柴油机简介

柴油机简介一、概念柴油机是以柴油为燃料，利用空气在气缸内被压缩产生的高温高压，使喷入气缸的柴油自燃，并且膨胀作功的内燃机。

柴油机具有结构紧凑，使用可靠，动力性、经济性等技术指标优良，起动迅速，操作简单和维护方便等优点。

二、内燃机的分类内燃机：汽油机、柴油机、煤气机、燃气轮机外燃机：蒸汽机和气轮机常用的往复活塞式内燃机分类方法如下：（1）按燃料分类：有柴油机、汽油机、煤气（包括各种代用燃料）机等。

（2）按一个工作循环的行程数分类：有四冲程内燃机、二冲程内燃机。

（3）按燃料着火方式分类：有压燃式内燃机、点燃式内燃机。

（4）按冷却方式分类：有水冷式内燃机、风冷式内燃机。

（5）按进气方式分类：有自然吸气式内燃机、增压式内燃机。

（6）按气缸数目分类：有单缸内燃机、多缸内燃机。

（7）按气缸排列分类：有直列式内燃机、V型内燃机、卧式内燃机、对置气缸内燃机等。

（8）按转速或活塞平均速度分类：有高速内燃机；中速内燃机；低速内燃机（9）按用途分类：有农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、铁路机车用、船用及发电用等内燃机。

三、发动机的性能指标1. 动力性指标动力性指标是表征发动机作功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。

（1）有效转矩发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作Te，单位为N·m，有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。

（2）有效功率发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作Pe，单位为kW。

（3）发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用n表示，单位为r/min。

在发动机产品标牌上规定的有效功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。

发动机在标定功率和标定转速下的工作状况称作标定工况。

标定功率不是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。

（4）平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作Pme，单位为Mpa。

显然，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。

2. 经济性指标（1）有效热效率：燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作ηe。

（2）有效燃油消耗率：发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作be，单位为g/(kW·h)。

3. 强化指标强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。

（1）升功率：发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。

（2）强化系数：平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。

4. 紧凑性指标（1）比容积：发动机外围体积与其标定功率的比值称为比容积。

（2）比质量：发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。

干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。

比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。

5. 环境指标环境指标主要指发动机排气品质和噪声水平。

由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期消减发动机排气和噪声对环境的污染。

当前，排放性和噪声水平已成为发动机的重要性能指标。

在排放性方面，目前主要限制一氧化碳（CO）、各种碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）及除水以外的任何液体或固体微粒的排放量。

6. 可靠性指标可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。

可靠性有多种评价方法，如首发故障行驶里程、平均故障间隔里程、主要零件的损坏率等。

7. 耐久性指标耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。

通常用发动机的大修里程，即发动机从出厂到第一次大修之间汽车行驶里程数来衡量。

大修里程的长短与发动机的结构特点、强化程度、零件的材料及加工精度以及使用条件等诸多因素有密切关系。

8. 工艺性指标工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。

发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和维修费用。

四、发动机型号我国内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音的首位字母组成，其表示方法如下：首部 中 部 尾 部①缸数符号：用数字表示气缸数； ②行程符号：有E 表示二行程，没有E 时表示四行程；③缸径符号：用汽缸直径的毫米数表示（取整数）；④机器特征（含结构特征和用途特征）符号；用字母表示。

如：Q---汽车用 T---拖拉机用 C---船用 G---工程机械用 M---摩托车用Z---增压 F---风冷，无F 符号时表示水冷 V---V 型排列 P---平卧式⑤变形符号：用数字顺序表示。

例如：1E40F 汽油机表示：单缸、二行程、缸径为40mm 的风冷式汽油机；4115T 表示四缸、四行程、缸径为115mm 、水冷、拖拉机用柴油机；12V135ZG 表示12缸V 型排列、四行程、缸径为135mm 、水冷、增压、工程机械用柴油机。

本次实习采用武进五菱牌S1100柴油机五、柴油机的总体构造及功用发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统等组成。

1. 机体组的功用及组成柴油机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。

镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式气缸套。

它的作用是作为内燃机各机构各系统的装配骨架和分别作为曲柄连构机构、配气机构、冷却和润滑等系统的组成部分。

气缸体的内部有气缸，气缸中有作往复运动的活塞，其顶部有气缸盖，三者密封成燃烧室，燃油就在燃烧室内燃烧，使气体膨胀而推动活塞。

2. 曲柄连杆机构的功用及组成曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。

功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动外部零件转动。

活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。

此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

活塞环的功用：活塞环有气环和油环两种，它们具有不同的功能，分别装在活塞的气环槽和油环槽内。

气环具有密封和导热两大基本功能。

油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。

此外，气环和油环还分别起到刮油和密封的辅助作用。

活塞销的功用及工作条件：活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆。

活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。

为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。

连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

发动机工作时连杆作复杂的平面运动。

连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。

最大压缩载荷出现在作功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。

在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形。

曲轴的功用：曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动传动系统和发动机的配气机构以及其它辅助装置。

飞轮是一个具有相当大转动惯量的铸铁或钢制圆盘，用螺塞固定在曲轴后端的凸缘上。

由于飞轮有很大的转动惯量，在发动机作功行程期间可将曲轴加速的能量贮存起来，而在作功行程以外的几个行程里，即在曲轴减速时，把贮存的能量释放出来，从而使曲轴转速能保持均匀。

同时，在发动机突然超载而引起转速下降时，飞轮转动的惯性可以减慢降速，从而可以避免发动机熄火。

3. 配气机构的组成和功用配气机构的功用是根据发动机每一气缸内进行的工作循环和发火次序的要求，定时地开启和关闭各气缸的进、排气门，以保证新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸并把燃烧生成的废气及时排出气缸。

气门由头部和杆部两部分组成，头部用来封闭气缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。

气门的作用是与气门座相配合，对气缸进行密封，并按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入气缸、废气排出。

凸轮轴由曲轴通过传动装置驱动，通常采用一对正时齿轮传动。

小齿轮和大齿轮分别用键安装在曲轴和凸轮轴的前端，其传动比为2:1。

在装配曲轴和凸轮轴时，必须将正时标记对准，以保证正确的配气相位和点火时刻。

摇臂是一个中间带有圆孔的不等长双臂杠杆，其作用是将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆尾部使其推开气门。

为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱和凸轮）之间留有适当的间隙，这一间隙称为气门间隙。

发动机工作时，配气机构各零件，如气门、挺柱和推杆等因温度升高而膨胀。

如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必会引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中漏气，从而使发动机功率下降，严重时甚至不易起动。

通常留有适当的气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。

气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定，一般在冷态时，进气门的间隙为0.30mm，排气门的间隙为0.40mm。

气门间隙过大，将影响气门的开启量，同时在气门开启时产生较大的冲击响声。

为了能对气门间隙进行调整，在摇臂（或挺柱）上装有调整螺钉及其锁紧螺母。

用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。

通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图。

为了使柴油机达到最佳的使用效能：进气冲程时进气门在活塞运动到上止点前提前打开；在活塞运动到下止点后延迟关闭，目的是多进一些新鲜空气。

在排气冲程时排气门在活塞运动到下止点前提前打开；活塞运动到上止点后延迟关闭，目的是为了多排一些燃烧后的废气。

在四个冲程当中只有作功冲程燃料燃烧作功，其余几个冲程不但不作功而且要消耗一定的能量所以它们是为作功冲程做准备的，叫做辅助冲程。

4. 进排气系统主要包括：空气滤清器、增压器、进气管、排气管、排气制动装置和消音器。

功用是尽可能多、尽可能均匀的向缸内供给空气，尽可能多的将燃烧后的废气排出气缸。

增压给柴油机带来的好处有提高发动机功率、功率高原补偿、改善排放，常用的增压方式有废器涡轮增压和机械增压两种。

5. 燃油系统燃油系统包括：柴油箱；油水分离器；输油泵；供油提前角；喷油泵；柴油滤清器；回油管；高压油管；喷油器。

燃油供给系的作用是按照内燃机工作循环所规定的时间和多缸机的发火次序，并满足内燃机负荷的需要向气缸供给适量的燃油。

对于可燃混合气形成方式不同的内燃机其供给系的组成与结构也不同。

柴油滤清器用来过滤柴油中的杂质。

这是一项极其重要的工作，因为杂质极易造成喷油泵和喷油器中精密偶件卡死而使燃油供应中断，发动机熄火。