柴油发电机地一般原理和构造

柴油发动机的一般原理和构造

1.简介

1.1发动机是将某种形式的能量转变为机械能的机器。

将热能转变为机械能的发动机，称为热力发动机，其中热能是由柴油燃料燃烧所产生的机器，称作柴油发动机。

图示为MTU 16V2000G.2TD发动机

1 调速器／发动机控制系统10 机油盘

2 发动机冷却水出口11 增压器回油管

3 中冷器后的增压空气进口1 12 曲轴箱

4 空气滤清器13 燃油双联滤器（易更换滤器）

5 排气出口，A 排14 充电发电机

6 增压器，A 排15 发动机冷却水泵

7 至中冷器的增压空气进口1 16 发动机冷却水进口

8 发动机机脚17 风扇传动装置

9 起动装置18 发动机滑油热交换器

柴油发动机的燃料是轻柴油，一般是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机气缸，在气缸内经均匀混合和压缩，在高温下自燃。这种发动机又称为压燃式发动机。

2.四冲程柴油机工作原理

2.1四冲程柴油机每个工作循环经历进气、压缩、作功、排气四个行程。

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。压缩行程终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa 以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

由于柴油机压缩比高（一般为16~22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5~4.5MPa ，同时温度高达750~1000K，大大超过柴油的自燃温度。故柴油喷入汽缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内气压急速上升到6~9MPa ，温度也升到2000~2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气经排气管排出。

四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的准备行程。

因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，作功行程时，曲轴的转速比其他三个行程内曲轴转速要大，所以曲轴转速是不均匀的，因此发动机运转就不平稳。

在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述同样的次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如在四气缸发动机内，曲轴每转半周便有一个气缸在作功，其平稳性也得到极大的提高。

3.发动机的一般构造

发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。现代柴油发动机的机构型式很多。即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的。

柴油发动机一般包括机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、起动系。

4. 机体组

一般包括气缸盖、气缸体、油底壳。有的发动机将气缸体分铸成上下两部分，上部称为气缸体，下部称为曲轴箱。机体的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分。气缸盖

和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分。

4.1气缸体

水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称作气缸体。上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。为保证气缸表面能在高温下工作，气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空腔，称作水套，气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。作为发动机各个机构和系统的装配基体，气缸体本身应具有足够的刚度和强度。

单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置。其结构简单，加工容易，但长度和高度较大。

V型发动机缩短了发动机的长度和高度，增加了气缸体的刚度，重量也有所减轻，但加大了发动机宽度，且形状复杂，加工困难，一般多用于缸数多的大功率发动机。

4.2气缸盖

气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖上有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道等。在多缸发动机的一列中，只覆盖一个气缸的气缸盖，称作单体气缸盖。覆盖部分（两个以上）气缸的称作块状气缸盖。覆盖全部气缸的气缸

盖称作整体气缸盖。

4.3油底壳

油底壳的主要功用是贮存机油并封闭曲轴箱。油底壳的形状决定于发动机的总体布置和机油的容量。在有些发动机上，为了加强油底壳内机油的散热，在壳的底部铸有相应的散热肋片。

5. 曲柄连杆机构

曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩。以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成：活塞连杆组、曲轴飞轮组。

5.1活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。

5.1.1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室。活塞承受的气压力和惯性力是呈周期性变化的，因此，活塞的不同部分会受到交变得拉伸、压缩或弯曲载荷；并且由于活塞各部分的温度极不均匀，活塞内部将产生一定的热应力。所以要求活塞质量小，热膨胀系数小，导热性好和耐磨。

5.1.2活塞环

活塞环包括气环和油环两种。气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或冷空气带走。

油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上铺涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油串入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。

气环所起的作用主要是密封和导热，其中，主要是密封的作用。

总之，在高温、高压、高速以及润滑困难的条件下工作的活塞环，是发动机所有零件中工作寿命最短的。当活塞环磨损到实效时，将出现发动机起动困难，功率不足，曲轴箱压力升高，通风系统严重冒烟，机油消耗增大，排气冒蓝烟，燃烧室、活塞等表面严重积碳等不良状况。

5.1.3活塞销

活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。

活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差，因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。为此，活塞销通常做成空心圆柱体。