柴油机结构原理

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主运动部件——曲轴、连杆、活塞、 活塞环、飞轮、皮带轮等

活塞——将燃油在气缸内燃烧产生的热能转变 为使活塞上下运动的机械能，通过连杆使曲轴 旋转 活塞与缸套之间应留有间隙

活塞环——防止气缸内高压气体从间隙中跑掉； 二道气环 一道油环

油环将气缸壁上附着的油刮掉并保持适当的油 15 膜
配气机构（进排气系统）
配气机构部件 空气滤清器 灰尘指示器

空气滤清器——通过滤纸的方式将送入发动机的空气过滤净化，滤纸被叠成褶状以扩大空气的 流通面积，工程机械多用双层滤芯 真空集动阀——当发动机停机负压消失后，该阀自动打开，将集尘箱中积存的灰尘颗粒自动排 出 灰尘指示器——当空气滤清器被堵塞时，灰尘指示器内的红色柱塞则被弹出，以提醒驾驶员清 理或更换空气滤芯
电流流经预热塞使其顶端烧灼，点燃喷射的燃油 带状电加热器使冷空气在进入气缸之前得到预热
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（二）发动机概述
内燃机的分类
按照汽缸排列方式分：直列式内燃机、V型内燃机、对置式内燃机、W型内 燃机、星型内燃机 按照冷却方式分：水冷式内燃机、风冷式内燃机 按照进气方式分：自然吸气式内燃机、增压式内燃机 按照用途分：工程机械用、汽车用、拖拉机用、船用、发电机用等
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（二）发动机概述
——配气定时齿轮、凸轮轴、推杆、摇臂、摇臂轴、进排气门、气门弹簧、 气门导套、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等

进排气系统— —将空气吸入 气缸，与燃油 混合燃烧，燃 烧后再将废气 向外排掉
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配气机构（进排气系统）
气门机构
定时齿轮

曲轴转两圈时凸轮轴才转一圈，所以凸 轮轴齿轮的齿数是曲轴齿轮的两倍 相互啮合的齿与齿的数量是规定好的， 齿上打印有相配的标记 该齿轮传动系靠曲轴齿轮驱动旋转

当发动机负荷变小，转速提 高时，调速器自动减少喷油 量，防止发动机转速过高
操作驾驶室内的油门控制杆， 调节调速器，可在全程范围 内改变转速
调速器原理
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燃油系统部件
喷油嘴的工作原理
喷油嘴

喷油嘴针阀靠喷油嘴弹簧压住，关闭燃油出口；当喷油压力达到燃油喷射压力时， 针阀被顶起，燃油成雾状喷出 转动调压螺钉则改变弹簧压力，即调整燃油喷射压力
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机体部件——缸体、缸盖、缸套、 主轴承、主轴承盖
缸套为铸件，分干式缸套和湿式缸 套

湿式缸套与冷却水直接接触，因此 上方要压住缸体的台阶，下方装有 O形圈或U形密封，以防止漏水
干式缸套不直接与冷却水接触，冷 却效果差



缸盖为铸造箱体，中间有冷却水通 过，并有进气通道和排气通道
缸垫安装在缸体与缸盖之间，防止 漏气漏水
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燃油系统部件（喷油泵）
喷油泵
喷油量的控制

形成高压燃油 在压缩冲程的适当时间内喷射 通过调节齿轮调整柱塞斜槽开口的方向，调整柱塞供油的有效行程，从 而改变喷油量
26 喷油泵柱塞与其各自的喷油嘴及气缸相对应
燃油系统部件（调速器）
调速器 调速器控制调节齿条动作以 改变喷油量 当发动机负荷变大，转速下 降时，调速器自动增加喷油 量，防止发动机停机
曲柄连杆机构： 机体部件——气缸体、气缸盖、气缸套、主轴承、主轴承盖等
主运动部件——曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等
燃油系统——燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、 喷油嘴等 配气机构——配气定时齿轮、凸轮轴、随动臂、推杆、摇臂、摇 臂轴、进气门、排气门、气门弹簧、气门导套、气门锁销、空气 滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等 润滑系统——油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等 冷却系统——散热器、水泵、风扇、节温器等 电器系统——蓄电池、发电机、起动马达、起动开关、蓄电池继 电器等
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主运动部件——曲轴、连杆、活塞、 活塞环、飞轮、皮带轮等


曲轴——把气缸内活塞的往复运动 通过连杆转变为旋转运动；其主轴 颈安装在缸体的主轴承上，连杆轴 颈与连杆相连；曲轴内部有润滑油 道，使润滑主轴颈的油通过该油道 流进连杆轴颈 曲轴采用含铬、钼等元素的高碳素 钢，经模锻、高频淬火加工处理 飞轮——安装在曲轴后端的惯性轮， 靠转动惯量减少曲轴旋转中的损失 起动马达小齿轮与飞轮齿圈啮合， 使发动机旋转起动
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配气机构部件（消音器）

废气如果由排气歧管直接排放噪声。
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燃油系统——燃油箱、输油泵、滤油 器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等

燃油系统——喷射燃油， 并根据需要可改变喷射 的时间和喷射量 要求在压缩冲程中的适 当时间内喷射 自动调整喷射量以维持 发动机的低速空转或防 止其超速运转 通过控制喷射量，控制 发动机的功率输出或使 其停机
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配气机构（配气定时）
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配气机构（配气定时）

气门从开始打开到足够开度需要一定时间，故提前打开进气 门以保证活塞下降时，能够吸入较多的空气 进气门的迟后关闭是利用了吸入气流的惯性力将更多的空气 进入气缸 同样道理，排气门提前打开也是为了保证活塞开始上升时排 气门打开足够开度，使废气充分排出 排气门的迟后关闭也是利用了排出气流的惯性力将更多的废 气排出气缸
柴油机的结构原理
主讲人：唐爱军
柴油机结构原理课程内容提纲
柴油机原理 柴油机结构
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（一）发动机原理
发动机的功能是将燃料在气缸内燃烧使其热能转换成机械能， 从而输出动力。能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气— 压缩—做功——排气”四个连续过程来实现的，每进行这样一个 连续过程就叫做一个工作循环。

机油滤清器——清除油中的 碳沉淀物、金属粉末、污垢， 防止被污染的油再次流进润 滑部位 滤纸被叠成褶状，以扩大油 通过的面积 定期更换机油滤芯
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润滑系统部件 机油冷却器
活塞冷却喷嘴
机油冷却器——降低油温，防止 机油高温裂化 活塞冷却喷嘴——喷出机油冷却 活塞，防止活塞烧结 旁通滤清器——使机油得到充分 过滤，降低机油污染程度
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润滑系统——油底壳、油泵、油冷器、 滤油器、活塞冷却喷嘴等

润滑系统示意图
润滑发动机各运动 部件防止其磨损， 延长使用寿命 冷却高温部件防止 其烧结


清洁因高温运转而 在发动机内部形成 的油污附着物
防止轴承和其它金 属表面生锈 密封运动副表面间 间隙

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润滑系统部件
溢流阀——油泵泵送的机油 必须保持适当的油压，油压 过低则不能到各润滑部位， 油压过高则增加油耗；溢流 阀通常设定值3~6kg/cm2 安全阀——防止机油滤清器 堵塞时油路不通
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燃油系统部件（燃油箱、油水 分离器）
油 箱 油 水 分 离 器

燃油箱——加油口装有滤网，防止杂质进入；装有油位计或在驾驶室内用可视仪 表、液晶显示、指示灯等以了解油量多少；每天作业前须排放水等沉淀物，每天 作业结束后需将油箱加满燃油 油水分离器——分离混在油中的水，若浮标达到或超过红线时须松开排放塞放水， 放水后应通过手油泵排掉燃油系统内的空气
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冷却系统——散热器、水泵、风扇、 恒温器等

燃油在气缸内燃烧产生 高温，为防止缸盖、缸 套、缸体因高温产生裂 纹或活塞烧伤，须进行 冷却 最佳水温 78℃~93℃



水温低于65 ℃为过冷运 转
冷却水必须加防冻液防 止冻结
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冷却系统部件（散热器、水泵）
散热器安装在发动机前面，上下水室通过许多细小的水管连接在一起；来自发动机的 冷却水进入上水室，通过水管流到下水室；利用风扇向散热器送风 散热器顶部安装有减压阀，防止内部压力过高或成为负压，并提高冷却水的沸点 水泵安装在缸体前面，靠内部叶轮的旋转将水从泵排出；水泵壳体上设有呼吸孔，以 保证水封的正常密封和水泵轴承的正常润滑
机体部件——缸体、缸盖、缸套、主 轴承、主轴承盖

缸体为铸造件，活塞和曲轴在缸体中运动，用主轴承来支撑曲 轴旋转 主轴承为三层结构，钢背上层为铅青铜轴承合金，表面又镀一 层锡铅合金


在主轴承侧面装有止推环以防止曲轴前后移动
缸体中有圆柱形气缸使活塞上下移动，燃油在气缸中燃烧形成 高温，要用冷却水对其周围进行冷却 通常气缸内部安装有缸套

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柴油机整体系统简图
燃油箱 工程机械一般使用四冲程柴 油机
空滤器 消音器 喷油泵


进气冲程
压缩冲程 膨胀冲程 排气冲程

散热器 启动 马达 发电机 油底壳 蓄电池
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四缸发动机曲轴每旋转 180°按1-3-4-2缸的顺序 喷油
六缸发动机曲轴每旋转 120°按1-5-3-6-2-4缸的 顺序喷油
起动开关接通时，⑴控制电流：蓄电池+→发电机B端子→起动开关B端子→起动开关C 端子→起动马达S端子→车架→蓄电池 - ⑵起动强电流：蓄电池+ →起动马达B端子 →车架→蓄电池 – 充电电路电流：发电机B端子→起动开关B端子→蓄电池+ →蓄电池 - →车架→发电机 E端子 35
电器系统——起动辅助 装置
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（一）发动机原理
4、排气冲程—在做功冲程结束时，排气门被打开，曲轴通过连杆推动 活塞由下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下， 被排出气缸，直至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。排气冲 程终了时由于燃烧室容积存在，气缸内还存少量废气，气体压力也因排 气门和排气管的阻力而仍高于大气压。
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（一）发动机原理
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（一）发动机原理
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（一）发动机原理 1、进气冲程—活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气 门关闭，进气门开启。活塞移动的过程中，气缸内的容积逐渐增 大，形成一定的真空度，于是经过虑芯的空气通过进气门进入气 缸。直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。