柴油機(jī)的基本知識(shí)

1、柴油機(jī)的基本知識(shí) 熱機(jī)根據(jù)其能量的轉(zhuǎn)換方法，有內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)兩大大類。凡是燃料在氣 缸外部的鍋爐中燃燒，將水加熱成高溫高壓的蒸汽，再以蒸汽為工作介質(zhì)（簡稱工 質(zhì)），在氣缸內(nèi)膨脹作功的叫作外燃機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)。內(nèi)燃機(jī)則是使燃料在 氣缸內(nèi)部燃燒， 以燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體為工質(zhì)， 在氣缸內(nèi)膨脹作功， 如汽油機(jī)、 柴油機(jī)等?，F(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)， 以及燃?xì)廨啓C(jī)， 自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等， 也都屬于內(nèi)燃機(jī)一類。 在許許多多的熱機(jī)之中， 活塞式內(nèi)燃機(jī) （汽油機(jī)、 柴油機(jī)等） 具有熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、尺寸小、功率范圍廣的特點(diǎn)，可以適用于各種 不同的用途，且使用操作方便，運(yùn)行安全可靠。因此，

2、盡管世界各國都在積極的研 制新型動(dòng)力機(jī)械，但是活塞式內(nèi)燃機(jī)在今后一定時(shí)期之內(nèi)仍不失其重要性，而將進(jìn) 一步發(fā)展。 柴油機(jī)和汽油機(jī)相比，柴油機(jī)可以使用價(jià)格比較低廉而安全性又好的柴油作燃 料。又由于壓縮比高，燃?xì)獾呐蛎洺浞?，膨脹終了燃?xì)鉁囟鹊?，熱量利用較好，所 以柴油機(jī)有較好的經(jīng)濟(jì)性和較高的熱效率，安全性也較好，使得柴油機(jī)的應(yīng)用日益 廣泛。當(dāng)代世界上的營運(yùn)船舶中，柴油機(jī)動(dòng)力裝置占了主要地位，新建船舶的動(dòng)力 裝置，除了超大型船舶之外，幾乎都采用柴油機(jī)，漁船則更無例外。但是由于柴油 機(jī)的壓縮壓力和最高燃燒壓力比汽油機(jī)大得多，對(duì)零件的強(qiáng)度就是提出了較高的要 求，零件的尺寸變大 , 加工精度較高，同時(shí)工作粗

3、暴，噪音較大，這又是其缺點(diǎn)。不 過，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)不斷得到改進(jìn)，世界各國都不斷有新型的柴油機(jī) 出現(xiàn)。 柴油機(jī)的一般構(gòu)造和名詞解釋 一、柴油機(jī)的一般構(gòu)造 圖11表示一部四沖程柴油機(jī)。它是靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)把燃 料燃燒中產(chǎn)生的、具有高壓和高溫的燃?xì)獾膲毫D(zhuǎn)換成機(jī)械功的。也就是燃?xì)馀蛎?時(shí)的壓力推動(dòng)活塞，再經(jīng)過連桿和曲軸的傳遞，變成曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，再向外輸出機(jī)械 功。 其主要部件如圖 1 1所示： 1 、固定部件 是柴油機(jī)的主體。包括機(jī)座、機(jī)身、主軸承、氣缸套、氣缸蓋等。柴 油機(jī)其余的零部件都要裝在固定件上，有的零件以其為支承而運(yùn)動(dòng)。 2、運(yùn)動(dòng)部件 柴油機(jī)能量的轉(zhuǎn)換過程，主要通過運(yùn)動(dòng)件完成。包括

4、活塞組、連桿、 曲軸，以及安裝在曲軸端部的飛輪等。 3、配氣機(jī)構(gòu) 是向氣缸內(nèi)噴入燃油的各部分的總稱，包括有凸輪軸、頂桿、搖臂、 進(jìn)氣閥、排氣閥、氣閥彈簧等。 4、燃油系統(tǒng)：是向氣缸內(nèi)噴入燃油的各部分的總稱，包括燃油濾清器、輸油泵、 噴油泵，高壓油管，噴油器等。 5潤滑系統(tǒng) ：是向氣缸內(nèi)噴入燃油的各部分的總稱，包括濾清器，潤滑油泵以及管 路和儀表等。 6、冷卻系統(tǒng)：是指在柴油機(jī)工作時(shí)，降低機(jī)機(jī)件溫度，以保證正常的裝配間隙的 材料性能的各部件的總程。由氣缸周圍的冷卻水腔及水泵等組成。 7、起動(dòng)系統(tǒng)：為了使柴油機(jī)由靜止?fàn)顩r開始運(yùn)轉(zhuǎn)，必須設(shè)有起動(dòng)裝置的種類很多， 在船用柴油機(jī)上常用的有電起動(dòng)裝置和壓縮

5、空氣起動(dòng)裝置。起動(dòng)裝置的總稱叫起動(dòng) 系動(dòng)。壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)、空氣瓶、主起動(dòng)閥、空氣分配器、氣 缸起動(dòng)閥等。 8、控制系統(tǒng)、包括柴油機(jī)調(diào)速裝置、安全控制裝置。 按照一定的規(guī)律將空氣送入氣缸，使之在氣缸內(nèi)不斷著在氣缸內(nèi)膨脹便推動(dòng)活 塞作功，完成了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，而膨脹后的廢氣又必須及時(shí)從氣缸中排出。 這一系列作用，可以分成四個(gè)過程： 1、吸入新鮮空氣， 2、壓縮空氣并噴入柴油， 3、柴油燃燒作功， 4、排出燃燒后的廢氣。完成一個(gè)工作循環(huán)。完成一個(gè)工作偱環(huán) 活塞要連續(xù)運(yùn)行四個(gè)沖程（曲軸轉(zhuǎn)兩 面轉(zhuǎn)）的柴油機(jī)就叫四程柴油機(jī)。 一、（ 1）四沖程柴油機(jī)的工作原理 第一沖程：（進(jìn)氣沖程）

6、活塞在旋轉(zhuǎn)的曲軸帶動(dòng)下，從上止點(diǎn)下行，此時(shí)進(jìn)氣門打 開，排氣門關(guān)閉。由于汽缸內(nèi)的容積逐漸增大，使汽缸內(nèi)的壓力下降到低于大氣壓 力，在汽缸內(nèi)外壓力差的作用下，外界新鮮空氣通過進(jìn)氣門吸入氣缸。由于進(jìn)氣系 統(tǒng)有阻力，空氣進(jìn)入氣缸后的壓力低于大氣壓力。進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力約為 0.850.95 公斤 /厘米。 氣體的溫度則高于大氣溫度，這是由于受高溫機(jī)件和殘余 廢氣的影響所致，一般溫度在40 70 C 。 進(jìn)氣過程對(duì)柴油機(jī)工作影響很大 ,進(jìn)氣沖程結(jié)束時(shí) ,氣缸內(nèi)充氣量愈多時(shí) ,可以噴入的 燃油量也愈多 ,燃燒過程放出的能量就多 ,柴油機(jī)發(fā)出的功率就大。 在圖13中標(biāo)出了活塞的運(yùn)動(dòng)方向，氣門的開閉狀態(tài)

7、，以及氣缸內(nèi)的作用情況。圖 的下方用坐標(biāo)圖表示出氣缸容積的變化與氣缸內(nèi)氣體壓力變化之間的關(guān)系。 第二沖程（壓縮沖程）活塞自下止點(diǎn)上行時(shí)，進(jìn)、排氣門都處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞便 逐漸將第一沖程吸入的空氣壓縮在燃燒室內(nèi)，使空氣的溫度和壓力升高。壓縮終了 時(shí)氣缸內(nèi)氣體溫度約在500 700 C范圍內(nèi)，壓力為2850公斤/厘米。由于此時(shí) 氣缸內(nèi)溫度比柴油的自然溫度高， 達(dá)到了柴油自然的條件。 所以在壓縮沖程的后期， 通過噴油器向氣缸內(nèi)噴入柴油，便著火燃燒。 第三沖程（工作沖程）也叫膨脹沖程或爆發(fā)沖程。在壓縮沖程后期噴入的柴油隨即 燃燒，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)燃燒過程正迅速進(jìn)行，氣缸內(nèi)的壓力和溫度急劇升高。 活塞

8、由于運(yùn)動(dòng)的慣性作用，越過了上止點(diǎn)開始向下移動(dòng)，燃?xì)獾膲毫_(dá)到最大值， 高溫高壓燃?xì)庾饔迷诨钊斏?，推?dòng)活塞下行作功。經(jīng)過連桿，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，并 向外輸出機(jī)械功，這就是柴油機(jī)的作功沖程。這一沖程的最高燃燒壓力在非增壓柴 油機(jī)上約為5080公斤/厘米，溫度可達(dá)1400 1800 C。隨著膨脹作用的進(jìn)行， 熱能變成了功，氣缸內(nèi)氣體的壓力、溫度急劇下降，到膨脹終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力已 下降到2.5 4.5公斤/厘米， 溫度降到600 900 C。 第四沖程（排氣沖程）膨脹終了時(shí)的氣體已失去了作功能力，變成了廢氣。為使新 鮮空氣重新。 2）二沖程柴油機(jī)的工作過程 二沖程柴油機(jī)工作時(shí)同樣必須完成進(jìn)氣，壓縮，作

9、功，排氣四個(gè)過程。但是與四沖 柴油機(jī)不同的是完成這四個(gè)過程，活塞只運(yùn)行兩個(gè)沖程（即曲軸旋轉(zhuǎn)一周）。除此 之外，其結(jié)構(gòu)也與四沖程柴油機(jī)不同，它簡化了配氣機(jī)構(gòu)，而在氣缸的周圍開有掃 氣口和排氣口，所以結(jié)構(gòu)簡單。 冷卻系統(tǒng)： 1. 排煙管；2.去增壓器冷卻水管； 3.后冷器； 4.膨脹水箱； 5.缸頭；6.機(jī)體；7.機(jī)油 冷卻器； 8.去后冷器管線； 9.水泵； 10.到水泵水管； 11.去膨脹水箱水管； 12.節(jié)溫 器外客； 13.淡水冷卻器回水； 14. 去淡水冷卻器。 進(jìn)排氣系： 1.排氣總管； 2. 后冷器； 3.汽缸；8.增壓器 3516柴油機(jī)潤滑： 1.主油道； 2.左凸輪軸油道； 3.

10、左排活塞冷卻噴嘴油道； 4. 右排活塞冷卻噴嘴油道； 5. 右凸輪軸油道； 6.增壓器供油； 7.后順序閥； 8.前順序閥； 9.彎頭； 10.機(jī)油濾器 旁通閥； 11.機(jī)油冷卻器； 12.機(jī)油冷卻器旁通閥； 13. 機(jī)油泵穩(wěn)壓閥； 14. 機(jī)油泵； 15.彎頭；16.吸入管； 17.機(jī)油濾器外客。 燃油系統(tǒng)： 1、燃油總管； 2.手動(dòng)注油泵； 3.燃油濾器外客； 4.噴油器； 5. 壓力調(diào)節(jié)閥； 6. 燃油 回油； 7.輸油泵； 8、燃油供油 柴油機(jī)名詞解 : 1、上止點(diǎn)：又叫上死點(diǎn)，是指活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)達(dá)到最上位，也就是活塞離曲軸 中心線最遠(yuǎn)的位。 2、下止點(diǎn)：又叫下死點(diǎn)，是指活塞在氣缸運(yùn)

11、動(dòng)達(dá)到的最下位置，即活塞距曲 軸中心線的最近位置。 3、沖程：也叫行程，是活塞從一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，用字母S 表示，它等于曲柄半徑的兩倍（ S=2R ）。 4、缸徑:即氣缸直徑，用字母D表示。 5、氣缸工作容積：也稱為活塞排量，是指活塞從下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)所排開的氣缸 容積。又叫沖程容積，以Vs表示（V s=） 6、 燃燒室容積：是活塞達(dá)上止點(diǎn)時(shí)活塞上方的氣缸容積。以Vc表 示。 7、 氣缸總?cè)莘e：是指活塞位于下止點(diǎn)時(shí)活塞上方的氣缸容積。以Va表示 Va=（Vs+Vc） 。 8 、壓縮比：氣缸總積與燃燒室容積之比稱為壓縮比，壓縮比愈大，壓縮終了時(shí)的 溫度和壓力愈高。使燃油容易燃

12、燒，易于起動(dòng)；一般柴油機(jī)的壓縮比在13一22這個(gè) 范圍內(nèi)。壓縮比的大小必須保證壓縮終點(diǎn)的溫度超過燃油自溫度200一300 C。 9、壓縮室高度：也叫余隙高度或上量，是活塞處于上止點(diǎn)時(shí)活塞頂平面與氣缸蓋 底平面之間的距離，裝配柴油機(jī)時(shí)這個(gè)數(shù)據(jù)常用來控制和調(diào)整壓縮比。 10 、爆發(fā)壓力：一般指燃燒產(chǎn)生的氣體壓力的最大值，即最大爆發(fā)壓力，用字母 Pz 表示。 11、 平均有效壓力：這是柴油機(jī)性能方面的一個(gè)重要指標(biāo)，用字母Pe表示.它的含 義是假定有一個(gè)整個(gè)活塞行程內(nèi)大小不變的壓力作用在活塞上 ,使活塞在一個(gè)行程 內(nèi)所作的功與整個(gè)工作循環(huán)所作的有效功相等。這個(gè)假定壓力就叫平均有效壓力。 （1）船用四沖程非增壓柴油機(jī)P約5.2 6.2 kg/C m2船用四沖程增壓柴油機(jī)P約7.0 一25 kg/C m船用二沖程增壓柴油機(jī)P約6.5一 15 kg/C m。 12、活塞平均速：活塞在氣缸中的運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，但為了衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度 和研究其工作壽命常用其速度的平均值作為性能指標(biāo) ,這個(gè)速度的平均值叫活塞平 均速度。以字母Cm沒表示。 13、