柴油发动机结构及示功图(最新研发版)

2、p-V转角示功图
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82˚。
利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动， 以记录气缸内上止点附 近的压力变化，即将上 止点附近缸内压力，曲 线横坐标放宽。
功用：定性分析研究缸内 燃烧过程。但图形已失 去示功图原形。不能作 为计算功率的依据。
3、手拉展开示功图
在 不 能 测 取 p-V 转 角 示
（1）工作过程曲线圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状； （2）工作过程各主要特征值，如最高爆发压力pz、压缩
压力pc等符合试航报告的规定值； （3）工作过程曲线无异常波动现象； （4）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。
各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
二、示功图的计算
1、面积仪法
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
二、工作原理
吸入的是纯空气
压缩
废气排除
进气 工作循环 做功
排气
柴油自然 温度：65
0K
气体压力:3.5-4.5MPA 气体温度：750-1000k 压缩比：16-22
燃油10MP汽A0.喷油6-机入1.：2，M压PA燃力温：烧 温度提升到度压：缩：6比060：--97101M0.PK4A,温 度：2000-2500K
系
组 成
统1
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统2
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统3
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统4
泵喷嘴 活塞 活塞环 连杆
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发展在很大程度上取决于相关终端产品市场情况。在农用柴油机领域，发展中国家
体 的市场增长将弥补发达国家的市场滑落，全球人口的快速增长，以及老旧设备的更
作 新换代都对农业机械有较大需求，全球农用柴油机市场将呈现高速增长。在航空发
动机领域，发动机产业是航空工业的核心细分子行业，未来发展前景非常广阔。综
功 合以上对各领域的分析，我们认为，全球柴油发动机将保持8%的速度稳步向前发展。
二 燃 油 系 统
喷 油 泵
二、燃油系统
二 燃 油 系 统
喷 油 器
二、燃油系统
喷油器结构
喷油器工作原理
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
三、冷却系统
三 冷 却 系 统
示 意 图
冷却水中冷管路图
四、润滑系统
三 润 滑 系 统
示 意 图
输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要 求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。
上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.
二、燃油系统
柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油 机是压燃。
曲轴箱 润滑系统 统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，炭烟与颗粒(PM)
排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的
气缸盖 进排气系统 技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机
六、起动系统
飞轮齿圈
24V电瓶
驱动齿轮
起动 开关
起动机
起动机结构
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
柴油机的基本术语
上、下止点 缸径 行程 工作容积
排量 燃烧室容积 压缩比
柴油机工作原理
燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再 转变为机械能。
润滑系统演示图
组成：由机油 泵、机油滤清 器、机油冷却 器、油底壳、 机油集滤器、 润滑油道和一 些阀门等组成
五、进排气系统
三来自百度文库
进
排
气
系
统
示 意
图
进气增压系统
进气中冷器
三 进 排 气 系 统
配气机构
摇臂轴
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮
推杆
摇臂
挺柱
根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启 和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气 进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早开 和排气门晚关， 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象，称为气 门叠开。同时开 启的角度，即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ)，称为气 门叠开角。
三、示功图的种类和用途
1. p-V示功图
计算柴油机的功率 调整各缸负荷的均匀性 量取最高爆炸压力 判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等
柴油柴发油发动动机机结结构构及及示示功功图图
（最新研发版）
弘深土建：王文彬
内容
柴油发动机是燃烧柴油来获取能量 释放一的、发系动统机构。造它是由德国发明家鲁道 夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)于1892年发明 的，二为、了工纪作念原理这及位其发示明功家图，柴油就是用 他的姓Diesel来表示，而柴油发动机也 称为三狄、塞柴尔油发机与动汽机油(D机ie的se简l 单en比gi较ne)。
柴油机的基本构成
柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，
每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽
油大，不容易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，因此，可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。
不同之处主要有，柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸
当了总承装配者的角色，而柴油发动机的一些关键的零部件：曲柄连杆、活塞、气
一 缸套、凸轮已交由专业公司生产。专业化分工使得柴油发动机厂商能更加集中自身
的优势，专注于柴油发动机的设计的和制造。
柴油发动机产业链图柴油发动机主要用于最终配套产品，比如大功率高速柴油机主
机 要配套重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。因此，柴油机行业的
大型柴油设备上。传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好，柴油机采用压缩空气的办法来提高空
气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。
因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比
汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要
的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700℃，压力可以达到40—50个大气压。
活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成
细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，
骨架 两大机构 五大系统 此时温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的扭矩很大，所以柴油发动机广泛的应用于
存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力
发动机无法取代的，成为“绿色发动机”，
油底壳
起动系统
一、柴油机外壳
狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当 上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型 发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家
5、弱弹簧示功图
研究和检查换气过程的情况，则应测取弱弹簧示功图。示 功器应换用1／1标准活塞和软弹簧。
6、p-φ示功图（用电子示功器测取）
– 功用：计算柴油机的指示功率
–评估燃烧与扫气过程 –测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc –计算放热率,测定发火角
一、正常示功图的特征（船舶试航报告提供）
功图的柴油机上， 为了能研究缸内燃 烧过程情况。如发 火时刻等，可测取 手拉展开图。此时 转筒机构的绳索用 手工快速拉动。
4、梳形图
如需较准确的测 取缸内最高爆 发 压 力 （ pz ） 和压缩压力 （ pc ） 可 测 取 梳形图。此时 可慢慢拉动示 功器转筒绳索， 测 出 多 条 pz 线 和 pc 线 （ 单 缸 停油）。
一、柴油机外壳
正时齿轮
一
机 体 作 功 系组
成 中间齿轮
统 5 曲轴齿轮
气门顶杆
凸轮轴
气门摇臂
活塞环 活塞 飞轮 连杆 曲轴
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统6
二、燃油系统
滤清器
高压油泵
手摇泵
喷油器
油箱
油水分离器
燃油系统的构成和油路走向
二
燃 油 系 统
组 成 1
二、燃油系统
二、燃油系统
调速器的功用与类型： 功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组
得部分技术，制造出第一台带有增压、直喷技散术热的器5缸发动机R5 TDI，这台发动机被放在
奥迪100车型上试用
启动电机 水滤 机滤 增压器 油底壳 废气管
柴滤 ECU 输油泵
一、柴油机外壳
柴油发动机应用广泛，处在所属产业链的相对核心的位置。在过去十多年的发
展中，柴油发动机生产业形成了一系列的配套企业，很多的柴油发动机企业更多充
发动机实验室。针缸对盖蒸汽排机烟效出率口低的弱风点扇，狄塞尔专注于预开热发装高置效率的内充燃电机机。19世纪末，空滤
石油产品在欧洲极为罕见，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。像所有伟大的发明家一样，狄塞尔的前进道路上困难重重。 实验证明，植物油燃烧不稳定，成本也太高，难以承担狄塞尔的“重任”。好在当时石油 制品在欧洲逐渐普及，狄塞尔选择了本来用于取暖的重馏分燃油———柴油作为机器的 燃料。压燃式发动机的结构强度始终是个难题。一次实验中，汽缸上的零件象炮弹碎片一 样四处飞散，差点儿造成人员伤亡。实验不顺利，狄塞尔的资金也渐渐耗尽。他不得不回 到制冷机工厂谋生。但狄塞尔没有向困难屈服，他利用业余时间继续实验，一步步完善自 己的机器。1892年，狄塞尔终于研发出一台实用的柴油动力压燃式发动机。这种发动机扭 矩大，油耗低，可使用劣质燃油，显示出辉煌的发展前景。狄塞尔随即投入到柴油机生产 的商业冒险中。不幸的是，作为优秀的工程师，狄塞尔缺乏商业头脑。他在经济上渐渐陷 入困境。1913年狄塞尔已处于破产的边缘。但狄塞尔发明的柴油机，在汽车、船舶和整个 工业领域得到越来越广泛的发展。1976年，德国大众首先在高尔夫轿车上采用柴油发动机; 1989年，德国大众高尔夫柴油车获得“低排放车”的称号。同年大众从Fiat的研发机构获
曲柄连杆机构 好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使 机体 燃料供给系统 用。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体 配气机构 积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高;另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大;柴 气缸套 冷却系统 油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。传