型：调速控制系统按其工作原理可分为：机械式,电子式,电喷式柴油发动机调速系统Logo柴油发动机电喷系统Volvo Interface UnitsBusinterface connectorDeutsch 8 poleBat. switchedBat +Bat -CAN J1939CAN J1939J1708/1587J1708/1587 J1708/1587Diagnostics CAN J1939Control, monitoring and diagnosticsStopCustomer designedCAN in

11、terfaceDisplay Unit (DU) OptionalLogo十、电器操作系统十、电器操作系统l启动马达结构 柴油发动机工作原理介绍Logol启动方法：1、人力启动； 2、电动机启动；3、压缩空气启动l电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠，延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过15s，连续启动不得超过3次。l电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作，直至柴油机启动 柴油发动机启动系统Logo 十、电器操作系统十、电器操作

12、系统l充电系统l电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。柴油发动机工作原理介绍Logol电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。l充电设备：充电机、调节器柴油发动机充电发电机第一节第一节 发动机的发动机的工作原理及构造工作原理及构造 概述概述 四四行程发动机工作原理行程发动机工作原理 发动机的总体构造发动机的总体构造 第二章第二章 汽车发动机构造汽车发动机构造发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标与特性 1 概概 述述 发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。1 1、按燃料的使用不同分、

13、按燃料的使用不同分汽油机汽油机柴油机柴油机1.1 发动机的定义发动机的定义： 1.2 发动机的分类发动机的分类 ： 现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。4 4、按冷却方式不同、按冷却方式不同水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机2 2、按完成一个工作、按完成一个工作 循环所需行程数循环所需行程数四行程发动机四行程发动机二行程发动机二行程发动机 3 3、按照进气状态、按照进气状态非增压非增压发动机发动机增压增压发动机发动机5 5、按气缸数及排

14、列方式、按气缸数及排列方式单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机单列式单列式型型对置式对置式单列式单列式型型对置式对置式1.3 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 首部首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。母表示，但需主管部门核准。 中部中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。 后部：后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部尾部：区分符号。同一系列产品因

15、改进等原因需要区分时，由制造厂选区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。用适当符号表示。一、内燃机型号由以下四部分组成一、内燃机型号由以下四部分组成二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义（GB/T 7251991）(1) (1) 汽油机汽油机 1E65F1E65F： 表示单缸，二行程，缸径表示单缸，二行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 4100Q-44100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径100mm100mm，水冷车用，第四种变型产品，水冷车用，第四种变型产品 TJ376QTJ3

16、76Q： 表示三缸，四行程，缸径表示三缸，四行程，缸径76mm76mm，水冷车用，水冷车用，TJTJ表示系列符号表示系列符号 CA488CA488： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径88mm88mm，水冷通用型，水冷通用型，CACA表示系列符号表示系列符号 (2) (2) 柴油机柴油机 195195： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径95mm95mm，水冷通用型，水冷通用型 165F165F： 表示单缸，四行程，缸径表示单缸，四行程，缸径65mm65mm，风冷通用型，风冷通用型 6135Q6135Q： 表示六缸，四行程，缸径表示六缸，四行程，缸径135mm135mm，水

17、冷车用，水冷车用 X4105X4105： 表示四缸，四行程，缸径表示四缸，四行程，缸径105mm105mm，水冷通用型，水冷通用型，X X表示系列代号表示系列代号 三、型号编制举例三、型号编制举例 上止点上止点 下止点下止点 活塞行程活塞行程(S) (S) 曲柄半径曲柄半径(R) (R) 气缸工作容积气缸工作容积(V h ) (V h ) 燃烧室容积燃烧室容积(Vc ) (Vc ) 气缸总容积气缸总容积(Va ) (Va ) 发动机结构基本术语发动机结构基本术语 压缩比压缩比发动机排量发动机排量工作循环工作循环2 发动机的工作原理发动机的工作原理动态演示动态演示 动态演示动态演示 压缩比压缩比

18、 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用比，用表示表示。 例如：例如：现代化油器式发动机压缩比一般为现代化油器式发动机压缩比一般为8 811(11(轿车有的达轿车有的达1010以上以上) )。柴油机。柴油机压缩比一般为为压缩比一般为为16162222。V Va a 气缸总容积；气缸总容积； V Vh h 气缸工作容积；气缸工作容积； V Vc c 燃烧室容积；燃烧室容积；工作循环工作循环 对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周而要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。

19、这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量排量 ，用用表示表示V VL L 。发动机排量发动机排量VL= V h i V Vh h气缸工作容积气缸工作容积 （气缸排量）（气缸排量） i i 气缸数目气缸数目观观看看演演示示 1 1、进气行程、进气行程 2 2、压缩行程、压缩行程 3 3、作功行程、作功行程 4 4、排气行程、排气行程 2 .1 四冲程汽油四冲程汽油机工作原理机工作原理 2 发动机发动机工作原理工作原理 四行程四行程汽油机汽油机的工作原理的工

20、作原理汽油发动机四个行程的图示1.1.进气行程进气行程. .压缩行程压缩行程. .作功行程作功行程4.4.排气行程排气行程每一行程工作的具体分析如下每一行程工作的具体分析如下 1 1、进气行程、进气行程排气门关闭排气门关闭进气门开启进气门开启大气压力线大气压力线PVra示功图示功图上止点上止点下止点下止点示功图示功图：表示活塞在不表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的同位置时气缸内气体压力的变化情况。变化情况。进气终了时气缸内进气终了时气缸内压强压强为为0.0750.0750.09Mpa0.09Mpa，温度温度上上升至升至370370400K400K 活活塞塞下下行行2 2、压缩行程、压缩行程进

21、气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭PVra示功图示功图大气压力线大气压力线c上止点上止点下止点下止点压缩终了时气缸内压缩终了时气缸内压强压强上升至上升至0.60.61.2Mpa1.2Mpa，温度温度继续继续上升至上升至600600700K700K 。活活塞塞上上行行3 3、作功行程、作功行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点作功中气缸内作功中气缸内最高压强最高压强可达可达3 35Mpa5Mpa，最高温度最高温度可达可达220022002800K2800K；作功终了时气缸内；作功终了时气缸内压强压强下降至下降至0.3

22、0.30.5Mpa0.5Mpa，温度温度下降至下降至130013001600K1600K。 活活塞塞下下行行4 4、排气行程、排气行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开PVr示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点残余废气残余废气排气终了时气缸内排气终了时气缸内压强压强下降至下降至0.1050.1050.115Mpa0.115Mpa，温度温度下降至下降至9009001200K1200K a 活活塞塞上上行行2.2 2.2 四行程四行程柴油机柴油机工作原理工作原理 与汽油机工作原理相与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的行

23、程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是油低，所以采用的是 压缩自燃式点火压缩自燃式点火。进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程新鲜空气新鲜空气四行程柴油机各行程示意图四行程柴油机各行程示意图开始喷油开始喷油分析和比较汽油机、柴油机的工作分析和比较汽油机、柴油机的工作异同异同?首先分别看一下汽油机和柴油机的图示首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞火花塞 喷油器喷油器 汽油机、柴油机的工作汽油机、柴油机的工作相同相同点：点： 每个工作循环曲轴转两周每个工作循环曲轴转两周; ; 每一

24、行程曲轴转半周每一行程曲轴转半周; ; 只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器汽油机、柴油机的工作汽油机、柴油机的工作不同不同点：点：汽油机、柴油机的汽油机、柴油机的优缺点优缺点：汽油机汽油机柴油机柴油机转速转速高高低低质量质量小小大大噪声噪声小小大大启动启动容易容易困难困难制造及制造及维修费用维修费用低低高高经济性经济性差差

25、好好应用应用轿车和轻型货轿车和轻型货大货车和客车大货车和客车3 发动机的总体构造发动机的总体构造两两大大机机构构曲柄连杆机构曲柄连杆机构配气机构配气机构五五大大系系统统燃料系燃料系润滑系润滑系冷却系冷却系点火系点火系起动系起动系点此观看录像点此观看录像 桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机的曲柄连杆机构桑塔纳发动机的曲柄连杆机构桑桑塔塔纳纳发发动动机机的的配配气气机机构构桑塔纳轿车汽油供给系桑塔纳轿车汽油供给系桑塔纳发动机冷却系桑塔纳发动机冷却系桑塔纳发动机润滑系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图桑桑塔塔纳纳发发动动机机点点火火系系桑桑塔塔纳纳轿轿车车起起动动机机4 发动机的主

26、要性能指标发动机的主要性能指标一、动力性指标一、动力性指标 1 1、有效转矩有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用：发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩，用TeTe表示表示 。2 2、有效功率有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效功率，用：发动机通过飞轮对外输出的功率成为发动机的有效功率，用PePe表示。表示。 式中：式中：T Te e 有效扭矩，单位为有效扭矩，单位为N Nm m； n n 曲轴转速，单位为曲轴转速，单位为r/minr/min 3 3、二者关系、二者关系: : 二二、经济性指标、经济性指标 燃油消耗率：燃油消耗率：只发动机每

27、发出只发动机每发出1KW1KW有效功率，在有效功率，在1 1小时内所消耗的燃油质量，称为燃小时内所消耗的燃油质量，称为燃油消耗率，用油消耗率，用g g表示，单位表示，单位g/(kWg/(kWh)。 小 结发动机发动机常用术语常用术语工作原理工作原理发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。分类分类定义定义按不同的分类方法大致分为四大类按不同的分类方法大致分为四大类十个基本术语十个基本术语汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机（重点）（重点）区别于汽油机的工作过程区别于汽油机的工作过程四个行程的工作过程四个行程的工作过程发动机发动机总体构造：总体

28、构造：汽油机（两大机构五大系统），汽油机（两大机构五大系统）， 柴油机（两大机构四大系统）柴油机（两大机构四大系统） 内燃机名称及内燃机名称及型号编制规则型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格熟练识认内燃机名称和规格 复习题复习题 1发动机由哪些机构系统组成发动机由哪些机构系统组成? ?各部分功用是什么各部分功用是什么? ? 2 2柴油机与汽油机在工作原理和总体构造上有何异同及优缺点柴油机与汽油机在工作原理和总体构造上有何异同及优缺点? ? 第一章 柴油机的类型和工作原理第一节 柴油机的类型第二节 柴油工作原理第一节 柴油机的类型一、柴油机的基本概念二、柴油机的分类热机外燃机内燃机蒸汽轮机蒸汽机柴油机汽油机燃气轮机一、柴油机的基本概念 柴油机使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油作燃料；采用内部混合法形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式发火。柴油机的优点1 经济性好。2 功率范围宽广3 尺寸小，重量轻4 机动性好5 适应船舶航行的各种工况要求柴油机的缺点振动和噪音工作条件恶劣柴油