第二节 柴油机工作原理
柴油机燃油供给系统
第四章 柴油机燃油供给系统 第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
（1）“ω”型燃烧室 特点：结构简单、紧凑，散热面积小，热效率高，经济性较好， 启动性能好。喷射压力要求高，常采用喷孔小的多孔喷油器，对柴 油的清洁度要求高，工作比较粗暴。 喷油压力18－25KPa，喷孔0.25－0.4mm，4－8个喷孔。 （2）球形燃烧室 特点：与“ω”型燃烧室相比，发动机工作比较柔和，但启动比较 困难。 喷油压力17－22KPa，单孔直径0.5－0.7mm，双孔直径0.3－ 0.5mm。
第四章 柴油机燃油供给系统 第四节 喷油泵
②出油阀偶件 出油阀偶件包括出油阀和出油阀座，它的功用 是出油、断油和断油后迅速降低高压油管的剩余压力，使喷油 器迅速停止供油而不出现滴漏现象。
第四章 柴油机燃油供给系统 第四节 喷油泵
（2）油量调节机构 油量调节机构的功用是根据柴油机工 况的变化来改变喷油泵的拨叉式油量调节机构 ③球销式油量调节机构
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
二、轴针式喷油器
轴针式喷油器通常用于分开式燃 烧室，一般轴针式喷油其只有一个喷 孔，喷孔的直径为1至3 mm。
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
三、燃油的喷雾
第四章 柴油机燃油供给系统 第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
柴油机燃油供给系的要求： （1） 可燃混合气浓度适中 （2）喷射压力必须足够高 （3）柴油喷射系统的喷油规律应与燃烧过程相对应 （4）在燃烧室内组织较强的空气涡流运动
二、柴油机燃烧室
按结构型式，柴油机燃烧室可分为两大类：统一式燃烧 室和分隔式燃烧室。 1. 统一式燃烧室
柴油机及辅助系统3
柴油机及辅助系统3第一节概述柴油机是内燃机车的动力装置，虽然不同用途机车上装用的柴油机型号不同，如东风5型机车上装用的是8240ZJ型，东风7G型机车上装用的是12V240ZJ型，东风4B型机车上装用的是16V240ZJB型，东风8和东风11型机车上装用的是16V280型，但其基本组成和工作原理是相同的。
一、柴油机的常用术语上止点：也叫上死点、内止点，指活塞在气缸中上行到最高位置，此时活塞距曲轴中心线最远。
下止点：也叫下死点、外止点，指活塞在气缸中下行到最低位置，此时活塞距曲轴中心线最近。
活塞行程：活塞从上止点移动到下止点，或从下止点移动到上止点所行经的距离叫做活塞行程。
工作容积：活塞从上止点移动到下止点，或从下止点移动到上止点所走过的气缸容积，叫做气缸的容积。
燃烧室容积：也叫余隙容积或压缩容积，即活塞位于上止点时，活塞、气缸套及气缸盖所包围的空间容积，叫做燃烧室容积。
气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和叫做气缸总容积。
压缩比：气缸工作容积与燃烧室容积之叫做压缩比。
进（排）气持续角：进（排）气门开启至关闭所转过的曲轴转角称为进（排）气持续角。
16 V 240ZJB型柴油机的进排气持续角是264°40′。
几何供油提前角：当活塞到达上止点前，喷油器开始供油时的曲轴转角称为几何供油提前角。
16V240ZJB型柴油机的供油提前角是21°。
16V280型柴油机的供油提前角是22°。
二、柴油机的工作原理一般情况，四冲程柴油机的工作过程是由进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程这四个冲程组成一个工作循环，在这个循环过程中柴油机曲轴要旋转两圈，四冲程柴油机的实际工作状态与理论上相比是有一定差异的，不同类型的柴油机其进气门和排气门的开启和关闭、喷油器供油的时刻是不同的。
下面以国产16V240ZJB型和16V280型机车用柴油机的工作过程来叙述柴油机的工作原理。
16V240ZJB型和16V280型柴油机是我国自行设计研制的铁路机车用柴油机，它是四冲程、直接喷射、开式燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却式柴油机，其工作过程如下：（一）进气冲程在配气机构的作用下，进气门在活塞处于上止点前某一曲轴转角（16V240ZJB 型柴油机是42°20′，16V280型柴油机是59°）时开启，新鲜空气通过增压并冷却后，经稳压箱、进气支管、气缸盖进气道进入气缸，当活塞运动到下止点前某一曲轴转角（16V240ZJB 型柴油机是42°20′，16V280型柴油机是59°）时，进气门关闭，进气过程结束。
柴油机的工作原理
柴油机的工作原理柴油机是一种内燃机，其工作原理是将燃油喷入燃烧室，由于高压而自燃，产生压力推动活塞运动，从而完成工作循环。
下面将详细介绍柴油机的工作原理。
进入压缩阶段后，进气阀关闭，活塞向上运动，将进气压缩到极高的压力。
在这个过程中，柴油被喷射到气缸中。
柴油燃料的高压和高温使得它自燃，无需使用火花塞进行点火。
因为柴油的自燃温度较高，与汽油不同，所以柴油机内部的压力较高。
这是柴油机与汽油机的一个主要区别。
然后是燃烧阶段。
当柴油自燃时，产生的能量会推动活塞向下运动，这是柴油机的主要输出。
然而，为了保持燃烧的稳定性和完全性，在柴油燃烧过程中还需要一些辅助设备，例如燃油喷嘴和喷油泵。
燃油喷嘴会在适当的时机喷射适量的燃油，而喷油泵则会提供必要的压力来将燃油喷射到气缸中。
通过调整燃油的供应量和喷射时机，可以确保燃烧的稳定和高效。
最后是排放阶段。
在燃烧完成后，废气被排出气缸，并通过排气阀排出柴油机。
与汽油机相比，柴油机产生的废气中含有更多的氮氧化物（NOx）和颗粒物，这是因为柴油燃烧的温度更高，氮和氧更容易结合形成氮氧化物，并且柴油燃料中的杂质也会产生颗粒物。
为了满足排放标准，柴油机通常会配备尾气处理系统，例如颗粒捕捉器和选择性催化还原（SCR）装置，以减少排放物的产生。
总结起来，柴油机的工作原理是通过将燃油喷入气缸中，并借助高压使其自燃，在燃烧过程中产生的能量推动活塞运动，完成工作循环。
柴油机的工作原理相对复杂，但由于其高效、经济和高扭矩的特点，仍然被广泛应用于汽车、重型机械和发电等领域。
柴油机的基础知识
柴油发动机基础知识
2、上、下止点
活塞顶面离 曲轴回转中心最 远处为上止点； 活塞顶面离曲轴 回转中心最近处 为下止点。在上、 下止点处，活塞 的运动速度为零。
图1-11
柴油发动机基础知识
3、活塞行程
上、下止点 间的距离S称为 活塞行程。曲轴 的回转半径R称 为曲轴半径。对 于气缸中心线通 过曲轴回转中心 的内燃机，其 S=2R。
图1-17
柴油发动机基础知识
第三节：柴油机的工作原理
柴油发动机基础知识
一、四冲程柴油机工作原理
• 四冲程柴油机是曲轴旋转两周（即转720度）完成 一个工作循环，它的工作过程可表述为：活塞下行时， 气缸内吸入新鲜空气，以提供燃料燃烧时所需的氧气。 然后活塞上行，对空气压缩，使之压力温度升到柴油 燃点以上，此时喷入气缸的柴油立即着火燃烧产生热 能，高温高压气体推动活塞下行而作功，并通过连杆 曲轴转换为机械能从飞轮输出。最后活塞上行将燃烧 后的废气排出气缸。这样周而复始重复进行上述过程 就形成柴油机连续旋转。因此，柴油机的实际工作过 程是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程组成 的。如果联系到活塞运动规律，可划分为：进气、压 缩、作功、排气四个冲程。
图1-12
柴油发动机基础知识
4、气缸工作容积
上、下止点间所 包容的气缸容积 称为气缸工作容 积。 一般用Vh表示：
式中： D－气缸直径 S－活塞行程 单位：mm
图1-13
柴油发动机基础知识
5、排量
多缸柴油机所有 气缸工作容积的总和 称为柴油机排量。多 缸柴油机各气缸工作 容积的总和，称为柴 油机排量。一般用VL 表示：VL＝Vh×i，式 中：Vh－气缸工作容 积；i － 气缸数目。
柴油发动机基础知识
柴油机工作原理(简单版)PPT课件
Compression ratio
14.05.2020
1 Va VcVs
VS
Vc . Vc
VC
14
ε 压缩比 (Compression ratio)
1.经济性： ε 经济性提高， ε﹥12 对经济性影响
柴油机动力装置 蒸0
螺旋桨
传.动轴系
5
功率： 70000KW L：25M H：13M B：7M
14.05.2020
.
6
14.05.2020
.
7
燃气轮机工作原理
❖ gas turbine engine
14.05.2020
.
8
蒸汽轮机工作原理
❖ Steam turbine engine
最近时的位置。 ❖ 5 冲程(Stroke)：又称行程。活塞在上、下止点间的运行距离。
它等于曲柄回转半径的两倍，即S＝2R。 ❖ 6 压缩室容积Vc：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之
间的气缸容积，又称燃烧室容积。 ❖ 7 气缸工作容积Vs：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。 ❖ 8 气缸总容积Va：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸
D．存气容积
29期 1． 在内燃机中柴油机的本质特征是：
A ．用柴油做燃 B．外部混合 C．内部燃烧 30期 1.不同机型压缩比的大小,一般地说：
√D．压缩发火
A. 增压度越高,压缩比越大
B. 小型高速机的压缩比较低速机的小
√C. 现代新型低速柴油机的压缩比越来越大
D. 二冲程柴油机比四冲程机压缩比大
14.05.2020
柴油机基本知识
第一章柴油机的基本知识第一节柴油机的基本结构一、柴油机的基本工作原理柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。
它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。
柴油机中燃油的化学能要经过燃烧才能转变成热能。
要燃烧就必须有空气。
为此，在喷入燃油之前必须先使空气进入气缸。
但光有空气和燃油若无点火源（热源）还是不能燃烧。
柴油机是压缩发火的，为此，要将从大气中吸入柴油机气缸内的室温空气，先依靠活塞上行压缩，使之达到足够高的温度和压力。
此时再将燃油以雾化状态喷入，即可在高温高压的空气中自然。
燃油燃烧后放出大量的热能，使燃气的压力、温度急剧增高，在气缸内膨胀，推动活塞作功。
膨胀终了时，气体失去了作功能力，变成废气，排出气缸，以便新气再次进入。
综上所述，柴油机每作一次功，必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实行，进行了这五个过程就完成了一个工作循环。
然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。
二、柴油机的基本结构柴油机的基本结构如图l-1所示，柴油机要按前述工作原理工作，必须包括以下部件、系统和装置。
（一）固定部件主要由气缸盖1、气缸套3、机体10、机座8、主轴承9等构成柴油机本体和运动件的支承，并和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。
（二）运动部件主要由活塞2、活塞销4、连杆5、连杆螺栓6、曲轴7等组成。
它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能的转换。
（三）配气系统它包括进气系统和排气系统。
进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀16、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。
排气系统主要由排气阀19、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。
用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。
MTU柴油发动机的结构与原理简介.
第一章 MTU柴油发动机的结构与原理简介第一节柴油机功率的标定柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的。
内燃机允许使用的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制,因此,需规定允许连续运转的最大功率,称为标定功率。
内燃机不能超过标定功率使用,否则会缩短其使用寿命,甚至可能造成事故。
柴油机的标定功率国家标准规定,在内燃机铭牌上的标定功率分为下列四类：(1)15分钟功率。
即内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率。
是短时间内可能超负荷运转和要求具有加速性能的标定功率,如汽车、摩托车等内燃机的标定功率。
(2)1小时功率。
即内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率。
如轮式拖拉机、机车、船舶等内燃机的标定功率。
(3)12小时功率。
即内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率。
如电站机组、工程机械用的内燃机标定功率。
(4)持续功率。
即内燃机允许长时间连续运转的最大有效功率。
对于一台机组,柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。
根据规定,电站用柴油机的功率标定为12小时功率。
即柴油机在大气压力为101．325kPa,环境气温为20℃,相对湿度为50％标准工况下,柴油机以额定转速连续12小时正常运转时,达到的有效功率,用Ne表示。
一般进口柴油机,其功率分为主用功率和备用功率,两者功率之比为0．91：1,相当于我国12小时功率和1小时功率之分。
柴油机是内燃机的一种类型,是现代广泛应用的发动机之一。
它是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。
目前,通信和其他国民经济部门的自备电站主要依靠它作动力带动同步交流发电机发电。
当市电停电时,依靠该机组发电,提供交流电源,保证通信设备或其他电器的用电。
本章就MTU 柴油发电机组柴油机的结构和原理分别进行简单的介绍。
第二节MTU柴油机的总体结构与型号命名规则柴油机是实现热能转变为机械能的动力设备,它由下述基本部分组成：总体结构1．首先欲得到热能,这就必须提供一定数量的燃料,送进燃烧室与空气充分混合燃烧产生热量,因此,必须有燃料系统。
柴油机的换向换向装置的基本原理换向方法和要求根椐
第二节柴油机的换向一、换向装置的基本原理、换向方法和要求根椐航行要求。
如果船舶要从前进变为后退（或相反），一般有两种方法：其一是改变螺旋桨的旋转方向（称为直接换向）；其二是保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角，使推力方向改变（称为变距桨换向）。
目前多数船舶使用前者来实现换向。
改变螺旋桨转向的方法，除少数间接传动推进装置采用倒顺车离合器外，一般都是直接改变柴油机的转向。
因此，要求船舶主柴油机应具有换向性能，即能按需要改变柴油机曲轴的旋转方向。
柴油机只有按照规定的进、排气和喷油正时及发火顺序工作，才能够以恒定的方向连续运转。
要使柴油机换向，首先应停车，然后将柴油机反向起动起来，最后喷油使柴油机按反转方向运转起来。
要满足反向起动和反向运转的要求，必须改变起动正时、喷油正时和进、排气正时，使之与正转时有相同的规律。
由于上述正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的换向问题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。
为改变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构称为换向机构。
换向时需改变其与曲轴相对位置的凸轮随机型不同而异。
四冲程柴油机则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、排气凸轮。
所以不同的机型采用不同的换向机构。
换向机构按凸轮数可分成两类：四冲程柴油机是双凸轮换向装置。
对换向机构的基本要求大体相同，主要有以下几点：1.应能准确、迅速地改变各种换向设备的正时关系，保证正、倒车正时相同。
2.换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机运转安全。
3.需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮“正时”机构相对于曲轴上、下止点位置发生变化。
二、双凸轮换向装置的换向原理和图1-8 双凸轮换向原理特点（一）换向原理双凸轮换向的特点是对需要换向的设备均设置正倒车两套凸轮。
正车时正车凸轮处于工作位置，倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置，使柴油机各缸的有关定时和发火次序符合倒车运转的需要。
柴油机的工作原理
柴油机的工作原理柴油发动机工作原理将一种能量转变为机械能的机器，叫做发动机。
各种发动机按照能源不同，可分为：风力发动机（简称风力机）；水力发动机（简称水力机）；热力发动机（简称热机）等。
把燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的发动机统称做热机，如蒸汽机、柴油机等。
根据燃料进行燃烧过程所处的地点不同，热机可分为外燃机和内燃机两大类。
燃料在发动机外部进行燃烧的热机，叫做外燃机。
如蒸汽机（往复式）、汽轮机（回转式）等。
燃料直接在发动机内部进行燃烧的热机叫做内燃机。
如柴油机、汽油机、天然气机等。
内燃机就是利用燃料冷却后产生的热能去作功的。
柴油发动机就是一种内燃机，它就是柴油在发动机汽缸内冷却，产生高温高压气体，经过活塞连杆和和曲轴机构转变为机械动力。
一、活塞式内燃机工作原理把柱塞上装在一个一端半封闭的圆筒内，柱塞顶面与圆筒内壁形成一个半封闭空间，如果用一个推杆将柱塞和一个轮子连接起来，则柱塞移动时，便通过推杆促进轮子转动，从而把空气所获得的热能转变为促进轮子转动的机械能。
内燃机的工作过程，就是按照一定的规律，不断地将燃料和空气送进气缸，并在气缸内起火冷却，释出热能。
燃气在稀释热能后产生高温高压，促进着活塞作功，将热能转变为机械能。
它就是由一个单一制的发动机所形成。
工作时燃料和空气轻易送至发动机的气缸内部展开冷却，释出热能，构成高温、高压的燃气，促进活塞移动。
然后通过曲柄连杆机构对外输入机械能。
1.气缸体2.喷油器3.进气门4.排气门5.活塞6.连杆7.曲轴二、内燃机的机械传动机构在往复式内燃机中，曲柄连杆机构的作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，以实现热能和机械能的相互转变。
它是由活塞1、连杆3和曲轴4等构成。
活塞只能沿气缸直线往复运动。
曲轴是由两个中心线在一直线上的轴所构成。
其中一个轴安置在机体中心孔内，称做主轴。
主轴只能在机体座孔内绕本身中心线转动。
另一轴通过曲柄与主轴连接在一起，称做连杆轴。
2第二节 柴油机热力循环与工作原理
§1－2 柴油机的热力循环和工作原理
一、柴油机理论循环和实际循环 1、柴油机的理论循环
基于工程热力学的基本理论把实际过程加以抽象 和简化，将其概括成由几个基本热力过程所组成 的循环叫理论循环或理想循环。 基本上为混合加热循环。 为了使柴油机工作循环 进行更加完善，现代高增 压柴油机有向定压加热循 环发展的趋势。
1、二冲程柴油机可提高柴油机功率，两台气缸尺寸 与转速相同的四冲程与二冲程柴油机，计及气口行程 损失和扫气损失，则二冲程柴油机的功率是四冲程机 的1.6～1.8倍； 2、二冲程柴油机可使用小飞轮； 3、二冲程柴油机换气机构简单，便于维护保养； 4、二冲程柴油机换气质量较四冲程机差； 5、二冲程机的热负荷高。 总之，在提高功率方面二冲程机优越，在提高柴油机 强化程度方面四冲程机优越。
CROSS SCAVENGE
2.横流扫气
LOOP SCAVENGE
3.回流扫气 MAN-KZ型柴油机
4.半回流扫气 Sulzer RD、RND、RLA、RLB
UNIFLOW SCAVENGE
5、排气阀－扫气口直 流扫气（图1－13） 在二冲程柴油机中，目 前普遍采用气口－气阀 直流扫气。 如：Sulzer RTA 系列 柴油机。
通过研究理论循环可以：
（1）用简单的公式说明循环中各基本热力参数的
关系，以明确提高理论循环热效率和平均有效压 力的有效途径； （2）确定循环热效率的理论极限，以判断柴油机 循环的完善程度； （3）有利于比较各种热力循环的经济性和动力性。
2、柴油机的实际循环 ～工质是实际混合气，以燃烧加热和排气放热， 并计及各种热力损失的实际工作循环。 特点（与理论循环的差异） （1）工质为混合气体 （2）存在着不可避免的损失 气缸壁的传热损失 换气损失（膨胀损失功＋泵气功） 燃烧损失（后燃和不完全燃烧引起的损失） 漏泄损失（活塞环处的泄漏无法避免） 其他损失（工质的涡动损失、活塞运动速度与燃 烧速度不相配合而偏离定容、定压加热过程的时 间损失等。）
柴油机电子控制系统
第二章柴油机电子控制系统第一节柴油机电子控制系统的组成及工作原理一、柴油机电子控制系统的组成柴油机电子控制系统由信号输入装置、电子控制单元ECU和执行器三部分组成。
1、信号输入装置（1）加速踏板位置传感器用来检测加速踏板的位置，此信号输入ECU后与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主要控制信号。
（2）转速传感器，曲轴位置传感器用来检测发动机转速或曲轴位置，与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主要控制信号。
（3）泵角传感器：检测喷油泵凸轮轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。
（4）着火正时传感器：检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。
（5）冷却液温度传感器检测发动机水温修正喷油量及喷油正时。
（6）进气温度传感器：检测进气温度，修正喷油量及喷油正时。
（7）进气压力传感器：检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。
（8）溢流环位置传感器：检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环的位置。
（9）正时活塞位置传感器：检测电子控制正时器正时活塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。
（10）控制杆位置传感器：检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给电脑。
（11）控制套筒位置传感器：检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。
（12）E/G开关：发动机点火开关信号，向ECU输入发动机工作状态信号。
（13）A/C开关向ECU输入空调工作信号，是怠速控制信号之一。
（14）动力转向油压开关：检测动力转向管路油压的变化，是怠速控制信号之一。
（15）空档起动开关：向ECU输入自动变速器是否处于空档位置信号，是怠速控制信号之一。
2、电子控制单元ECU是一个综合控制装置，具有如下功能：（16）接受传感器或其他装置输入的信息，给传感器提供参考基准电压：2V 、5V、9V、12V。
柴油机工作基本知识(简单版)
蒸汽动力装置
主 柴 油 机
舵
2020年8月10日6时17分
螺旋桨
传动轴系
5
功率： 70000KW L：25M H：13M B：7M
2020年8月10日6时17分
6
2020年8月10日6时17分
7
燃气轮机工作原理
❖ gas turbine engine
2020年8月10日6时17分
32期 1.柴油机压缩比不能过低，其下限应能保证：
A ．压缩终了时气缸内空气温度应高于柴油的自燃点
√B．冷车起动可靠与低负荷运转稳定
C．最高爆发压力正常
D．燃烧室有足够的油气混合空间
34期 1. 通常,高速柴油机的压缩比一般比低速机的大些,其主要原因是
A. 经济性要求 √B. 起动性能要求 C. 结构特点 D. A+B
12－22
汽油机 汽油 混合气（油+气） 气缸外混合（雾化器） 电火花塞点燃 0.15－0.40 无喷油器 6－10
2020年8月10日6时17分
11
2020年8月10日6时17分
13
二、柴油机的基本结构参数
❖ 1 气缸直径(Bore):汽缸内径，简称缸径D。 ❖ 2 曲柄半径(Crank Radius) ❖ 3 上止点(TDC)：活塞在气缸中运动到最上端，即离曲轴中心线
A、名义压缩比 B、几何压缩比 √C、有效压缩比 D、行程失效系数 45期 1.关于活塞行程的错误认识是_______.
A.活塞在上下止点间的运行距离
B.等于曲柄半径的两倍
C.等于主轴颈中心线到曲柄销中心线距离的两倍
D√ .等于主轴颈中心线到曲柄销中心线间距离
2020年8月10日6时17分
第二节 柴油机工作原理
1 k 1
t
k1 1k 1
式中： ε——压缩比 λ——压力升高比 ρ——初期膨胀比 ｋ——工质绝热指数
2、柴油机实际循环
5
1 工质的影响
工质的成分变化；工质比热的变化； 工质的高温分解；工质分子数的变化
2 气缸壁的传热损失
3 换气损失
4 燃烧损失 5 泄漏损失
18
二冲程与四冲程柴油机的比较
优点：
• 二冲程柴油机的工作循环比四冲程机多一倍，热负荷高；
• 二台气缸尺寸与转速相同的柴油机，理论上二冲程机是四冲程机的两倍，
实际为1.6～1.8倍。
• 二冲程柴油机比四冲程机回转均匀，可使用较小的飞轮。
• 二冲程柴油机的换气机构较简单，便于维修保养。
缺点：
• 二冲程换气质量差，重叠角大约为80～ 100，四冲程约为25～ 60；热效
• 喷油提前角减小，因为增压后．燃油燃烧 滞燃期缩短。减小喷油提前角可防止柴油 机了作粗暴。
SUCCESS
THANK YOU
2020/2/10
存在漏气损失(FGEC)。
半回流式扫气系统
25
• 扫气口位于排气 口的下方及两侧。
• 介于回流与横流 这间的一种扫气 形式
• 各种弯流扫气中 效果最好的一种 型式
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27
五、 柴油机的增压
• 用增加进气压力来提高功率的方法称为柴 油机的增压
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柴油机的增压
二冲程柴油机增压的特点 二冲程废气涡轮增压柴油机增压空气是
三、二冲程柴油机工作原理 12
三、二冲程柴油机工作原理 13
?什么叫做二冲程柴油机 若柴油机工作循环的五个过程是通过二个 行程（曲轴转360度）来实现，这种柴油机 叫做二冲程柴油机
柴油机工作原理
（5）排气管内压力波振幅比进气管内大
2)强制排气阶段
（1）自由排气结束开始到排气阀关闭为止
（2）活塞推挤强制排气
（3）排气阀在上止点后滞后关闭，如延后 关闭角太大会使排烟管中废气又被吸入 气缸
3)进气阶段
四、柴油机的换气过程
1四冲程柴油机的换气过程
1)自由排气阶段
（1）排气阀在下止点前打开开始至下止点 后（10－30。CA）气缸压力接近排气管压 力为止
（2）压差自由排气－缸内与排气管始终存 在较大的压差
（3）先后两个阶段：超临界－废气以当 地音速排出气缸；亚临界－排气管压 力与气缸压力之比大于临界值，小于音 速排出气体
的时刻。 b气阀正时圆图：用曲轴转角表示气阀正时的圆
图。 c进气提前角 d进气滞后角 e排气提前角 f排气滞后角
TDC
7
8ψ4
6
ψ1 1
2 ψ2
ψ3
5
BDC 1-Inlet valve opens 2-Inlet valve closes 5-Exhaust valve opens 6-Exhaust value closes 7-Injection commences 8-Fuel valve closed
第二节 柴油机工作原理
一、四冲程柴油机工作原理
1定义
1）柴油机工作过程：包括进气、压缩、燃烧、 膨胀、排气在内的全部热力循环过程
2）柴油机工作循环：包括进气、压缩、膨胀和 排气等过程的周而复始的循环
3）四冲程柴油机：用活塞的四个行程完成一个 工作循环的柴油机
4）二冲程柴油机：用活塞的两个行程完成一个 工作循环的柴油机
1-2第二节--柴油机的基本工作原理
1 / 8第二节 柴油机的基本工作原理柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。
工作时，空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自行着火燃烧，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，将热能转变为机械功。
柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀作功和排气等过程组成。
这些过程可以由四冲程柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实现。
一、四冲程柴油机（非增压）的工作原理图1-2-1所示是四冲程柴油机的基本结构图。
工作时活塞作往复直线运动，曲轴作旋转运动。
活塞改变运动方向瞬时的位置称止点（死点），止点处的活塞瞬时运动速度为零。
离曲轴中心最远时的止点称上止点（T.D.C.），最近时的止点称下止点（B.D.C.）。
曲柄销中心与主轴颈中心之间的距离称曲柄半径R 。
连杆大、小端中心间的距离称连杆长度L 。
上、下止点间的距离称活塞行程（冲程）S 。
活塞行程等于曲柄半径的两倍，即S =2R 。
活塞在上、下止点间移动所扫过的容积称气缸工作容积V S 。
S D V s ⋅=24π （1-2-1） 式中，D 为气缸直径（缸径）。
活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积，称燃烧室容积（压缩室容积、余隙容积）V c 。
气缸总容积V a 与燃烧室容积之比称压缩比ε。
c s c c s c a V V V V V V V +=+==1ε （1-2-2） 显然压缩比是一个几何概念，它与柴油机的转速无关。
用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油机称四冲程柴油机。
图1-2-2是四冲程柴油机的工作原理简图。
图的上部表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。
图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变化情况，称p-V 示功图。
1．进气行程活塞从上止点下行，进气阀打开。
由于活塞下行的抽吸作用，新鲜空气充入气缸。
为了能充入更多的空气，进气阀一般在上止点前提前开启（曲柄位于点1），在下止点后延迟关闭（曲柄位于点2），气阀开启的延续角（图中阴影线部分）约为220˚～250˚CA 。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
生变形。 z 结构简单，维修较方便 z 在行程缸径比 S/D＜2.2 的船用大型柴油机中
曾经得到普遍使用。 2）直流扫气： z 气流在缸内流动路线短，新气与废气不易掺混，
换气质量较好。 z 缸套下方受热均匀 z 结构复杂，维修较困难 z 在长行程和超长行程柴油机中普遍使用。是膨胀混合加热循环 2、柴油机实际循环 两者之间的差异：
1) 工质的影响 2) 气缸壁的传热损失 3) 换气损失 4) 燃烧损失
1-2-1
第一章 柴油机基本知识
5) 泄漏损失 6) 其他损失 由于上述各项损失的存在，使实际循环的热效率明显 下降。 二、四冲程柴油机工作原理 1. 四冲程柴油机工作原理(图１-6)
第一章 柴油机基本知识
第二节 柴油机热力循环和工作原理
柴油机的工作过程 进气、压缩、燃烧、膨胀与排气 五个过程。
柴油机的工作循环 包括进气、压缩、膨胀和排气等 过程的周而复始的循环。
Ұɺ 柴油机理论循环和实际循环 1．柴油机的理论循环
η = 1 − λρ k −1
t
ε k −1[(λ −1)+kλ (ρ −1)]
第一行程——进气行程，空气进入气缸时相应的活塞 行程。
第二行程——压缩行程，工质在气缸内被压缩时相应 的活塞行程。
第三行程——燃烧和膨胀行程，工质在气缸内燃烧膨 胀时相应的活塞行程。
1-2-2
第一章 柴油机基本知识
第四行程——排气行程，废气从气缸内排出时相应的 活塞行程。
2．气阀定时与气阀重叠角
图１－7 气阀正时圆图 气阀定时：进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻
行程失效系数：φs＝气口高度/行程 有效压缩比：进或排气阀(口)全部关闭瞬时的气
第一章 柴油机的基本知识
第一章柴油机的基本知识第一节柴油机概述一、热机、内燃机、柴油机1、柴油机是热机的一种2、热机是将燃料的化学能通过燃烧转变为热能，再通过燃烧产物（亦称工质）的膨胀做功把热能转变为机械能的机械3、能量的转化：化学能————热能————机械能4、根据燃料燃烧的部位，热机可分为内燃机和外燃机5、内燃机的特点：①效率高、质量轻6、汽油机特点：①燃油采用外部混合法②电火花塞点火方式燃烧③经济性差④燃油易挥发，火灾危险性大⑤工作柔和、噪音低、比质量轻7、柴油机①柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机②燃油为气缸内部混合③发火方式为压缩发火④优点：①热效率高，经济性好②功率范围广③尺寸小布置方便④机动性好，启动方便，加速性好，能直接反转，便于使用和管理⑤缺点：①振动和噪音大②零部件工作条件差二、柴油机的基本结构1、固定部件：气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承2、运动部件：①组成：活塞组件、连杆组件、曲轴飞轮组件（“曲柄——连杆”组件）②作用：a、将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动b、实现热能到机械能的转化3、主要系统：①配气系统②燃油系统③冷却系统④润滑系统⑤操纵系统三、柴油机常见几何术语1、上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置2、下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置3、冲程（S）：又称行程，是活塞在上下止点间的直线距离4、气缸直径（D）：气缸的名义内径5、压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖之间的气缸室容积，又称燃烧室容积6、余隙高度（顶隙）：活塞位于上上止点时，活塞与气缸盖底面之间的垂直距离7、气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积8、气缸总容积（Va）：活塞位于上止点时，活塞顶以上的全部气缸容积9、压缩比ξ①气缸总容积与压缩室容积的比值，亦称为几何压缩比②压缩比表明压缩过程中进入气缸内的空气被压缩的程度，它是柴油机的主要性能参数之一，压缩比越大，压缩终点的温度和压力就超高，对光滑的发火，柴油机的启动有利，而且热效率也超高。
柴油机燃料供给系统
柴油机燃料供给系统柴油发动机是以柴油为燃料的发动机.本章重点研究的是柴油发动机的燃料供给系统，将对系统的组成、工作原理、主要零部件构造,常见故障诊断与排除、电控系统简介等几方面加以介绍。
第一节柴油机燃料供给系统的组成和工作原理学习目标1。
了解柴油机的功用和组成2。
掌握燃烧室的结构和特点一、柴油机燃料供给系统的组成1。
功用⑴完成燃料的储存、滤清和输送工作；⑵根据不同工况的要求以一定压力及喷油质量，将燃油定时定量的喷入燃烧室,与空气迅速形成良好的混合气并燃烧；⑶根据柴油机的负荷变化自动调节循环供油量,以保证柴油机的稳定运转,尤其是稳定怠速，限制超速；⑷将燃烧后的废气从气缸中导出并排入大气中。
2.组成如图7-1所示，柴油机燃料供给系由空气供给装置、燃油供给装置、混合气形成装置、废弃排出装置四部分组成.⑴空气供给装置：由空气滤清器、进气管道等组成，有的还有增压器；⑵燃油供给装置:由喷油泵、喷油器、调速器、柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤清器、喷油提前器高、低压油管等辅助装置；⑶混合气形成装置：燃烧室；⑷废气排出装置：由排气管道及排气消声器组成。
图7-1柴油机燃料供给系统1一低压油管；2一柴油滤清器;3一喷油泵；4一输油泵;5一柴油箱；6一回油管;7一喷油器；8一高压油管当柴油机工作时，输油泵从燃油箱吸出柴油，经油水分离器除去柴油中的水分，再经柴油滤清器滤除柴油中的杂质，然后输入喷油泵。
在喷油泵内，柴油经过增压和计量之后，经高压油管供入喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入燃烧室。
喷油泵前端装有喷油提前器，后端与调速器组成一体。
输油泵供给的多余柴油及喷油器顶部的回油均经回油管返回燃油箱。
3.燃烧室（1)定义:当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室。
（2)分类:分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。
统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。
燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配,以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气。
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二台气缸尺寸与转速相同的柴油机，理论上二冲程机是四冲程机的两倍，
实际为1.6～1.8倍。
二冲程柴油机比四冲程机回转均匀，可使用较小的飞轮。 • 二冲程柴油机的换气机构较简单，便于维修保养。 缺点： • 二冲程换气质量差，重叠角大约为80～ 100，四冲程约为25～ 60；热效
率低。 二冲程机热负荷高，喷孔易阻塞。
k 1
1 k 1
k
1
式中： ε ——压缩比 λ ——压力升高比 ρ ——初期膨胀比 ｋ——工质绝热指数
2、柴油机实际循环
1工质的影响
工质的成分变化；工质比热的变化； 工质的高温分解；工质分子数的变化
5
2气缸壁的传热损失 3换气损失 4燃烧损失 5 泄漏损失
三、二冲程柴油机工作原理
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三、二冲程柴油机工作原理
?什么叫做二冲程柴油机 若柴油机工作循环的五个过程是通过二个 行程（曲轴转360度）来实现，这种柴油机 叫做二冲程柴油机
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1、换气—压缩行程 换气：d-h-a(0-1-2) 压缩：a-c(2-3) 喷油着火 2、膨胀—换气行程 膨胀：（c-z-b） 换气：（ b-f-d）
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正时图的分析
？气阀提前开启和延迟关闭 的目的是什么？ 。为了将废气排出干净和增 加空气的吸入量。 ？气阀重叠角有什么好处 。适当的重叠角不仅不会使 废气倒灌，而且有助于的 废气的排出和新气的吸入。 ？对于高速机而言气阀重叠 角应小些还是大些.(思考) ？对于增压柴油机而言的气 阀重叠角应小些还是大些. (思考)
•
增压与非增压的比较
增压柴油机的特点
• 气阀重叠角加大-这是为了利用压力空气来 赶走残存在缸内的废气。加强“燃烧室扫 气”；同时降低燃烧家组件以及其它有关 机件的温度，提高柴油机的工作可靠性。 • 喷油提前角减小，因为增压后．燃油燃烧 滞燃期缩短。减小喷油提前角可防止柴油 机了作粗暴。
1
第二节 柴油机工作原理
一、柴油机理论循环和实际循环
二、四冲程柴油机工作原理 三、二冲程柴油机工作原理
四、 二冲程柴油机的换气形式
五、 柴油机的增压
一、柴油机理论循环和实际循环
1、柴油机理论循环
定容代柴油机循环）
继续膨胀循环
3
理论循环的热效率ηｔ
4
t 1
ｔｃ= 600 ～700 ℃
燃烧和膨胀行程 排气行程 ｐz=5～8MPa 230～260°CA ｔz=1400～1800 ℃
四种程柴油机的正时图
• 气阀正时： 进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻 • 气阀正时圆图： 用曲轴转角表示气阀正时的圆图 • 气阀重迭角： 在上止点前后进气阀和排气阀同时开启 着，对应于这段时间的曲轴转角
其他：
•
(1 s )Vs e 1 Vc
四冲程有几何压缩比表示压缩程度，二冲程用有效压缩比表示；
四、 二冲程柴油机的换气形式
气阀-气口式 直流扫气 (uniflow)
气口-气口式 横流扫气式
弯流扫气 (loop)
回流扫气式 半回流扫气式
气口-气口式二冲程柴油机
• • • • • •
14
三、二冲程柴油机工作原理
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二冲程柴油机正时圆图
二冲程柴油机的特点
• 1. 2. 3. • 1. 2. 二冲程柴油机的优点 提高了柴油机的作功能力 改善了柴油机的动力性 简化了柴油机的结构 二冲程柴油机的缺点 换气质量差、热效率低 热负荷较高
二冲程与四冲程柴油机的比较
优点： • • • 二冲程柴油机的工作循环比四冲程机多一倍，热负荷高；
40~80 1 40~50 15~30 0~20
10
10~ 3 0 20~4 0
5 35~4 5 40~5
四冲程柴油机小结
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1）经历“进气—压缩— 膨胀— 排气”四个行程，完成一个工作循环。 2）完成一个工作循环，气缸内完成了换气（排气+进气）、压缩、喷油、 燃烧、膨胀五个过程。 3）柴油机工作性能与各工作过程运行质量和起始、终止点关系密切。 4）四冲程柴油机完成一个工作循环，曲轴回转两转，即720˚；而完成一个 工作循环，进、排气阀和喷油泵只需动作一次，配气凸轮和喷油凸轮在 一个循环中只转一转（360˚曲轴转角）。曲轴与凸轮轴的转速比为2 ：1。 5）四个行程中，只有膨胀行程才对外作功，其余三个行程都要消耗功。 在单缸柴油机中，需有较大的飞轮来供给这三个行程所需的能量；而在 多缸柴油机中，则借助于其他气缸膨胀作功过程来供给，飞轮可小些。 6）柴油机由停车状态进入工作状态，必须借助外力驱动使其起动运转， 直至达到一定转速，使压缩终点压力和温度达到一定值后，喷入气缸的 燃油才能发火燃烧，柴油机才能自行运转。
6其他损失
15
6
二、 四冲程柴油机工作原理
2.1 什么叫做四冲程柴油机
若柴油机工作循环的五个过程是通过进气、压缩、 膨胀和排气四个行程（曲轴转720度）来实现，这种 柴油机叫做四冲程柴油机 。
进气
压缩
膨胀
排气
二、、四冲程柴油机工作原理
7
进气行程
220～２５０℃Ａ
压缩行程 140°～160℃Ａ
ｐｃ=3 ～6 MPa；
半回流式扫气系统
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• 扫气口位于排气 口的下方及两侧。 • 介于回流与横流 这间的一种扫气 形式 • 各种弯流扫气中 效果最好的一种 型式
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五、 柴油机的增压
• 用增加进气压力来提高功率的方法称为柴 油机的增压
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柴油机的增压
二冲程柴油机增压的特点
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二冲程废气涡轮增压柴油机增压空气是 供入扫气箱中，然后经扫气口进入气 缸。往往设有辅助压气机 (?) 柴油 机的增压多采用废气涡轮增压，即可 增加功率，又可提高经济性。
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两个连杆 两个曲轴 进气和排气能力大 高度大，成本高 结构复杂 燃烧室在气缸套中部， 热负荷高。
直流扫气
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简单的横流扫气系统
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过后排气，充气效率低 结构简单，运转可靠
扫气口装有单向阀的横流扫气系统
有两排扫气口， 其中上排扫气 口安排单向阀
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回流式扫气系统
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排气口与扫气口布置在气缸同一侧，便于废气涡轮增压器 的安装。但气口宽度受到一定限制。在扫气口关闭后，也 存在漏气损失(FGEC)。