柴油机基本知识(潍柴动力)

柴油机综合比油耗测量方法 即要求 1. 试验按工况顺序号进行． 2. 燃油消耗量按质量法测量， 试验时间不少于30s，每 个工况点测量三次，取 平均值． 3. 试验误差控制：独立试验 时转速±5r/min;扭矩 ±10Nm; 4. 对比试验，应尽可能使各工况点保 持一致，对无法调整的中间转速 ±50 r/min.；各工况点扭矩 ±30Nm．
◇速度特性----指柴油机在油量调节机构
（油量调节齿条）保持不变的情况下， 其主要性能指标随转速的变化关系。 当油量控制机构在标定位置时，测得 的柴油机速度特性为全负荷速度特性， 简称外特性；油量低于标定位置时的 速度特性，称为部分负荷速度特性。
WD615T1-3A柴油机1850r/min负荷特性和外速度特性
第二类工况：其特点是内燃机的功率与 转速接近于幂函数关系。当内燃机作为 船用主机驱动螺旋桨时，内燃机所发出 的功率必须螺旋桨吸收的功率相等，而 吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低， 且与转速成幂函数关系。这样内燃机功 率就呈现一种十分有规律的变化。该类 工况常被称为螺旋桨工况或推进工况， 也属于线工况。
气缸总容积Va
= =
压缩容积Vc
+
工作容积Vs
柴油机排量Va
气缸数 × 工作容积Vs
L
二、柴油机分类
◇按冲程数分：有四冲程和二冲程。 四冲程：曲轴旋转两周完成一个工作循环。 二冲程：曲轴旋转一周完成一个工作循环。 ◇按气缸排列方式分：有直列式、V型、W型和星 型排列等。 ◇按气缸数分：有单缸机和多缸机（二缸和二缸 以上的）。
压缩容积Vc 工作容积Vs
气缸总 容积Va
◇活塞位于上死点时其顶部与气缸盖底部
之间的气缸容积称作压缩容积；
◇活塞从上死点移到下死点所扫过的容积
称作工作容积；
◇活塞位于下死点时其顶部与气缸盖底部
之间的气缸容积称作气缸总容积；
◇所有气缸的工作容积之和称为柴油机的
排量。
气缸压缩容积、工作容积、气缸总容积和总排量 之间的关系：
以上指标是发动机在台架试验中测量考 核的指标，与用户的实际情况存在差异， 影响的因素也较复杂。
四、四冲程柴油机基本工作原理
柴油机一个工作循环由四个工 作冲程组成，即： ◇进气冲程 ◇压缩冲程 ◇做功冲程 ◇排气冲程 柴油机的连续运转是由无限个 工作循环构成。
在柴油机四个工作冲程中，只有燃烧做功冲程 对外做功，其他三个冲程消耗能量。
五、柴油机的基本组成 柴油机的基本组成
机 体 组 件 曲 柄 连 杆 机 构 配 气 机 构 燃 油 供 给 系 统
润 滑 系 统
冷 却 系 统
启 动 系 统
（一）机体组件 【功能】各机构和系统的装备骨架，并作 某些系统的组成部分。 【组成】气缸盖、气缸体、曲轴箱、油底 壳等零部件。
WD615柴油机机体
燃 油 消 耗 率
柴油机负荷
由于外特性上反映了柴油机能 够达到的最高性能，确定了最大功 率、最大扭矩以及对应的转速，因 而十分重要，所有的发动机出厂时 都必须提供柴油机外特性。
◇万有特性----柴油机几个主要特性参数之
间相互关系的综合特性成为柴油机的万 有特性。 ◇从万有特性上，可以清晰地了解到内燃 机在各种工况下的性能，很容易找出最 经济的负荷和转速。 ◇在万有特性图上，最内层的等燃油消耗 率相当于内燃机运转的最经济区域，等 值曲线越向外，经济性越差。
WD615柴油机配气机构（一）
凸轮轴齿轮
喷油泵齿轮 中间齿轮 曲轴齿轮
机油泵齿轮
WD615柴油机配气机构（二）
凸轮轴
挺柱
挺杆
WD615柴油机配气机构（三）
排气门
进气门摇臂
排气门摇臂
进气门 挺柱 气门调解螺钉
（四）燃油供给系统 【功能】按照柴油机工作循环所规定的时 间及柴油机负荷情况，向柴油机气缸内 喷入适量的柴油。 【组成】柴油箱、低压油管、输油泵、滤 清器、高压油泵、高压油管及喷油器等 零部件。
WD615T4柴油机万有特性
等燃油消耗率曲线的形状与位置对内 燃机的实际使用经济性能有重要的影响。 ----如果该曲线的形状在横向上较长，则表 示内燃机在负荷变化不大而转速变化较大 的情况下工作时，燃油消耗率变化较小。 ----如果曲线形状在纵向较长，则表示内燃 机在负荷变化较大而转速变化不大的情况 下工作时，油耗率变化较小。
◇做功冲程 活塞由上止点向下止点移 动，进气阀和排气阀同时 关闭。 压缩冲程结束时喷入燃烧 室内的柴油，与高温高压 气体混和并燃烧。燃气受 热膨胀，推动活塞下移， 对外做功。
◇排气冲程 活塞由下止点向上止点 移动，进气阀关闭，排 气阀打开。 通过活塞将废气排出气 缸，为下一个工作循环 做好准备。
◇按进气方式：有自然吸气、增压和增压中冷。
◇按冷却介质分：有水冷和风冷柴油机。 ◇按转速分：有高速机、中速机和低速机。 转速： n＞1000r/min 高速机 600r/min＜n≤1000r/min 中速机 n≤600r/min 低速机 ◇按用途分：固定用柴油机和移动式柴油机。
三、柴油机主要性能指
WD615柴油机润滑系统
机油冷却器
机油滤清器 机油泵
油底壳
（六）冷却系统 【功能】对柴油机的高温零件进行适当冷 却，以保证其正常的工作温度，这也是 保证柴油机长期可靠工作的必要条件之 一。
【组成】水泵、水箱、散热器及节温器和 管路等。
WD615柴油机冷却系统
出水管
节温器
水泵
出水口
进水口
风扇
（七）启动系统 【功能】为柴油机的启动提供外部动力， 并保证启动的安全性和可靠性。 【组成】电启动方式：启动钥匙和开关， 启动电源，启动线路和电动马达等。
柴油机综合比油耗的计算依据
计算综合比油耗必须考虑按配套主机 对动力的要求。即考虑柴油机工作时的工 况点和在该工况点的运行时间长短两因素 的影响。实际上这两项因素越按柴油机实 际运行情况细化，综合比油耗结果越接近 实际值。但由于工程机械作业情况的复杂 性及匹配从动机的多样性，实际上难以对 上述两影响因素具体进行量化处理，只能 用统计数字进行概率计算。对工程机械用 发动机，属移动式非公路设备，目前较多 采用GB/T8190.4-1999《不同用途发动机 的试验循环》C1循环工况号（右图）代表 使用状况．该标准是移动式非公路用发动 机排放标准统一化的基础，普遍为人们所 接受。因此按实际运行状况计算的柴油机 综合比油耗也借用了这个标准 。
下死点
曲柄半径R
活塞行程S
=2× 曲柄半径R
◇曲轴旋转时，活塞所能到达的两个极限位
置称作活塞的死点； ◇距离曲轴旋转中心最远的称作活塞的上死 点； ◇距离曲轴旋转中心最近的称作活塞的下死 点； ◇上下死点之间的距离称作活塞的冲程（行 程）。
3.什么是气缸压缩容积？工作容积？气缸总容积？ 什么是柴油机的总排量？
喷油器
WD615柴油机燃油供给系
高压油管
高压油泵
柴滤器 低压油管
（五）润滑系统 【功能】将清洁的润滑油以一定的压力不间断地 送到柴油机各摩擦表面或高温零件冷却表面， 以减少摩擦阻力和零件的磨损，并带走摩擦时 产生的热量和金属屑，以及高温零件所吸收的 热量，保证柴油机长期可靠工作。
【组成】滑油泵、滑油滤清器、滑油冷却器和滑 油管路等。
（三）柴油机性能特性
所谓柴油机特性，就是指柴油 机各性能参数随参数调整或运转工 况变化的规律。性能指标随运行工 况变化的特性称为性能特性。用来 表示特性的曲线叫特性曲线。
◇负荷特性----指转速不变时，柴油机
性能指标随负荷而变化的关系，用 曲线的形式表示出来就称为负荷特 性曲线。驱动发电机、压缩机、风 机、水泵等动力装置的内燃机，都 是按照负荷特性运行的。
第三类工况：其特点是功率和转速都在 较大范围内变化，它们之间没有特定的 关系。汽车及其他陆地运输用内燃机， 都属于这种工况。此时，内燃机的转速 取决于行驶速度，可以从最低稳定转速 到一直变到最高转速；负荷取决于行驶 阻力，在同一转速下，从零可以变到全 负荷。内燃机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域，相应的工 况区域称为面工况。
产生背景
由于工程机械柴油机工况复杂，负荷、转 速等变化频繁，负荷特性、外特性及万有特性 并不能真实反映发动机在实际使用过程中的耗 油量。为统一柴油机经济性评价和性能优化时 的依据，有必要建立一套柴油机按实际使用状 况下的综合燃油消耗率耗的计量标准。 单位时间内，柴油机按配套机械工作要求 输出所需动力消耗的燃油量成为综合比油耗。
柴油机基本知识
潍柴动力股份有限公司
WD615柴油机
一、基本概念
1.什么是柴油机？
柴油机是以柴油为燃料的将化学能转换 为机械能的动力装置。
燃料的 化学能
气体压 力能
机械能
柴油机的能量转换过程
2.什么叫活塞的死点（或止点）？什么是上死点 和下死点？什么是活塞的冲程（行程）？
上死点 活塞行程S
曲轴回 转中心
进气阀 排气阀
吸气冲程
180°CA
压缩冲程
180°CA
做功冲程
180°CABiblioteka 排气冲程180°CA
◇进气冲程
活塞由上止点向下止点 移动，进气阀打开，排 气阀关闭。 在柴油机进气冲程中， 纯净空气被吸入气缸， 为柴油燃烧提供氧气。
◇压缩冲程 活塞由下止点向上止点 移动，进气阀和排气阀 全部关闭。 柴油机压缩比较大，压 缩终点时气缸内气体压 力可高达3~5MPa，温度 可达310~340K，为气缸 内油气混和与点火做好 准备。
WD615柴油机起动系统
发电机
起动机
六、柴油机的基本特性
（一）柴油机工况
顾名思义，柴油机工况就是指柴 油机实际运行的工作状况。表征内燃 机运行工况的参数可由下式给出： Pe∝Ttqn 式中，Pe为有效功率，Ttq为内 燃机转矩，n为内燃机的工作转速。