柴油机的基础知识

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图1-14
柴油发动机基础知识
6、燃烧室容积
活塞位于上止 点时,活塞顶面以 上气缸盖底面以下 所形成的空间称为 燃烧室,其容积称 为燃烧室容积,也 叫压缩容积。一般 用Vc表示
图1-15
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7、气缸总容积

气缸工作
容积与燃烧室
容积之和为气
缸总容积一般
用Va表示,显
而易见,气缸
总容积就是气
• (1). 第一行程 • 活塞:自下止点向上止点移
动完成换气和压缩 • (2). 第二行程 • 活塞:自上止点向下止点移
动完成作功和排气
图1-2
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(2)四冲程
• 曲轴转两圈(720°),活塞在气缸内上下往复 运动四个行程,完成一个工作循环的柴油机称为 四冲程柴油机。四冲程柴油机:柴油机曲轴旋转 720°完成进气、压缩、作功、排气四个冲程的工 作循环称作四冲程柴油机。
力,因此外面空气就不断地充入气
缸。完成第一冲程曲轴旋转180°
图1-18
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2)压缩冲程

第二冲程——压缩。压缩时活塞从
下止点向上止点运动,这个冲程的功用
有二,一是提高空气的温度,为燃料自
行发火作准备:二是为气体膨胀作功创
造条件。当活塞上行,进、排气门关闭
以后,气缸内的空气受到压缩,随着容
缸工作容积和
燃烧室容积之
和,即Va=Vc
+Vh。
图1-16
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8、压缩比
• 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。压缩比的大小 表示活塞由下止点运动到上止点时,气缸内的气体被压缩 的程度。压缩比越大,压缩终了时气缸内的气体压力和温 度就越高。一般用ε表示:ε=Va/Vc=(Vh+Vc)/Vc =1+Vh/Vc;式中:Va - 气缸总容积
工作循环,其中两个冲程(进气和排气),活塞的功用相
当于一个空气泵。在二冲程柴油机中,曲轴每转一转,即
活塞每两个冲程就完成一个工作循环,而进气和排气过程
是利用压缩及工作过程的一部分来完成的,所以二冲程柴
油机的活塞没有空气泵的作用,为了排除燃烧后的废气,
并把新鲜空气充满气缸,必须在柴油机上安装专用的扫气
双列式柴油机把气缸排成两列, 两列之间的夹角<180°(一般为 90°)称为V型柴油机,若两列之 间的夹角=180°称为对置式柴油 机。
目前最常见的是直列式柴油机。
图1-10
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第二节:柴油机的基本术语
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1、工作循环
柴油机的工作循环是由进气、压缩、 作功和排气等四个工作过程组成的封闭过 程。周而复始地进行这些过程,柴油机才 能持续地做功。
图1-19
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3)作功冲程

第三冲程——燃烧膨胀。当第二
冲程即将结束时喷油器向气缸内喷入
雾化的燃油,在这个冲程开始时,大
部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。
燃烧时放出大量的热量,因此气体的
压力和温度便急剧升高,活塞在高温
高压气体作用下向下运动,并通过连
秆使曲轴转动,对外作功。所以这一
冲程又叫作功或工作冲程。
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
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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。
泵(增压器)。下图是气门式直流换气的二冲程柴油机的
工作原理图。
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1)第一冲程
活塞由下止点向上移动,活塞在遮住扫气口之 前,由扫气泵供给储存在扫气箱内的空气,通过扫气 口进入气缸,气缸中的残存废气被进入气缸的空气通 过排气口f扫出气缸。活塞继续上行,逐渐遮住扫气 口,当扫气口完全关闭后,空气停止充入,排气还在 进行,这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭 时,气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前 时,喷油器将燃油喷入气缸,与高温高压的空气相混 合,随即在上止点附近发火,自行着火燃烧。
活塞在曲轴和连杆的带动下,由下
止点向上止点运动,并把废气排出
气缸外。由于排气系统存在着阻力,
所以在排气冲程开始时,气缸内的
气体压力加比大气压力高0.025—
0.035MPa,其温度Tb=720~920
℃ 。完成第四冲程曲轴旋转180°
图1-21
柴油发动机基础知识 二、二冲程柴油机工作原理

在四冲程柴油机中,活塞走四个冲程才完成一个
图1-8
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5、按用途可分为车用、工程机械用、船用、发电机组等

车 用 柴 油 机
程 机 械 用 柴 油

船 用 柴 油 机
发 电 机 组
图1-9
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6、柴油机根据气缸排列方式 不同可以分为单列式和双列式。
单列式柴油机的各个气缸排成 一列,一般是垂直布置的,也称 为直列式。但为了降低高度,有 时也把气缸布置成倾斜的甚至水 平的。
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前言
自19世纪末德国人鲁道夫.狄塞尔 (Diesel)制造出世界上第一台柴油机 开始,柴油机经过了100多年的发展, 到今天已经取得了前所未有的长足进步。 由最初简单的自然进气、机械喷油发展 到今天的涡轮增压、电控喷油。而电子 控制技术在柴油机上的全面应用,使得 柴油机行业更是如虎添翼。今天的柴油 机正在越来越接近人们预期的低污染、 环保、动力强劲的愿望,我们相信,随 着科学技术的不断进步,柴油机行业也 将取得更大的发展。
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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
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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。
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1)进气冲程

第一冲程——进气,它的任务
是使气缸内充满新鲜空气。当进气
冲程开始时,活塞位于上止点,气
缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘,连杆使活塞由上
止点向下止点移动,同时,利用与
曲轴相联的传动机构使进气门打开。
随着活塞的向下运动,气缸内
活塞上面的容积逐渐增大:造成气
缸内的空气压力低于进气管内的压
①高速柴油机(大于1000r.p.m); ②中速柴油机(350~1000r.p.m); ③低速柴油机(小于350r.p.m)。 • 其他分类。
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1、按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机 (1)二冲程
• 二冲程柴油机曲轴旋转一圈 (360°),活塞Βιβλιοθήκη Baidu气缸内上 下往复运动两个行程,完成 一个工作循环的柴油机称为 二冲程柴油机。
柴油发动机基础知识 直列往复式柴油机
图1-1
目前应用最普遍的柴油机是 直列,往复式柴油机。 往复活 塞式柴油机的工作腔称作气缸, 气缸内表面为圆柱形。在气缸内 作往复运动的活塞通过活塞销与 连杆的一端铰链,连杆的另一端 则与曲轴相连,构成曲柄连杆机 构。因此,当活塞在气缸内作往 复运动时,连杆便推动曲轴旋转。
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第一节:柴油机的基本概念
一、概述 柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压燃
式内燃机,它又常以主要发明者德国人鲁道夫.狄塞尔 的名字而称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时,吸入柴油 机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高程度的压缩, 达到500~700℃的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空 气中,与高温空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧。 燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过 连杆和曲轴转换为旋转的机械功。因此,柴油机实际上 就是一部将燃料的化学能转换为机械能并对外输出动力 的机器。它以柴油为燃料,所以称为柴油机。

随着活塞的下行,气缸的容积增
大,气体的压力下降,工作冲程在活
塞行至下止点,排气阀打开时结束。
完成第三冲程曲轴旋转180°
图1-20
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4)排气冲程

第四冲程——排气。排气冲程
的功用是把膨胀后的废气排出去,
以便充填新鲜空气,为下一个循环
的进气作准备。当工作冲程活塞运
动到下止点附近时,排气阀开起,
图1-17
柴油发动机基础知识
第三节:柴油机的工作原理
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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。
• 四冲程柴油机一个冲程曲轴的转角为:180° 如图1-3
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图1-3
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2、按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机 (1)水冷

水冷柴油机是利用在气缸体和气缸盖冷却水
套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却
图1-4
柴油发动机基础知识 (2)风冷
• 风冷柴油机 是利用流动于气 缸体与气缸盖外 表面散热片之间 的空气作为冷却 介质进行冷却
积的不断缩小,空气的压力和温度也就
不断升高,压缩终点的压力和湿度与空
气的压缩程度有关,即与压缩比有关,
一般压缩终点的压力和温度为:Pc=4~
8MPa,Tc=470~670℃。
• 柴油的自燃温度约为270—290 ℃ , (汽油400多度)压缩终点的温度要比柴 油自燃的温度高很多,足以保证喷入气 缸的燃油自行发火燃烧。完成第二冲程 曲轴旋转180°
• 1936年,奔驰公司生产出了第一台柴油机轿车260D。 70年代 以后,博世公司把电控汽油机喷射技术引用回柴油机,从而让 柴油机的发展和使用进入了一个新纪元。
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目录:
第一节:柴油机的基本概念 第二节:柴油机的基本术语 第三节:柴油机的工作原理 第四节:柴油机的基本参数 第五节:柴油机的结构 第六节:柴油机新技术
柴油发动机基础知识
柴油机简史 针对蒸汽机效率低的弱点,狄塞尔专注 于开发高效率的内燃机。当时尼古拉斯·奥 托发明的点火式内燃机已较成熟,但那时奥 托发动机的燃料是煤气,储存、携带均不方 便,效率也受到影响。19世纪末,石油产 品在欧洲极罕见,于是狄塞尔决定选用植物 油来解决机器的燃料问题(他用于实验的是 花生油)。因为植物油点火性能不佳,无法 套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉 灶,提高内燃机的压缩比,利用压缩产生的 高温高压点燃油料。后来,这种压燃式发动 机循环便被称为狄塞尔循环。
柴油发动机基础知识
• 1892年,狄塞尔终于能够向全世界展示自己的成果一台实用的 柴油动力压燃式发动机。这种发动机功率大,油耗低,可使用 劣质燃油,显示出辉煌的发展前景。
• 1922年,德国的博世公司发明机械燃油喷射装置
• 1924年,美国的康明斯公司正式采用了泵-喷油器,这一发明 有效地了提升了柴油机的质量,同年在柏林汽车展览上MAN公 司展示了一台装备柴油机的卡车,这是第一台装有柴油机的汽 车。不久以后,博世公司开始正式生产标准柱塞泵、喷油器, 正是由于柱塞泵的普及,为柴油机安装在汽车上提供了基础。
图1-5
柴油发动机基础知识
3、按进气方式可分为增压和非增压(自然吸气)柴油机
• 增压柴油机
图1-6 自然吸气柴油机
图1-7
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4、按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机
柴油机根据气缸数
目不同可以分为单缸 柴油机和多缸柴油机。 仅有一个气缸的柴油 机称为单缸柴油机; 有两个以上气缸的柴 油机称为多缸柴油机。 如双缸、三缸、四缸、 五缸、六缸、八缸、 十二缸等都是多缸柴 油机。现代车用柴油 机多采用四缸、六缸、 八缸柴油机。
这种形式柴油机的构造,一 般由机体、曲轴、缸盖、活塞、 缸套、气门、连杆、飞轮等组成。 如图-1中所示:
柴油发动机基础知识
二、柴油机分类
柴油机种类繁多,其分类方式有: • (1)按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。 • (2)按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。 • (3)按进气方式可分为增压和自然吸气柴油机。 • (4)按转速可分为:
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