内燃机车柴油机讲义

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1、铁道技术学院作息时间,上午： 第一节课 08:10-08:55 第二节课 09:05-09:50 课间操： 9:50-10:20 第三节课 10:20-11:05 第四节课 11:15-12:00 中午： 午餐 11:50 午休 12:00-13:30,下午： 预备 13:20 第五节课 13:30-14:10 第六节课 14:25-15:10 第七节课 15:20-16:05 第八节课 16:15-17:00,第一讲 内燃机车柴油机的基本原理 一、发动机的概述 （一）欧洲工业革命 1、动力革命 工业化步伐日益发展，生产力的快速提 高，现有的机械动力越来越不适应社会 的需求，人们在不断地寻求新

2、的更大的 更好的动力来为各行各业服务。那么一 场动力革命的浪潮就自然而然地在欧洲 掀起了。 理由：原有的蒸汽机作为动力太差人意 笨重、复杂、功力小、体积大、效率低、 内燃机：重量轻、体积小、功率大、效 率高、操作简便等优点，受到人们的器 重，内燃机的快速发展也就在情理之中。,2、内燃机诞生 (1)设想过程、理论上的准备、（图纸设 计、数据计算、工装设备设计等） 技术上准备（技术人员培养、各种人才的 培养、机械设备的安装 、各种设备使用与 调试）不断探索、反复试验、批量生产。 (2) 1878年英国工程师噢托制造以煤气为 燃料，电火花点燃的四冲程内燃机，人们 把他的发明称为发动机的里程碑。 (3

3、)1898年德国工程师鲁道夫狄塞尔创造 了世界上第一台往复活塞压燃式内燃机。 (4)与蒸汽机作为动力相比较有明显优越 性。内燃机的广泛应用：工农业生产的 动力、陆海空交通运输、军事工业等，都 广泛使用内燃机作为动力的。 （1）,柴 油 机 讲 义,柴 油 机 讲 义,(5)发动机的定义：将某一种能量转变为 机械能而驱动别的机械作功的机器，称 为发动机或动力装置（动力机械）。热 力、风力、水力、太阳能及原子能等动 力装置。 外然机、内燃机的定义 外然机：指把燃料（煤、油、天然气） 在锅炉内燃烧后，再将蒸汽送到汽缸内 膨胀作功的机器叫外燃机。 内燃机：指将燃料（柴油、汽油、煤气、 天然气等）直接送

4、到气缸内膨胀作功的 机器叫内燃机。,3、柴油机的广泛用途 柴油机诞生后由于它的优越性凸显，被 广泛地应用在各个领域中。 （1）蓬勃发展的交通业：水（内河运 输、海上运输业飞速发展）陆交通。 （2）大力促进工、农业的生产发展。 （3）矿山、筑路、城市建设等。 （4）军事工业大发展。 舰艇、潜艇、坦克、各种装甲车辆等。 （二）机车柴油机的发展 1、20世纪初柴油机首先在船上应用。 2、1912年瑞士苏尔寿公司制造736kw （2）,柴 油 机 讲 义,机车柴油机在普鲁士铁路上投入运营。 3、一战后1913年美、苏制造一些内燃机 车，但为了备战很快就停产。 4、二战后，美国和西方经济逐渐复苏， 铁路

5、运输业为了适应经济发展，内燃机车 的制造也达到了迅速发展。 5、50年代单机功率7001500 kw 。 6、60年代单机功率3000kw以上。 7、现在单机功率5000kw以上。 （三）中国柴油机发展 1、1940年旧中国才向国外购买图纸生产 部门220kw（到300马力）柴油机， 年产量不到8000千瓦。 2、新中国成立后，1958年开始研制，59 年开始生产方式736kw（约定1000马力）,的内燃机车。70年代后可以制造业2200 3000kw的干线机车。现在也可以制造 5000马力以上的内燃机车，完全可以和 国外机车相媲美。 二、柴油机的主要特点 1、工作热效率高，具有显著的节能效果

6、 （）柴油机的工作热效率一般在36 41，最佳可达50。 （）汽油机的工作热效率一般在30% （）燃汽轮机的工作热效率一般在30 35。 （ ）蒸汽机的工作热效率一般在16； 而蒸汽机车的总效率更低69；内燃 机车则达到2735是其4倍多。 （3）,、功率和转速范围宽广，能适应各种 不同用途。 （）输出功率能从0,59kw40440kw 之间。 （）标定转速在8501600n/h内 （）同时品种繁多，用途广泛。 、结构紧凑和轻巧，适应水、陆交 通工具的动力装置 （）体积有小到大部分。0.15到二、 三层楼那么高。 机车用的一般在23m，宽在m左右。 （）单位气缸容积所作的功率在本 世纪内132

7、1km。,、启动迅速，操纵简便 （）能在较短的时间内完成启动任 务，并且能够达到全负荷运转。 （）操作简便，安全可靠。 （）设有多功能的安全保护装置。 （） 可以自动化操作。 、燃料、机油和冷却水的消耗量少 （）内燃机车一般只装备kl左 右的燃油箱 。 （）冬、夏使用的燃油型号不一样。 （）机油一般是在一定的走行公里 后才补加，但日常上下班是要检查油 位，防止滑油漏泄而伤害运动件。 （4）,柴 油 机 讲 义,、对燃料要求苛刻，同时排放废气和产 生的噪音对环境有一定的污染。 三、柴油机的基础知识 机车柴油机是一种往复式活塞，压燃式内 燃机。通过活塞在活塞在气缸内作上下往 复运动，由连杆、曲轴机

8、构将活塞的往运 动转变成旋转运动，作为功率输出。 其功率大小通常是用千瓦或马力来表示： 千瓦：所谓千瓦是单位时间内作功的叫 功率。 马力：而马力则是指在1秒钟内作75kg 米的功。 1kw1.3马力 （5）,（）水需处理后才用，损耗也不大，一 般跑完一、二个往返才补充水，但是日常 上下班是要检查水位，防止水损耗过大而 导致运动件过热。 、使用可靠，工作寿命长 （） 一般是按机车走完多少万公里来衡 量（轮、架、大修来定）。 （）柴油机一般使用寿命在15000 30000h之间 。或者80160万公里。 （）机车采用新工艺后，运营里程越来 越长，使用寿命也在增加。因此，机车的 使用也就效率越来越高

9、。 、结构复杂、零部件加工、装配、运用、 及维修技术要求高。,柴 油 机 讲 义,柴 油 机 讲 义,（一）柴油机的术语 气缸 是柴油机燃油燃烧作功功场所 缸径 也是活塞的公称直径 上下止点（死点） 活塞在气缸内运动上下 极端的位置。 活塞行程 （S） 上下止点间的距离。也叫 活塞冲程。 气缸容积 （Vmin）活塞顶到达上止点时与 气缸壁、气缸头三者所构成的有效空间， 气缸最小容积或压缩容积。 工质 气缸内的工作介质。参与燃烧、吸热 并推动活塞膨胀作功的气体。 压缩比 气缸的总几与压缩容积之比。,工作循环 完成一次能量转换过程叫做工作 循环。 二冲程柴油机 活塞二次冲程及曲轴旋转一 周就完成一

10、次工作循环（能量转换），我 们就称之为二冲程柴油机。 四冲程柴油机 活塞往复四次冲程及曲轴旋 转二周，完成一个工作循环，就叫做四冲 程柴油机. （二）柴油机的工作原理 1、进气冲程 A、活塞由上止点向下止运行。 B、理论上进、排气阀的开启与关闭。 C、内低外高气压关系。 （6）,D、活塞与曲柄运行和旋转关系。 E、进、排气阀提前开启与迟后关闭意义。 2、压缩冲程 A、进、派气阀关闭。 B、活塞由下止点向上止点运行开始压缩 新鲜空气。 C、到达上止点时压缩容积最小2500 3500KPa。 D、同时温度将上升达7801000度左右。 E、理论活塞到达上止点时喷射燃油，即 刻燃烧。（气缸头表面每压

11、力平方厘米的 高温、高压达16t）,3、燃烧、膨胀作功冲程 A、在上止点附近提前供油点火燃烧 B、供油提前角的设计意义，太早与太迟的问题。 C、最高压力每平方厘米1620t。 D、燃烧高温达二千多度。 E、高温、高压的燃气推动活塞下行作功，达下止点。 4、排气冲程 A、当活塞下行到下止点前，排气阀打开 B、迅速排出的残余高温、高压气体，继续作功，带动增压气涡轮工作。 （7）,柴 油 机 讲 义,C、当活塞越过上止点后，上行将气缸内残 气排出。 D、当活塞上行到上止点前某点时进气阀开 启，为下一个工作循环做准备。 E、在这个时刻进、排气阀同时开启，进气 压力大于废气，将残余废气迅速吹走。 （通

12、常叫作扫气） （三）曲轴转角与配气相位图 通常是将曲轴的转角按360在坐标系中 来划分每个活塞冲程的行程与曲轴转角的 相互关系。 曲轴转角 连杆传动使活塞的往复运动与 曲轴的转动是相对应的。因此，通常把四 冲程柴油机曲柄旋转轨迹（0720转角）,描述活塞在气缸运动的轨迹。 配气相位图 坐标图解形式描述活塞在气 缸中上、下止点间的运动位置 ，并在坐标 系中以曲轴转角，按进、排气门启闭位置 绘制的图叫配气相位图。 四冲程柴油机理论上讲： 第一冲程：活塞从上止点行到下止点 就是曲轴0180 （这叫进气冲程） 第二冲程：活塞从下止点行到上止点 就是曲轴180360（这叫压缩冲程） 第三冲程：活塞从上止

13、点行到下止点 就是曲轴360540（这叫作功冲程） 第四冲程：活塞从下止点行到上止点 就是曲轴540720（这叫排气冲程） （8）,柴 油 机 讲 义,柴 油 机 讲 义,排出废气，尔后越过下止点向上止点运 行，再越过上止点42时关闭。（活塞运行 290）此时当活塞快上止点前42时，进气 门又提前打开了，为下一个工作循环作准 备。这里又有一个进气门开到派气门关闭 的84的重叠角，1.92.0公斤压力新鲜空 气迅速吹往废气集流管，使气缸内充入新 的空气。 凸轮轴的工作过程 四冲程柴油机完成一个工作循环需要曲轴 的两个周期而凸轮轴配合工作则只需要转 一周就可以完成进气、压缩（含供油）、 作功、排气

14、的所有工作过程。 （9）,实际上（以16V240为例） 进气时：活塞在离开上止点前半场42左右打开。 而到下止点迟后备干部42时关闭，曲轴转264。 压缩时：活塞在进气门关后开始到上止点 也就是曲轴转角的136。由于燃油从喷入 到高温点燃需要时间即曲轴的转角，故必 须在上止点前边21时喷油。 作功时：最高压力和最高温度是在活塞离 开上止点某角10左右是最佳点，这就是作 功开始，活塞下行到下止点前段时间42时 排气门打开，剩余的高温、高压迅速涌向 集流管继续作功。（活在行程135） 排气时：活塞在下止点前段时间42就打开,二冲程柴油机理论上讲： 第一冲程：活塞从下止点往上止点运行 时，越过下止点

15、某个曲轴转角时进、排 气阀关闭，随着活塞的上行，活塞顶边 缘封闭进排气门，开始压缩空气，在上 止点前某个角度喷射燃油点火燃烧，然 后到达上止点。就是曲轴0180 （这 叫进气、压缩冲程） 第二冲程：活塞从上止点向下止点运行 高温、高压的燃气推动活塞下行作功。 当活塞接近进气口时，排气门打开，燃 气迅速排出。当活塞下行打开进气门时， 由储气室的压力空气迅速通过汽缸吹走,汽缸内的残存燃气，使汽缸里充满新鲜 压力空气，为下个工作循环准备。这就 是曲轴180360（也叫压缩、排气冲 程） 这就是二冲程柴油机，在一个工作循环 内，就完成四冲程柴油机进气、压缩、 膨胀作功、排气的二个循环过程，相当 曲轴转动两周的转角720。 而二冲程柴油机第一冲程就完成了进气、 压缩过程；第二冲程完成膨胀作功、排 气的过程。也就是曲轴转角的360转角。 （10）,柴 油 机 讲 义,柴 油 机 讲 义,东风型号10LE207J柴油机工作过程 这种柴油机有上下两根曲轴，是用垂直传 动轴将上曲轴的功率传递给下曲轴输出的。 为了有效的工作，下曲轴领先上曲轴12。 它分内、外止点。进、排气口设在缸壁的 上下部分。活塞相对运动时分别启闭气 口，现在了解一下柴油机工作过程： 1、膨胀-换气冲程 活塞离开内止点后喷入汽缸中的燃油在高 温高压下燃烧膨胀推动上下活塞向向运动 ，通过曲轴旋转作功。由于下曲轴领先12 度，故