柴油机基础知识

二发厂试机工段培训讲义之
柴油机基础知识
技术科 2003.11.9
柴油机简介
狄塞尔
柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点 火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称 为狄塞尔引擎。
柴油机燃料主要是柴油，通常高速柴油机用轻柴油； 中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵 和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷入的燃油呈雾状， 与空气混合燃烧。
在“0”附近转动曲轴，第一缸的喷 油器安装孔（拆除喷油器）气流强 时第一缸处在压缩/做功行程；气流 弱时处在进气/排气行程
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配气机构
调整螺钉
推
杆
挺柱
摇臂 气门座圈
气门
功能：根据气缸的工作次序，定时开
凸轮
启或关闭进气门和排气门，以保证气
缸吸入新空气和排除废气。
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增压发动机具有比自然吸气发动机更高的动力性、经济性和更 好的排放水平。同时，增压发动机标定转速可相对降低与排气 能量做功后的大幅下降，均使发动机具有更小和更低的噪声与 振动水平。
多缸柴油机的工作顺序
●四冲程柴油机的曲轴间隔角
多缸柴油机各缸的活塞连杆组件都连接在同一根曲轴上，对于 每个气缸都是按单缸柴油机各个过程进行工作，为使柴油机运 转平稳，必须使每缸的作功行程均匀地分布在720度曲轴转角内。
柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和 低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流 室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压 和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、 双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴 油机、机车柴油机等。
术语
活塞止点与行程：
a) 活塞在气缸内作往复运动的两个极端 位置称为止点。活塞离曲轴放置中心 最远位置称为上止点，离曲轴放置中心的位置称为下止点。 b) 上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一
个行程。
排量 ：
a）活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位 置时，活塞顶部与气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧室。这个空间容积称 为燃烧室容积。 b) 活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，如果发动机 有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。
c) 当活塞在下止点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。
φ＝720°/ i φ－曲轴间隔角 i－柴油机的气缸数
●多缸柴油机的工作顺序 六缸机 1－5－3－6－2－4 四缸 1－3－4－2
六缸四行程柴油机工作顺序图 （工作次序：1－5－3－6－2－4）
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柴油机的主要性能与指标
有效扭矩：除了克服各部分摩擦阻力和驱动各辅助装 置（水泵、油泵、风扇、发电机等）之外，最后在飞 轮端可以供外界使用的扭矩。
负荷特性 柴油机转速不变时，油耗随负荷的变化关系。
万有特性 为了能在一张图上比较全面地表示出柴油机的性能，经常用到 多参数的特性曲线，称为万有特性。
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机体与缸盖
机体：是发动机的骨架，几乎要支持所有零部件
气缸盖：密封气缸上平面，与活塞顶共同形成燃
烧室
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柴油机的工作过程
进气过程
柴油机的工作过程
压缩过程
柴油机的工作过程
作功过程
柴油机的工作过程
排气过程
增压式柴油机工作原理
增压是将进入柴油机气缸的空气,通过压气机构(增压器)预先压缩, 提高进气压力,有时还通过中间冷却器加以冷却,降低进气温度,以 提高其密度,同时增加喷油量,从而达到多烧燃料,提高功率的目的。
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废气涡轮增压器
涡壳
密封环
浮动轴承
推力轴承 涡轮
旁通阀机构
压缩机壳
压缩机 轮
中间体
• 转速高达 11万r/min
• 增压压力 100kpa以 上
• 冷却介质： 机油、空 气
• 断机油4 秒、缺机 油8秒轴 承受损
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增压器旁通阀的作用
旁通阀的工作原理
为了改善发动机的低速性能，必须使用更小的涡轮壳来提高低速工况时的 空燃比。结果在发动机高工况时将带来过高的空气压力和流量，导致 气缸爆发压力过高，油耗上升及增压器和发动机超速。
有效功率：柴油机在单位时间内对外作功的量。 平均有效压力和机械效率 有效燃油消耗率和有效热效率 排气品质 噪声 起动性
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柴油机的特性
速度特性 喷油泵的油门位置固定不动时，柴油机的性能指标（主要是指 有效功率、有效扭距、燃油耗）随转速的变化关系。 油门固定在最大位置时的速度特性就是柴油机的外特性。
进排气系统
中冷器
取气口
功能：向柴油机
各工作气缸提供 新鲜、清洁、密 度足够大的空气。
涡轮增压器
空气滤清器
排气制动阀
排气消声器17
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进排气系统
Hale Waihona Puke Baidu
•空气滤清器的作用：滤去进气中的灰尘和杂质，减少对气缸、活塞组、气 门等零件的磨损
•增压器的作用：提高进气压力，提高进气密度，增加进气量 •中冷器的作用：降低进气温度，提高进气密度，增加进气量
压缩比 ：
a) 气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点 移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。 b) 压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温 度越高，功率越大，但压缩比太高容易出现敲缸。 c) 压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动 机对压缩比有不同的要求。柴油机要求较大的压缩比，一般在12-29之间。
曲柄连杆机构
作用：把活塞的往复直线运动转变成曲轴的旋转运动，把燃气
作用在活塞上的力转变成曲轴的扭矩并对外输出做功
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第一缸压缩上止点的确定
指针
刻度
在“0”附近转动曲轴，第一缸 的进、排气门静止不动时第一 缸时处在压缩/做功行程；进、 排气门在运动时第一缸处在进 气/排气行程
柴油机旋转方向
由压气机压力控制旁通阀的开启与关闭，从而得到一个简单的可变流量的 涡轮壳，压力大时，部分发动机废气经旁通阀排出，这样达到即改善 低速性能，又避免高速工况气缸爆发压力过高的目的。
旁通阀的作用
1、提高低速扭距。 2、防止发动机高速时增压器转速过大。 3、改善发动机排放。