柴油机基础知识

（优选）柴油机基础知识现在是1页\一共有65页\编辑于星期五目录第一章内燃机车柴油机的基本知识

第二章柴油机的受力分析第三章固定件第四章运动件第五章柴油机的配气机构

第六章进、排气系统

第七章燃油的供给与燃烧

第八章柴油机的调节与控制

第九章机油系统

第十章冷却水及预热系统

第十一章柴油机总成及工作特性

现在是2页\一共有65页\编辑于星期五第一章内燃机车柴油机的基本知识第一节柴油机的主要特点

第二节柴油机的基本知识

第三节柴油机的分类、型号及转向现在是3页\一共有65页\编辑于星期五现在是4页\一共有65页\编辑于星期五‹#›返回3现在是5页\一共有65页\编辑于星期五

船用中速柴油机

低速柴油机

现在是6页\一共有65页\编辑于星期五一、概述

发动机：将一种能量转变为机械能的机器。根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。

热机：把燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的发动机。根据燃料进行燃烧过程所处的地点不同，分：外燃机、内燃机。

外燃机：燃料在发动机的外部进行燃烧的热机，如蒸汽机、汽轮机等。

内燃机：燃料直接在发动机内部进行燃烧的热机。又分为：往复运动活塞式内燃机（汽油、柴油、煤气机等）旋转式内燃机（燃气轮机、旋转活塞发动机等）第一节柴油机的主要特点现在是7页\一共有65页\编辑于星期五返回机体曲轴连杆气缸套进气滤清器进气门喷油器排气门排气管气缸盖活塞活塞销挺住凸轮轴现在是8页\一共有65页\编辑于星期五现在是9页\一共有65页\编辑于星期五二、柴油机的主要特点１、热效率高柴油机的最高有效效率达46％，而往复式蒸汽机只有11—16％，汽油机是35％，燃气轮机是30％。热效率高，标志着发动机的经济性好，即燃料的消耗量少。２、功率范围广、适应性好目前柴油机气缸直径一般为55~1600mm；单机功率0.59~40440kW；同一型号柴油机经过少量改装，又可以适应多种不同用途的需要。现在是10页\一共有65页\编辑于星期五３、结构紧凑４、使用操作方便、启动快通常情况下，柴油机能在3～5秒内起动起来，并能在很短时间内达到最大功率，正常运行过程中不需要进行繁重的复杂操作。５、工作寿命长６、结构复杂、工艺要求高、修理运用技术高。现在是11页\一共有65页\编辑于星期五第二节柴油机的基本知识

一、柴油机的一些术语（一）气缸直径Ｄ（毫米），气缸的内圆孔直径。

（二）止点活塞在气缸内运动的极端位置称为止点，或死点。上止点：当活塞距曲轴中心线最远的位置。下止点：当活塞距曲轴中心线最近的位置。（三）冲程即活塞行程，指上、下止点的距离，Ｓ（毫米）。活塞移动一个行程曲轴旋转180度，Ｓ＝2r（r为曲柄半径）。现在是12页\一共有65页\编辑于星期五现在是13页\一共有65页\编辑于星期五（四）气缸容积活塞顶、气缸套及气缸盖间包围的空间，单位为升。燃烧室容积Ｖｃ：活塞位于上止点时气缸容积，最小容积；气缸工作容积Ｖh：活塞从一个止点到另一个止点所扫过的气缸容积；气缸总容积Ｖa：活塞位于下止点时气缸容积；最大容积。Ｖa＝Ｖh＋Ｖc

活塞排量：Ｖh代表单个活塞工作一次后的理论排气量。（五）工质气缸内的工作介质。现在是14页\一共有65页\编辑于星期五（六）压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比值，称几何压缩比或名义压缩比，用ε表示。ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc

＝1＋Ｖh／Ｖc

ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。（七）工作循环（八）四冲程和二冲程现在是15页\一共有65页\编辑于星期五二、柴油机的工作原理（一）四冲程柴油机的工作原理

１、进气过程：活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～120KPa。当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。现在是16页\一共有65页\编辑于星期五在新鲜空气进入气缸的过程中，由于受空气滤清器、进气管、进气门等阻力的影响，进气终了时气缸内气体压力Ｐ＝80～90KPa，又因空气从高温的残余废气和燃烧室壁吸收热量，ｔ＝50～70度。进气门早开晚关。进气提前角θi，进气滞后角θi′。现在是17页\一共有65页\编辑于星期五２、压缩过程活塞由下止点移到上止点，进、排气门全关。过程开始活塞在下止点，活塞上移，气缸内容积逐渐减小，新鲜空气被压缩，压力和温度随着升高。为实现高温气体引燃柴油的目的，柴油机都具有较大的压缩比，使压缩终了时，Ｔ＝780～1000Ｋ，Ｐ＝2500～3500KPa。喷油提前。现在是18页\一共有65页\编辑于星期五３、燃烧膨胀过程喷入气缸内的燃料在高温空气中着火燃烧，产生大量热能，使气缸内的温度、压力急剧升高，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴转动。实现热能转化为机械能，工作行程。Ｐz＝10000～14000KPaＴ＝1700～2100K现在是19页\一共有65页\编辑于星期五４、排气过程过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气，排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。排气门早开晚关。排气提前角θe，排气滞后角θe′。现在是20页\一共有65页\编辑于星期五‹#›返回26现在是21页\一共有65页\编辑于星期五（二）实际工作循环特点１、进、排气门早开晚关，气门重叠角。２、燃烧膨胀过程为工作过程，其余为辅助过程，消耗能量。３、借助于外力启动。４、进、排气门各启闭一次，喷油一次，一个工作循环内，曲轴转２转，凸轮轴转１转。现在是22页\一共有65页\编辑于星期五（三）曲轴转角和配气相位图１、曲轴转角通常将曲轴转一转时等分成360度，它的０度和360度皆与活塞上止点位置相对应。四冲程柴油机在一个工作循环中每一缸活塞有两个上止点，一个是压缩上止点或称发火上止点，曲轴转角通常作为０度，另一个是换气上止点，曲轴转角通常作为360度。现在是23页\一共有65页\编辑于星期五２、配气相位图在直角坐标图上，活塞的上、下止点分别位于纵坐标的上方和下方，坐标的中心代表曲轴转动中心，按曲轴的转动方向标出进气门和排气门启、闭位置的图形称为配气相位图。现在是24页\一共有65页\编辑于星期五现在是25页\一共有65页\编辑于星期五第一冲程：活塞从下止点向上止点运动，事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。

第二冲程：活塞从上止点向下止点运动，活塞上方进行作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。二冲程汽油机的工作原理

现在是26页\一共有65页\编辑于星期五现在是27页\一共有65页\编辑于星期五二冲程柴油机的工作原理

二冲程柴油机和二冲程汽油机工作类似，所不同的是，柴油机进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。例如带有扫气泵的冲行程柴油机工作过程如下现在是28页\一共有65页\编辑于星期五第一冲程：活塞从下止点向上止点运动，行程开始前不久，进气孔和排气门均以开启，利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭，排气门也关闭，空气受到压缩，当活塞接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，燃油和空气混合后燃烧，使气缸内压力增大。

现在是29页\一共有65页\编辑于星期五现在是30页\一共有65页\编辑于星期五第二冲程：活塞从上止点向下止点运动，开始时气体膨胀，推动活塞向下运动，对外作功，当活塞下行到大约2/3行程时，排气门开启，排出废气，气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气，换气一直延续到活塞向上运动1/3行程进气孔关闭结束。

现在是31页\一共有65页\编辑于星期五现在是32页\一共有65页\编辑于星期五三、柴油机的基本组成

（一）固定件作用：安装和支承的基础。组成：机体、主轴承、气缸、气缸盖、油底壳等。

（二）运动件主要指柴油机中作功、传递和输出功率的曲柄连杆机构。作用：改变运动形式、传递作用力、输出功率。组成：活塞组、连杆组、曲轴组。现在是33页\一共有65页\编辑于星期五（三）配气机构作用：控制进、排气门的开启和关闭，保证吸新排废，使柴油机正常工作。组成：凸轮轴、推杆、挺柱、摇臂、气门及气门弹簧等。

（四）进、排气系统进气系统：空滤器、压气机、中冷器、稳压箱、进气管道等；

排气系统：排气支管、排气总管、排气消声器、涡轮机等。现在是34页\一共有65页\编辑于星期五‹#›返回40现在是35页\一共有65页\编辑于星期五（五）燃油系统作用：定时、定量地向燃烧室喷入燃油。组成：燃油箱、燃油输送泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器及有关管路。（六）调控系统作用：调节每一工作循环供油量与负荷相适应，并能防止飞车和过载。

组成：调速器、杠杆系统、超速保护装置、紧急停车装置等。现在是36页\一共有65页\编辑于星期五（七）机油系统作用：将机油送到柴油机运动件各摩擦表面，以减少运动件的磨损和摩擦阻力。

组成：启动机油泵、主机油泵、机油滤清器、热交换器及机油管道。（八）冷却水系统

作用：传递和散发柴油机工作时产生的热量，防止柴油机过热。组成：膨胀水箱、高低温水泵、中冷器、散热器及有关管路。现在是37页\一共有65页\编辑于星期五第三节柴油机的分类、型号及转向一、柴油机的分类（一）以气缸布置的型式来分１．立式柴油机２．Ｕ型柴油机３．对动活塞式柴油机４．Ｖ型柴油机现在是38页\一共有65页\编辑于星期五现在是39页\一共有65页\编辑于星期五（二）以完成工作循环所需的冲程数分１．四冲程柴油机２．二冲程柴油机（三）按曲轴转速及活塞平均速度分

曲轴转速ｎ（转／分）：

低速≤300中速＝300～1000高速〉1000活塞平均速度cｍ（米／秒）：

低速<6中速＝6～9高速＝9～13现在是40页\一共有65页\编辑于星期五（四）按进气状态分⑴以空气进入气缸的状态分：１．非增压柴油机２．增压柴油机

⑵以压气机的驱动方式分：１．机械增压柴油机２．废气涡轮增压柴油机

⑶以空气被增压的程度分：

１．低增压≤166.6２．中增压＝166.6～245３．高增压＝245～343４．超高增压〉343现在是41页\一共有65页\编辑于星期五（五）按燃烧室的结构特征分１．直接喷射燃烧室式柴油机２．间接喷射式燃烧室式柴油机现在是42页\一共有65页\编辑于星期五二、柴油机的型号、气缸编号及曲轴转向

１、型号：⑴首部：系列符号、换代标志符号；⑵中部：缸数符号气缸排列型式：Ｖ－Ｖ型Ｐ－平卧型无－直立式或单缸卧式冲程符号：Ｅ－二冲程无－四冲程缸径符号现在是43页\一共有65页\编辑于星期五⑶后部：

结构特征符号：无－水冷式Ｆ－风冷式Ｎ－凝气冷却Ｓ－十字头式Ｄ－可逆转（直接换向）Ｚ－增压式用途特征符号：无－通用型Ｔ－拖拉机用Ｍ－摩托车用Ｇ－工程机械用Ｑ－车用Ｊ－铁路机车用Ｄ－发电机组用

⑷尾部：区分符号。如：16V240ZJB、10E207J现在是44页\一共有65页\编辑于星期五现在是45页\一共有65页\编辑于星期五我国于1982年颁布于新的国家标准(GB725-1982)，对内燃机产品的名称飞型号及编制规则进行了规范广该标准的主要内容如下：(1)内燃机产品的名称均按所采用的燃料类型命名，例如柴油机、汽油机、石油天然气发动机等。(2)内燃机型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。现在是46页\一共有65页\编辑于星期五(3)内燃机型号由四部分组成，其排列顺序及符号意义如下面框图所示：例：12V110F——表示十二缸、V形排列、四行程、缸径110mm、风冷、不增压发动机；1E65F——表示单缸、二行程、缸径65mm、风冷、通用型发动机；4100Q-4——表示四缸、直列式、四冲程、缸径100mm、汽车用第四种变型发动机。现在是47页\一共有65页\编辑于星期五２、曲轴转向站在输出端向自由端看，凡输出端曲轴顺时针转为“右转”，逆时针旋转为“左转”。多轴式柴油机的转向以主输出轴转向为准。

３、气缸编号由功率输出端朝自由端看，以垂直于输出轴中心线的水平线为基准，从该水平线右侧逆时针方向依次决定气缸列数Ⅰ、Ⅱ…。气缸编号从Ⅰ列自由端开始，由前向后依次编号，整台柴油机的气缸号码误应连续。现在是48页\一共有65页\编辑于星期五柴油机的汽缸编号现在是49页\一共有65页\编辑于星期五第四节柴油机的技术经济指标现在是50页\一共有65页\编辑于星期五

1、动力性能指标①有效转矩Te

②有效功率Pe

式中：Te—有效转矩，N·m；

n—曲轴转速，r/min。

③平均有效压力pme:单位气缸工作容积发出的有效功④发动机转速n：即曲轴转速，r/min现在是51页\一共有65页\编辑于星期五在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。现在是52页\一共有65页\编辑于星期五②有效热效率:燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作

ηe。2、经济性能指标①有效燃油消耗率ge：单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其单位为g/kW·h3、强化指标强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。4、紧凑性指标用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。①比容积②比质量现在是53页\一共有65页\编辑于星期五

5、环境性能指标

①排放：有害气体CO、HC、NOx、颗粒物PM

②噪音③温室气体：

二氧化碳CO2等6、可靠性指标表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。7、耐久性指标指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。现在是54页\一共有65页\编辑于星期五1、速度特性曲线发动机在油量调节机构(节气门开度)保持不变的情况下，性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性曲线。第五节发动机特性曲线发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况(负荷、转速)变化而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。现在是55页\一共有65页\编辑于星期五当油量控制机构在最大位置时，测得的特性为全负荷速度特性(简称外特性，只有一条）油量低于最大位置时的速度特性，称为部分负荷速度特性。（无数条）由于外特性上反映了内燃机所能达到的最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及对应的转速，因而是十分重要的，所有发动机出厂时都必须提供该特性。现在是56页\一共有65页\编辑于星期五发动机负荷率：发动机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值。

2、发动机工作状况通常用功率和曲轴转速来表示。现在是57页\一共有65页\编辑于星期五现在是58页\一共有65页\编辑于星期五解放CA6102型发动机，其活塞行程为114.3mm，试计算出该发动机的排量