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1、LOGO柴油机原理与构造目录柴油机的基本工作原理和总体构造1主要固定件3配气机构及进排气系统34曲柄连杆机构32燃料供给系统5润滑、冷却、启动系统36第一章 柴油机的基本工作原理和总体构造2.5 柴油机的主要性能指标和型号规则2.4 柴油机的总体构造2.3 多缸柴油机曲柄排列与发火顺序2.2 柴油机基本工作原理2.1 概述第一章 柴油机的基本工作原理和总体构造第一节 概述一、什么是柴油机发动机：将某一种能量转变为机械能而驱动其它机械做功的机器，称为发动机。热力发动机：将燃料的化学能通过燃烧产生热能，再通过机械本身将热能转变为机械能的机器。热力发动机可分为：内燃机、外燃机内燃机：燃料在发动机内部
2、（气缸内）燃烧，将其燃烧的热能直接转变为机械能的热力发动机，称为内燃机。外燃机：燃料在发动机外部燃烧的热力发动机，称为 外燃机。在内燃机中，根据所用燃料的不同，又可分为柴油机、汽油机和煤气机等。其中，柴油机是以柴油作为燃料的内燃机，其工作特点为空气在气缸内被压缩成高温、高压气体，使喷入的柴油自燃，并由燃气膨胀而做功。目前，内燃机车的动力装置一般都采用柴油机。二、柴油机的特点及用途1.优点：（1）对能量的利用率高。（2）功率和转速范围广，能适应各种不同用途。（3）结构紧凑、轻巧便于移动。（4）启动迅速、工作可靠、便于自动控制，并能在启动 后很快达到全负荷运转。（5）消耗水量少。2.缺点：（1）对
3、燃油要求严格。（2）结构复杂，零部件的加工、装配、使用和维修要高。（3）排气中含有毒性物质，污染大气；振动和噪音也会对 环境造成污染。三、柴油机的一般构造和基本工作情况1.构造为了燃烧与做功的需要，在柴油机上设置了由活塞组、连杆组和曲轴组等组成的曲柄连杆机构；气缸套和气缸盖；包括气门、摇臂、横臂、挺柱及凸轮轴等组成的配气机构；包括喷油泵、喷油器及管道输送等组成的燃油供给系统；机体及其它配属系统等几大部分。2.单缸柴油机的基本工作情况首先由曲轴带动活塞自上而下运动，空气经进气管、进气门进入气缸内，当活塞接近最下端位置时，进气门关闭，然后活塞向上移动，气缸内的空气受到活塞的压缩，使空气的压力和温度
4、都有较大的升高。然后柴油通过进油管经喷油器喷入燃烧室与被压缩的高温、高压空气接触而着火燃烧，燃气膨胀产生的巨大推力推动活塞向下运动并通过连杆使曲轴旋转，从而对外输出功率，最后活塞由下向上移动，将膨胀后的废气排出气缸，至此，完成一个工作循环。柴油机的工作循环：进气、压缩、燃烧膨胀做功和排气。四、柴油机的基本名词术语1.活塞的止点与冲程活塞在气缸内作上、下往复运动的两个极端位置称为止点。上止点：活塞在气缸中作上下往复运动所能达到的最上方 的位置，称为上止点。下止点：活塞在气缸中作上下往复运动所能达到的最下方的位置，称为下止点。上、下止点之间的距离称为活塞冲程。2.气缸容积（1）燃烧室容积：当活塞位
5、于上止点时，活塞顶上面的气缸空间叫燃烧室，这个空间的容积称为燃烧室容积。（2）气缸工作容积：活塞从上止点移动到下止点所扫过的空间容积称为气缸工作容积。（3）气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。它等于燃烧室容积与气缸工作容积之和。3.压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表明进入气缸的空气被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了的空气的压力和温度就会高一些，柴油机启动就容易，柴油机的热量利用程度也就更高。五、柴油机的分类1.根据完成一个工作循环的冲程数：二冲程柴油机：活塞连续运行两个冲程（曲轴转一圈） 完成一个工作循环的柴油机。1. 四冲程柴油机：活塞连
6、续运行四个冲程（曲轴转二圈）完成一个工作循环的柴油机。2.按气缸数目排列方式分类（1）按气缸数目分：单缸柴油机 多缸柴油机2. （2）根据气缸的布置形式分3. 立式 卧式 V形 对置活塞 H形4.3. 按冷却方式分类5. 水冷式柴油机：利用水作为冷却介质。6. 风冷式柴油机：利用空气作为冷却介质。7.4. 按进入气缸的空气压力分类8. 增压柴油机 ：空气通过增压器提高压力后进入气缸非增压柴油机：空气是靠活塞的抽吸作用进入气缸。目前，机车用柴油机几乎全部采用增压柴油机。5. 根据柴油机的用途分类（1）固定式柴油机（转速固定不变）（2）船舶柴油机（3）机车柴油机（4）汽车拖拉机用柴油机第二节 柴油
7、机基本工作原理一、四冲程柴油机工作原理柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀作功和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞上下往复四次走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机 。1. 进气冲程 进气提前角：从进气门开启到活塞行至上止点时的曲轴转角，称为进气提前角。 进气延迟角：将活塞行至下止点到进气门关闭的曲轴转角，称为进气延迟角。2. 压缩冲程供油提前角：喷油泵开始供油的瞬间到活塞行至上止点时的曲轴转角，称为供油提前角。喷油提前角：喷油器开始喷油的瞬间到活塞行至上止点时的曲轴转角，称为喷油提前角。3. 燃烧膨胀作功冲程4. 排气冲程排气提前角：从排气门开启的瞬间
8、，到活塞行至下止点时的曲轴转角，称为排气提前角。自由排气阶段：从排气门开启到活塞行至下止点这一阶段为自由排气阶段。强迫排气阶段：活塞由下止点向上止点运动，废气被活塞强迫推出缸外，这一阶段的排气称为强迫排气阶段。过后气排阶段：将活塞在上止点以后的排气称为过后排气阶段。排气延迟角：从活塞行至上止点到排气门完全关闭时的曲轴转角称为排气延迟角。气门重叠：进、排气门处于同时开启的状态，通常将这个现象称为气门重叠。同一气缸的进、排气门同时开启的曲轴转角，称为气门重叠角。二、四冲程柴油机的配气相位图三、二冲程柴油机工作原理活塞在两个冲程内完成一个工作循环的柴油机，称为二冲程柴油机。二冲程柴油机的工作循环中，
9、也包括进气、压缩、燃烧膨胀作功及排气四个过程。但这四个过程是在活塞的两个冲程中完成的。1.第一冲程辅助冲程2.第二冲程作功冲程3.四、二冲程与四冲程柴油机的比较4.（1）二冲程柴油机大大缩短了辅助冲程所占用的时间，曲轴每转一圈，就有一个作功冲程。而四冲程柴油机曲轴每转两圈才有一个作功冲程。（2）由于二冲程柴油机每两个冲程即作功一次，所以运转比较平稳，结构简单。（3）燃烧不充分，功率低；热负荷与油耗率相对比较高。第三节 多缸柴油机曲柄排列与发火顺序一、几个概念1.输出端（后端）：曲轴可连接到被驱动机械上的一端。2.自由端（前端）：对应的另一端。3.柴油机左右侧：面对输出端朝自由端看，左手一侧为柴
10、油机左侧，右手一侧为柴油机右侧。4.气缸编号：从自由端开始向输出端顺序对气缸编号。自由端输出端右 左123456781011121314151695. 柴油机曲轴的旋转方向：从输出端朝自由端看凡顺时针旋转的称为“右旋”；逆时针旋转的称为“左旋”。6. 曲柄：多缸柴油机曲轴是由形状尺寸相同，彼此位置不同的多个曲柄组成。曲柄由主轴颈、曲柄臂和曲柄销组成。7.曲柄排列：多缸柴油机曲轴上的各曲柄，按一定规律，一定角度位置布置，这种布置方式称为曲柄排列。以16V240ZJB型柴油机为例：为达到曲轴对外平衡及均匀发火，通常采用十字形镜面对称曲柄排列。其特点是：曲轴的前半段、后半段曲柄，对称于中间主轴颈。1
11、23456781. 84.52.73.6二、直列式柴油机的发火顺序发火顺序：柴油机的各气缸按一定次序、一定时间间隔轮流发火，这种发火的先后次序，称为发火顺序。以16V240ZJB型柴油机为例：161141012911151316375862415040四冲程柴油机曲轴每转动两圈（720）完成一个工作循环。三、V型柴油机的发火顺序V型柴油机发火顺序分为填补式发火和交叉式发火两种。1.填补式发火填补式发火方式，左、右两列气缸的发火顺序不相同，每列中有连续发火，但是整机发火可以是均匀的。2. 交叉式发火交叉式发火方式，左、右两列气缸的发火顺序完全相同，每列都是均匀发火两列相间发火。整台柴油机发火不一
12、定均匀。（1）连续发火左、右两列同名气缸连续发火。（2）错开发火左、右两列同名气缸错开一定的曲轴 转角发火。第四节 柴油机的总体构造一、曲柄连杆机构由活塞组、连杆组、曲轴组等运动件组成，是柴油机中最重要的运动部件。它的功用是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的燃气压力转变为扭矩，通过曲轴向外输出。二、柴油机主要固定件由气缸体、曲轴箱（或机体）、气缸套和气缸盖等组成的固定部件是柴油机的骨架，所有运动部件和辅助系统都支承和安装在它上面。三、进、排气及增压系统进、排气系统由进、排气管，空气滤清器和进、排气控制机构组成。四冲程柴油机的进、排气控制机构称为配气机构，由气门机构和气
13、门驱动机构组成。根据工作循环的需要，按一定时间开启和关闭进、排气门，排出废气，引入清洁的新鲜空气。对增压柴油机，进排气系统中还装有增压器，其作用是提高进入空气的压力，从而可加大进气量。四、燃料供给系统它的功用是定时、定量、定质地将柴油喷入燃烧室内，并创造良好的燃烧条件，满足燃烧过程的需要。燃料供给系统由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器、调速器或联合调节器等组成。五、润滑系统功用是将机油送到柴油机各运动件的摩擦表面，起减磨、冷却、净化、密封和防锈等作用，用以减小摩擦阻力和减小磨损，并带走摩擦产生的热量，从而保证柴油机能正常工作并延长使用寿命。它主要由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、阀门
14、和各种管路等组成。六、冷却系统功用是将受热零件所吸收的热量及时传导出去，使柴油机在工作时能保持温度正常，不致因过热而损坏机件，影响柴油机运转。冷却系统可分为水冷式和风冷式两种。七、启动系统要使柴油机由静止状态转入运转状态，必须借助于外力使曲轴旋转并达到一定的转速，以使气缸内形成可燃混合气并实现第一次着火燃烧而转为自行运转。施加外力的装置称为启动装置。有人力启动、电力启动、压缩启动等。第五节 柴油机的主要性能指标和型号规则一、柴油机的主要性能指标柴油机的性能指标包括动力性指标、经济性指标、排放性能指标、可靠性耐久性指标等。1.动力性指标（1）有效扭矩：柴油机曲轴上对外输出的扭矩称为有效扭矩。（2
15、）有效功率：柴油机在单位时间内对外作功的量称为有效功率。A: 15分钟功率：柴油机允许连续运转15分钟的最大有效功率。B: 1小时功率：柴油机允许连续运转1小时的最大有效功率。C: 12小时功率：柴油机允许连续运转12小时的最大有效功率。D: 持续功率：柴油机允许长期连续运转的最大有效功率。（3）转速：柴油机可在很宽广的转速范围内的任意转速下运转。2. 经济性指标（1）有效热效率：柴油机一个工作循环所发出的有效功与得到此功所消耗燃料中的热量之比称为有效热效率。（2）有效燃油消耗率：柴油机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗的燃油量，称为有效燃油消耗率。3.排放性能指标：柴油机的有害排放物主要包
16、括有害气体排放物和有害固体排放物颗粒。排放性能指标由单位体积排气中有害排放物的体积表示。4.可靠性耐久性指标：可靠性是指柴油机在规定的运转条件下，具有持续工作不致因故障而影响柴油机正常运转的能力。二、柴油机的型号编制规则例如：16V240ZJB16缸，V型，四冲程，缸径240mm，水冷增压，机车用柴油机，变型结构型。第二章 曲柄连杆机构第一节 活塞组活塞组包括活塞、活塞环、活塞销及其固定件。一、活塞1. 活塞的功用（1）活塞在气缸中作往复运动进行力的传递，完成柴油机的工作循环。（2）活塞、气缸盖、气缸一起组成燃烧室。其中，活塞组起密封作用，使燃气基本上不漏入曲轴箱，同时，也限制机油进入燃烧室。（3）有些二冲程柴油机的活塞，还起到控制气孔开闭的作用。2.活塞的工作条件（1）高温（2）高压（3）高速3.活塞材料制造活塞的材料主要有三类：铝合金、铸铁和耐热钢。（1
