柴油机结构与工作原理

曲柄连杆机构
曲轴 飞轮
曲柄连杆机构
曲轴
曲轴的功用是承受、 传递连杆传
来的力，并驱动其它机构或装置工作。
它通常由曲轴前端、主轴颈、连杆轴颈、
曲柄臂、曲轴后端等部分组成。
曲轴可分为整体式和组合式两种。
曲柄连杆机构
飞轮
曲柄连杆机构
活塞连杆组成： 活塞 活塞环 活塞销 连杆
1、2-- 连杆轴瓦 3--活塞肖 4--连杆体 5--连杆盖 6--连杆螺栓 7--连杆衬套 8--活塞 9--挡圈 10--梯形环 11--锥面环 12--螺旋撑簧油环
柴油机概述
柴油喷入气缸后的着火燃烧和充分膨胀创造了必要条件。 柴油的自燃温度约在300℃左右，为保证柴油喷入气缸 后能及时迅速燃烧和冷启动时可靠着火，其压缩终点 温度应高出于柴油自燃温度的一倍左右。压缩终了的 状态参数主要决定于空气的压缩程度，也就是压缩前 活塞处于下止点时气缸中气体所占有的容积(即气缸总 容积Vt)与压缩后活塞处于上止点时气体所占有的容积 (即燃烧室容积Vc)之比，此比值称为压缩比，以符号εC 表示。εC=Vt/VC=1+VS/VC、做功行程(膨胀行程)
在压缩行程接近终了，活塞到达上止点前的某一 时刻，柴油开始(并经历一小段时间)从喷油嘴以高压喷 入燃烧室而形成油雾状，并在高温压缩空气中迅速蒸 发而混合成可燃混合气(这种在气缸内部形成可燃混合 气的方式称为“内混合”)，随后便自行着火燃烧放出 大
柴油机概述
量热量，使气缸中的气体温度和压力急剧升高，最高 温度可达2000℃左右，最高爆发压力可达60一90 Kg.f/cm2 (随燃烧室的结构型式不同而有所差异，增压 及增压中冷柴油机此数值还要更高)。由于此时进气门 和排气门是关闭着的，所以高温高压气体便膨胀而推 动活塞内上止点迅速向下止点移动，并通过连杆的传 递而迫使曲轴旋转对外输出动力。这样，热能便转化 成了机械功。随着活塞的下移，气缸内的气体压力和 温度也随之逐渐降低，待活塞接近下止点时，做功行 程便告终了，此时缸内压力降到3—4 Kg.f/cm2。，而 温度降到800一900℃。
由于燃烧室占有一定的容积，以及上述排气阻力 的影响，因此废气不可能完全排出，留下的残余废气 在下一工作循环进气时与新鲜空气混合而成为工作混 合气。残余废气愈多，对下一工作循环的不良影响愈 大，因此希望废气排得愈干净愈好。
柴油机概述
柴油机一般由以下机构和系统组成： 曲柄连杆机构和机体组件 配气机构 燃料供给系 润滑系 冷却系 起动系
气缸体
机体组件
气缸套
由于气缸在高温、高压、活塞高速往复运动以
及润滑不良的情况下工作，磨损是很大的。 为了提高
气缸表面的耐磨性，有些发动机的气缸体用加入少量
合金元素，如镍、钼、铬、 磷、硼等元素的优质铸铁
材料制成。但气缸体全部使用优质耐磨材料，将会造
成材料的极大浪费。 所以，近年来广泛采用在机体内
柴油机概述
4．排气行程 做功行程终了，曲轴靠飞轮的转动惯性继续旋转，
推动活塞越过下止点向上止点移动。这时排气门开启， 进气门仍关闭。由于膨胀后的废气压力仍高于外界大 气压力，所以废气在此压差作用下，以及受活塞的排 挤作用下，迅速从排气门排出。出于受到排气系统的 阻力作用，因此排气终了时的缸内废气压力仍略高于 大气压力，约为1.05—1.25Kg.f/cm2．温度约为300一 700℃(在排气门附近)。
曲柄连杆机构
活塞
活塞的主要作用是承受气缸中气体
压力所造成的作用力， 并将此力通过活
塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞
顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧
柴油机概述
柴油 机每循环 冲程数 （行程） 可分为二 冲程柴油 机和四冲 程柴油机。
柴油机概述
上止点 下止点 活塞行程 曲柄半径 气缸工作容
积 燃烧室容积 气缸最大面
积 内燃机排量 压缩比
柴油机概述
四冲 程柴油机 工作循环 如图所示， 由进气冲 程、压缩 冲程、做 功冲程和 排气冲程 组成一个 工作循环。
柴油机概述
在进气门关闭之前，由于气体流动惯性的作用使 气缸内的气体压力有所回升，但由于气体流动的节流 损失，气缸内的压力仍低于外界大气压力Pa，进气终 点压力Ps约为(0.8—0.95)Pa。充入气缸的空气与燃烧 室壁及活塞顶等高温机件的接触，以及与上一循环没 有排净而留在气缸内残余废气的混合，使进气温度升 高。进气终点温度Ts可达30一65℃。 2、压缩过程 当进气行程终了时，活塞继续在曲轴的推动下越过下 止点而向上止点移动。由于此时进气门和排气门都关 闭，所以活塞上移时气缸容积逐渐减小，缸内空气逐 渐被压缩，其压力和温度也随之逐渐升高直至活塞到 达上止点时，空气完全被压缩至燃烧室内，此时压力 可达30—50 Kg.f/cm2，温度可达680—730℃，这就为
柴油机概述
1、进气过程 进气过程是由进气门开始开启到进气门关闭为止。
为了获得较多的进气量，活塞到达上止点前进气门就 开始开启。当活塞到达上止点时，进气门和进气门座 之间已有一定的通道面积。活塞由上止点下行不久， 气缸内的压力很快低于大气压力，形成了真空，空气 在大气压力作用下经空气滤清器、进气管道、进气门 充入气缸。当活塞到达下止点时，空气还具有较大的 流动惯性继续向气缸内充气，为了充分利用气体流动 的动量，使更多的空气充入气缸，进气门在下止点之 后才关闭。
机体组件
机体组件主要由气缸体、 气缸套、 气缸盖和气缸垫等零部件组成。柴油机 上几乎所有的零部件都安装在机体上， 所以机体是柴油机的基础和骨架。
机体组件
机体组件主要由气缸体、 气缸套、 气缸盖和气缸垫等零部件组成。柴油机 上几乎所有的零部件都安装在机体上， 所以机体是柴油机的基础和骨架。
机体组件
镶入单独制成的气缸套结构。这样就可以用更加耐磨
的材料做气缸套， 以延长气缸的使用寿命。而气缸体
则用一般铸铁材料做成，以降低成本。
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常用的气缸套有干式和湿式两种。
机体组件
飞轮壳
飞轮壳上一般铸有耳形平台，经铣
削加工，其中下端两侧平台与发动机后
支撑连接固定于车架上，起发动机支撑
作用。
机体组件
气缸盖 气缸垫 气缸盖螺栓