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1、一、概述 柴油机是内燃机的一种柴油机是内燃机的一种，以柴油为燃料的将化学能转换为机械能的动力装置。内燃机是指将燃料在发动机的气缸内部燃烧，并直接利用燃料燃烧产生的高温、高压的燃气在气缸中膨胀做功，输出功率。在内燃机中，燃料的化学能转变为热能，热能又转变为机械能，这两次能量转换都发生在气缸内部。柴油的燃烧是通过柴油油雾与空气混合后形成的柴油的燃烧是通过柴油油雾与空气混合后形成的可燃混合气（称谓工质），经压缩后自行着火、燃烧，可燃混合气（称谓工质），经压缩后自行着火、燃烧，所以柴油机又称为压燃式内燃机。所以柴油机又称为压燃式内燃机。燃料的化学能气体压力能机械能柴油机的能量转换过程第1页/共35页曲
2、轴旋转时，活塞所能到达的两个极限位置称作活塞的止点；距离曲轴旋转中心最远的称作活塞的上止点；距离曲轴旋转中心最近的称作活塞的下止点；上下止止点之间的距离称作活塞的冲程（行程）。第2页/共35页活塞位于上活塞位于上止止点时其顶部与气缸盖底部点时其顶部与气缸盖底部之间的气缸容积称作之间的气缸容积称作压缩容积压缩容积；活塞从上活塞从上止止点移到下点移到下止止点所经过的容积点所经过的容积称作称作工作容积工作容积；活塞位于下活塞位于下止止点时其顶部与气缸盖底部点时其顶部与气缸盖底部之间的气缸容积称作之间的气缸容积称作气缸总容积气缸总容积；所有气缸的工作容积之和称为柴油机的所有气缸的工作容积之和称为柴油机
3、的排量排量。第3页/共35页 气缸压缩容积、工作容积、气缸总容积和总排量气缸压缩容积、工作容积、气缸总容积和总排量之间的关系：之间的关系：气缸总容积VaVa压缩容积VcVc工作容积VsVs柴油机排量VaVa气缸数工作容积VsVs=+L第4页/共35页二、柴油机分类按冲程数分：有四冲程和二冲程。按冲程数分：有四冲程和二冲程。四冲程：曲轴旋转两周完成一个工作循环。四冲程：曲轴旋转两周完成一个工作循环。二冲程：曲轴旋转一周完成一个工作循环。二冲程：曲轴旋转一周完成一个工作循环。按气缸排列方式分：有直列式、按气缸排列方式分：有直列式、V V型、型、W W型和星型排列等。型和星型排列等。按气缸数分：有单
4、缸机和多缸机（二缸和二缸以上的）。按气缸数分：有单缸机和多缸机（二缸和二缸以上的）。第5页/共35页按进气方式：有自然吸气、增压和增压中冷。按进气方式：有自然吸气、增压和增压中冷。按冷却介质分：有水冷和风冷柴油机。按冷却介质分：有水冷和风冷柴油机。按转速分：有高速机、中速机和低速机。按转速分：有高速机、中速机和低速机。高速机高速机 n n1000r/min1000r/min 中速机中速机 600r/min600r/minnn1000r/min1000r/min 低速机低速机 n600r/minn600r/min按用途分：固定用柴油机和移动式柴油机按用途分：固定用柴油机和移动式柴油机。第6页/共
5、35页三、柴油机主要性能指标主要性能经济性能可靠性维修性能排放性能动力性能第7页/共35页动力性能指标功率转速扭矩动力性能指标是用来表示做功能力大小的指标。第8页/共35页功率：在单位时间内柴油机对外输出的有效功，单位为kW。转速：柴油机曲轴每分钟所转动的圈数，单位为r/min。扭矩：柴油机对外输出的有效扭矩转动力矩，单位为Nm Pe=Men/9550(kW)第9页/共35页二、柴油机基本工作原理 柴油机的基本工作原理：新鲜空气被吸入气柴油机的基本工作原理：新鲜空气被吸入气缸后，与喷入气缸中的柴油油雾形成混合气，经压缩自缸后，与喷入气缸中的柴油油雾形成混合气，经压缩自行着火，继而在气缸内快速燃
6、烧，产生的高温高压的燃行着火，继而在气缸内快速燃烧，产生的高温高压的燃气在气缸中膨胀，推动活塞做往复直线运动，再通过由气在气缸中膨胀，推动活塞做往复直线运动，再通过由曲轴和连杆组成的曲柄连杆机构实现运动方式的转变，曲轴和连杆组成的曲柄连杆机构实现运动方式的转变，将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动，带动工作机械将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动，带动工作机械组成动力机组组成动力机组。第10页/共35页柴油机一个工作循环由四个工作冲程组成，即：柴油机一个工作循环由四个工作冲程组成，即：进气进气冲程冲程（吸入或压入新鲜空气至气缸中）吸入或压入新鲜空气至气缸中）压缩压缩冲程冲程（通过压缩提高空气的压力
7、和温度）（通过压缩提高空气的压力和温度）做功做功冲程冲程（向气缸中喷射柴油，呈雾化状（向气缸中喷射柴油，呈雾化状，并并与压缩空气混合，自行着火燃烧，膨胀做功）与压缩空气混合，自行着火燃烧，膨胀做功）排气排气冲程冲程（将做完功的废气自气缸中排出）（将做完功的废气自气缸中排出）柴油机的连续运转是由无限个工作循环构成。柴油机的连续运转是由无限个工作循环构成。在柴油机四个工作冲程中，只有燃烧做功冲程在柴油机四个工作冲程中，只有燃烧做功冲程对外做功，其他三个冲程消耗能量。对外做功，其他三个冲程消耗能量。柴油机工作的四个过程柴油机工作的四个过程第11页/共35页吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 18
8、0CA180CA180CA180CA进气阀 排气阀 第12页/共35页进气冲程进气冲程 活塞由上止点向下止点移动，进气阀打开，活塞由上止点向下止点移动，进气阀打开，排气阀关闭排气阀关闭。在柴油机进气冲程中，纯净空气被吸入气缸，在柴油机进气冲程中，纯净空气被吸入气缸，为柴油燃烧提供氧气。为柴油燃烧提供氧气。第13页/共35页压缩冲程压缩冲程 活塞由下止点向上止点活塞由下止点向上止点移动，进气阀和排气阀全移动，进气阀和排气阀全部关闭。部关闭。柴油机压缩比较大，压柴油机压缩比较大，压缩终点时气缸内气体压力缩终点时气缸内气体压力可高达可高达35MPa35MPa，温度可达，温度可达310340K3103
9、40K，为气缸内油气，为气缸内油气混和与点火做好准备。混和与点火做好准备。第14页/共35页做功冲程做功冲程 活塞由上止点向下活塞由上止点向下止点移动，进气阀和排止点移动，进气阀和排气阀同时关闭。气阀同时关闭。压缩冲程结束时喷入压缩冲程结束时喷入燃烧室内的柴油，与高燃烧室内的柴油，与高温高压气体混和并燃烧。温高压气体混和并燃烧。燃气受热膨胀，推动活燃气受热膨胀，推动活塞下移，对外做功。塞下移，对外做功。第15页/共35页排气冲程排气冲程 活塞由下止点向上活塞由下止点向上止点移动，进气阀关止点移动，进气阀关闭，排气阀打开。闭，排气阀打开。通过活塞将废气排通过活塞将废气排出气缸，为下一个工出气缸，
10、为下一个工作循环做好准备。作循环做好准备。第16页/共35页 一般的柴油机总体结构组成可以概括为：一个基础，两个核心，十个系统（装置）。一个基础：一个基础：指机体、机座，柴油机绝大部分零部件、系统装置，都附装在机体（或称机身）上；两个核心：两个核心：指燃烧室组件和曲柄连杆结构。燃烧室就是柴油燃烧的空间，是由气缸盖底面、活塞顶面和缸套顶部圆柱面组成，它是柴油机中温度最高、热负荷最重、可靠性和使用寿命最难解决的零部件；曲柄连杆机构是柴油机中机械负荷最大、制造难度最大的零部件；柴油机的专业技术除增压外，大都是围绕这两个核心进行的。十个系统（装置）：十个系统（装置）：起动系统，配气装置，增压系统，燃油
11、喷射系统，调速装置，燃油（重油）供给系统，机油润滑系统，冷却水系统，换向系统，操纵系统。五、柴油机的基本组成第17页/共35页柴油机的基本组成 机体组件曲柄连杆机构配气机构燃油供给系统润滑系统冷却系统启动系统第18页/共35页（一）机体组件（一）机体组件【功能功能】各机构和系统的装备骨架，并作各机构和系统的装备骨架，并作某些系统的组成部分。某些系统的组成部分。【组成组成】气缸盖、气缸体、曲轴箱、油底气缸盖、气缸体、曲轴箱、油底壳等零部件。壳等零部件。第19页/共35页汽缸体汽缸体曲轴箱曲轴箱第20页/共35页（二）曲柄连杆机构（二）曲柄连杆机构【功能功能】将活塞的往复运动转换为曲轴的将活塞的往
12、复运动转换为曲轴的旋转运动，从而实现热能向机械能的转旋转运动，从而实现热能向机械能的转换；曲轴飞轮组还承担着柴油机功率输换；曲轴飞轮组还承担着柴油机功率输出的功能。出的功能。【组成组成】活塞组、连杆组、曲轴飞轮组。活塞组、连杆组、曲轴飞轮组。第21页/共35页活塞活塞连杆连杆曲轴曲轴飞轮飞轮第22页/共35页（三）配气机构（三）配气机构【功能功能】定时向柴油机气缸内提供充足而定时向柴油机气缸内提供充足而干净的新鲜空气，并将燃烧后的废气排干净的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出气缸体。出气缸体。【组成组成】进、排气门、摇臂、凸轮轴、正进、排气门、摇臂、凸轮轴、正时齿轮、气门挺杆、气门弹簧等。时齿轮、
13、气门挺杆、气门弹簧等。第23页/共35页喷油泵齿轮喷油泵齿轮中间齿轮中间齿轮曲轴齿轮曲轴齿轮机油泵齿轮机油泵齿轮凸轮轴齿轮凸轮轴齿轮第24页/共35页凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱挺杆挺杆第25页/共35页（四）燃油供给系统（四）燃油供给系统【功能功能】按照柴油机工作循环所规定的时按照柴油机工作循环所规定的时间及柴油机负荷情况，向柴油机气缸内间及柴油机负荷情况，向柴油机气缸内喷入适量的柴油。喷入适量的柴油。【组成组成】柴油箱、低压油管、输油泵、滤柴油箱、低压油管、输油泵、滤清器、高压油泵、高压油管及喷油器等清器、高压油泵、高压油管及喷油器等零部件。零部件。第26页/共35页喷油器喷油器高压油泵高压油泵低
14、压油管低压油管柴滤器柴滤器高压油管高压油管第27页/共35页（五）润滑系统（五）润滑系统【功能功能】将清洁的润滑油以一定的压力不间断地将清洁的润滑油以一定的压力不间断地送到柴油机各摩擦表面或高温零件冷却表面，送到柴油机各摩擦表面或高温零件冷却表面，以减少摩擦阻力和零件的磨损，并带走摩擦时以减少摩擦阻力和零件的磨损，并带走摩擦时产生的热量和金属屑，以及高温零件所吸收的产生的热量和金属屑，以及高温零件所吸收的热量，保证柴油机长期可靠工作。热量，保证柴油机长期可靠工作。【组成组成】滑油泵、滑油滤清器、滑油冷却器和滑滑油泵、滑油滤清器、滑油冷却器和滑油管路等。油管路等。第28页/共35页机油泵机油泵机
15、油冷却器机油冷却器机油滤清器机油滤清器油底壳油底壳第29页/共35页（六）冷却系统（六）冷却系统【功能功能】对柴油机的高温零件进行适当冷对柴油机的高温零件进行适当冷却，以保证其正常的工作温度，这也是却，以保证其正常的工作温度，这也是保证柴油机长期可靠工作的必要条件之保证柴油机长期可靠工作的必要条件之一。一。【组成组成】水泵、水箱、散热器及节温器和水泵、水箱、散热器及节温器和管路等。管路等。第30页/共35页节温器节温器出水管出水管水泵水泵出水口出水口进水口进水口风扇风扇第31页/共35页（七）启动系统（七）启动系统【功能功能】为柴油机的启动提供外部动力，为柴油机的启动提供外部动力，并保证启动的安全性和可靠性。并保证启动的安全性和可靠性。【组成组成】电启动方式：启动钥匙和开关，电启动方式：启动钥匙和开关，启动电源，启动线路和电动马达等。启动电源，启动线路和电动马达等。第32页/共35页发电机发电机第33页/共35页 谢谢 谢谢 大大 家家 ！第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页