柴油發(fā)動機的基礎知識-課件

柴油發(fā)動機基礎知識柴油發(fā)動機基礎知識前言

自19世紀末德國人魯道夫．狄塞爾（Diesel）制造出世界上第一臺柴油機開始，柴油機經過了100多年的發(fā)展，到今天已經取得了前所未有的長足進步。由最初簡單的自然進氣、機械噴油發(fā)展到今天的渦輪增壓、電控噴油。而電子控制技術在柴油機上的全面應用，使得柴油機行業(yè)更是如虎添翼。今天的柴油機正在越來越接近人們預期的低污染、環(huán)保、動力強勁的愿望，我們相信，隨著科學技術的不斷進步，柴油機行業(yè)也將取得更大的發(fā)展。

前言自19世紀末德國人魯道夫．狄塞爾（Diese柴油機簡史

針對蒸汽機效率低的弱點，狄塞爾專注于開發(fā)高效率的內燃機。當時尼古拉斯·奧托發(fā)明的點火式內燃機已較成熟，但那時奧托發(fā)動機的燃料是煤氣，儲存、攜帶均不方便，效率也受到影響。１９世紀末，石油產品在歐洲極罕見，于是狄塞爾決定選用植物油來解決機器的燃料問題（他用于實驗的是花生油）。因為植物油點火性能不佳，無法套用奧托內燃機的結構。狄塞爾決定另起爐灶，提高內燃機的壓縮比，利用壓縮產生的高溫高壓點燃油料。后來，這種壓燃式發(fā)動機循環(huán)便被稱為狄塞爾循環(huán)。

柴油機簡史針對蒸汽機效率低的弱1892年，狄塞爾終于能夠向全世界展示自己的成果一臺實用的柴油動力壓燃式發(fā)動機。這種發(fā)動機功率大，油耗低，可使用劣質燃油，顯示出輝煌的發(fā)展前景。1922年，德國的博世公司發(fā)明機械燃油噴射裝置1924年，美國的康明斯公司正式采用了泵-噴油器，這一發(fā)明有效地了提升了柴油機的質量，同年在柏林汽車展覽上MAN公司展示了一臺裝備柴油機的卡車，這是第一臺裝有柴油機的汽車。不久以后，博世公司開始正式生產標準柱塞泵、噴油器，正是由于柱塞泵的普及，為柴油機安裝在汽車上提供了基礎。1936年，奔馳公司生產出了第一臺柴油機轎車260D。70年代以后，博世公司把電控汽油機噴射技術引用回柴油機，從而讓柴油機的發(fā)展和使用進入了一個新紀元。1892年，狄塞爾終于能夠向全世界展示自己的成果一臺實用的柴第一節(jié)：柴油機的基本概念第二節(jié)：柴油機的基本術語第三節(jié)：柴油機的工作原理

第四節(jié)：柴油機的基本參數第五節(jié)：柴油機的結構

第六節(jié)：柴油機新技術

目錄：第一節(jié)：柴油機的基本概念第二節(jié)：柴油機的基本術語第三節(jié)：柴第一節(jié)：柴油機的基本概念

一、概述柴油機是用柴油作燃料的內燃機。柴油機屬于壓燃式內燃機，它又常以主要發(fā)明者德國人魯道夫．狄塞爾的名字而稱為狄塞爾引擎。柴油機在工作時，吸入柴油機氣缸內的空氣，因活塞的運動而受到較高程度的壓縮，達到500～700℃的高溫。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動活塞并通過連桿和曲軸轉換為旋轉的機械功。因此，柴油機實際上就是一部將燃料的化學能轉換為機械能并對外輸出動力的機器。它以柴油為燃料，所以稱為柴油機。第一節(jié)：柴油機的基本概念

一、概述直列往復式柴油機

目前應用最普遍的柴油機是直列，往復式柴油機。往復活塞式柴油機的工作腔稱作氣缸，氣缸內表面為圓柱形。在氣缸內作往復運動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸鏈，連桿的另一端則與曲軸相連，構成曲柄連桿機構。因此，當活塞在氣缸內作往復運動時，連桿便推動曲軸旋轉。這種形式柴油機的構造，一般由機體、曲軸、缸蓋、活塞、缸套、氣門、連桿、飛輪等組成。如圖-1中所示：圖1-1直列往復式柴油機目前應用最普遍的柴油機是直列，往復二、柴油機分類

柴油機種類繁多，其分類方式有：（1）按工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程柴油機。（2）按冷卻方式可分為水冷和風冷柴油機。（3）按進氣方式可分為增壓和自然吸氣柴油機。（4）按轉速可分為：

①高速柴油機（大于1000r.p.m）；

②中速柴油機（350～1000r.p.m）；

③低速柴油機（小于350r.p.m）。其他分類。二、柴油機分類柴油機種類繁多，其分類方式有：1、按工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程柴油機

（1）二沖程二沖程柴油機曲軸旋轉一圈(360°)，活塞在氣缸內上下往復運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為二沖程柴油機。(1).第一行程活塞：自下止點向上止點移動完成換氣和壓縮(2).第二行程活塞：自上止點向下止點移動完成作功和排氣圖1-21、按工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程柴油機

（1）二沖程二沖程（2）四沖程

曲軸轉兩圈(720°)，活塞在氣缸內上下往復運動四個行程，完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖程柴油機。四沖程柴油機：柴油機曲軸旋轉720°完成進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程的工作循環(huán)稱作四沖程柴油機。四沖程柴油機一個沖程曲軸的轉角為：180°如圖1-3（2）四沖程曲軸轉兩圈(720°)，活塞在氣缸內上下圖1-3圖1-32、按冷卻方式可分為水冷和風冷柴油機

（1）水冷

水冷柴油機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質進行冷卻圖1-42、按冷卻方式可分為水冷和風冷柴油機

（1）水冷（2）風冷

風冷柴油機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質進行冷卻圖1-5（2）風冷風冷柴油機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面3、按進氣方式可分為增壓和非增壓（自然吸氣）柴油機增壓柴油機自然吸氣柴油機圖1-6圖1-73、按進氣方式可分為增壓和非增壓（自然吸氣）柴油機增壓柴油機4、按氣缸數目可分為單缸和多缸柴油機

柴油機根據氣缸數目不同可以分為單缸柴油機和多缸柴油機。僅有一個氣缸的柴油機稱為單缸柴油機；有兩個以上氣缸的柴油機稱為多缸柴油機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸柴油機?，F代車用柴油機多采用四缸、六缸、八缸柴油機。圖1-84、按氣缸數目可分為單缸和多缸柴油機柴油機根5、按用途可分為車用、工程機械用、船用、發(fā)電機組等

車用柴油機船用柴油機工程機械用柴油機發(fā)電機組圖1-95、按用途可分為車用、工程機械用、船用、發(fā)電機組等

車用柴油6、柴油機根據氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式柴油機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，也稱為直列式。但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式柴油機把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型柴油機，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式柴油機。目前最常見的是直列式柴油機。圖1-106、柴油機根據氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙第二節(jié)：柴油機的基本術語

第二節(jié)：柴油機的基本術語

1、工作循環(huán)

柴油機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、作功和排氣等四個工作過程組成的封閉過程。周而復始地進行這些過程，柴油機才能持續(xù)地做功。1、工作循環(huán)柴油機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、作功2、上、下止點

活塞頂面離曲軸回轉中心最遠處為上止點；活塞頂面離曲軸回轉中心最近處為下止點。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。圖1-112、上、下止點活塞頂面離曲軸回轉中心最遠處為上止3、活塞行程

上、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸的回轉半徑R稱為曲軸半徑。對于氣缸中心線通過曲軸回轉中心的內燃機，其S=2R。圖1-123、活塞行程上、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸4、氣缸工作容積

上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。一般用Vh表示：式中：

D－氣缸直徑

S－活塞行程單位：mm圖1-134、氣缸工作容積上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作5、排量

多缸柴油機所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機排量。多缸柴油機各氣缸工作容積的總和，稱為柴油機排量。一般用VL表示：VL＝Vh×i，式中：Vh－氣缸工作容積；i－氣缸數目。圖1-145、排量多缸柴油機所有氣缸工作容積的總和稱為柴油6、燃燒室容積

活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。一般用Vc表示

圖1-156、燃燒室容積活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋7、氣缸總容積

氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容積一般用Va表示，顯而易見，氣缸總容積就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va＝Vc＋Vh。圖1-167、氣缸總容積氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容8、壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比。壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的氣體壓力和溫度就越高。一般用ε表示：ε＝Va／Vc＝（Vh＋Vc）／Vc＝1＋Vh／Vc；式中：Va－氣缸總容積圖1-178、壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比。壓縮比的大小第三節(jié)：柴油機的工作原理

第三節(jié)：柴油機的工作原理一、四沖程柴油機工作原理

四沖程柴油機是曲軸旋轉兩周（即轉720度）完成一個工作循環(huán)，它的工作過程可表述為：活塞下行時，氣缸內吸入新鮮空氣，以提供燃料燃燒時所需的氧氣。然后活塞上行，對空氣壓縮，使之壓力溫度升到柴油燃點以上，此時噴入氣缸的柴油立即著火燃燒產生熱能，高溫高壓氣體推動活塞下行而作功，并通過連桿曲軸轉換為機械能從飛輪輸出。最后活塞上行將燃燒后的廢氣排出氣缸。這樣周而復始重復進行上述過程就形成柴油機連續(xù)旋轉。因此，柴油機的實際工作過程是由進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣五個過程組成的。如果聯系到活塞運動規(guī)律，可劃分為：進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程。一、四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機是曲軸旋轉兩周（1）進氣沖程

第一沖程——進氣，它的任務是使氣缸內充滿新鮮空氣。當進氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內的燃燒室中還留有一些廢氣。

當曲軸旋轉肘，連桿使活塞由上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相聯的傳動機構使進氣門打開。

隨著活塞的向下運動，氣缸內活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內的空氣壓力低于進氣管內的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。完成第一沖程曲軸旋轉180°

圖1-181）進氣沖程第一沖程——進氣，它的任務是使氣缸內充滿2）壓縮沖程

第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點向上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當活塞上行，進、排氣門關閉以后，氣缸內的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷縮小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關，即與壓縮比有關，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc＝4～8MPa,Tc＝470～670℃。柴油的自燃溫度約為270—290℃，（汽油400多度）壓縮終點的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。完成第二沖程曲軸旋轉180°

圖1-192）壓縮沖程第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點向上3）作功沖程

第三沖程——燃燒膨脹。當第二沖程即將結束時噴油器向氣缸內噴入霧化的燃油，在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連稈使曲軸轉動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結束。完成第三沖程曲軸旋轉180°

圖1-203）作功沖程第三沖程——燃燒膨脹。當第二沖程即將結束4）排氣沖程

第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進氣作準備。當工作沖程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內的氣體壓力加比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度Tb＝720～920℃。完成第四沖程曲軸旋轉180°

圖1-214）排氣沖程第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹二、二沖程柴油機工作原理

在四沖程柴油機中，活塞走四個沖程才完成一個工作循環(huán)，其中兩個沖程（進氣和排氣），活塞的功用相當于一個空氣泵。在二沖程柴油機中，曲軸每轉一轉，即活塞每兩個沖程就完成一個工作循環(huán)，而進氣和排氣過程是利用壓縮及工作過程的一部分來完成的，所以二沖程柴油機的活塞沒有空氣泵的作用，為了排除燃燒后的廢氣，并把新鮮空氣充滿氣缸，必須在柴油機上安裝專用的掃氣泵（增壓器）。下圖是氣門式直流換氣的二沖程柴油機的工作原理圖。二、二沖程柴油機工作原理在四沖程柴油機中，活塞柴油發(fā)動機的基礎知識-課件1）第一沖程

活塞由下止點向上移動，活塞在遮住掃氣口之前，由掃氣泵供給儲存在掃氣箱內的空氣，通過掃氣口進入氣缸，氣缸中的殘存廢氣被進入氣缸的空氣通過排氣口ｆ掃出氣缸?；钊^續(xù)上行，逐漸遮住掃氣口，當掃氣口完全關閉后，空氣停止充入，排氣還在進行，這階段稱為“過后排氣階段”。排氣口關閉時，氣缸中的空氣就開始被壓縮。當壓縮至上止點前時，噴油器將燃油噴入氣缸，與高溫高壓的空氣相混合，隨即在上止點附近發(fā)火，自行著火燃燒。1）第一沖程活塞由下止點向上移動，活塞在遮住掃氣2）第二沖程

活塞在高溫高壓燃氣的推動下，由上止點向下運動，對外膨脹作功，活塞下行直至排氣口f打開，膨脹作功結束，氣缸內大量廢氣靠自身壓力從排氣口排入到排氣管。當氣缸內的壓力降至接近掃氣壓力時（一般掃氣箱中的掃氣壓力為0.105-0.140MPa）下行活塞把掃氣口打開，掃氣空氣進入氣缸，同時把氣缸內的廢氣經排氣口f趕出氣缸?；钊\行到下止點，本沖程結束，但掃氣過程一直繼續(xù)到下一個沖程排氣口關閉為止。2）第二沖程活塞在高溫高壓燃氣的推動下，由上止結論

現代四沖程和二沖程柴油機都成功的使用在各個領域，他們都有各自的特點，一般船用大型低速柴油機均采用二沖程柴油機，而中、高速柴濁機采用四沖程柴油機的居多。在相同的氣缸尺寸和轉速下，二沖程柴油機的功率理應比四沖程柴油機增加一倍，但實際上，由于掃氣容積的損失，充氣時間較短，廢氣清除困難以及驅動掃氣須要消耗一部分功率等原因，使二沖程柴油機的功率只增加60～70％左右。二沖程柴油機的另一優(yōu)點是扭矩的均勻性比四沖程柴油機好，因為它曲軸旋轉一圈完成一個工作循環(huán)。掃氣過程時間短是二沖程柴油機的一大缺點，此外，二沖程柴油機的活塞、氣缸蓋、氣缸，氣門的溫度都比四沖程柴油機高了許多。結論現代四沖程和二沖程柴油機都成功的使用在各個三、渦輪增壓柴油機的工作原理

在介紹渦輪增壓柴油機工作原理之前，先回顧一下柴油機的基本工作原理及其與空氣增壓系統的關系。柴油機是一種耗氣機械，因為燃油需要與空氣混合才能完成燃燒沖程。一旦空燃比達到某一值后，再增加燃油，除了將黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中外，不會產生更多功率。柴油機供油越多，黑煙就越濃。因此，超過空燃比極限后，增加供油量只會造成燃油消耗量過多、大氣污染、廢氣溫度升高，并使柴油機壽命縮短。由此可見，增加進入氣缸的空氣量對柴油機來說是非常重要的。三、渦輪增壓柴油機的工作原理在介紹渦輪增壓柴渦輪增壓柴油機的工作原理圖1-25渦輪增壓柴油機的工作原理圖1-25渦輪增壓器結構

渦輪增壓器主要由渦輪機、中間體和壓氣機三大部分組成。渦輪機的主要作用是利用柴油機排出的廢氣沖擊渦輪做功，以驅動壓氣機葉輪高速旋轉。壓氣機的作用是將渦輪旋轉的動能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，使進入柴油機的空氣壓力有效提高，增大空氣進入量。中間體既是增壓器的支承機構，又是增壓器的潤滑冷卻裝置。工作時，增壓器轉子軸一端的渦輪葉輪在氣缸排出的廢氣驅動下，帶動另一端的壓氣機葉輪高速旋轉（30000～160000r/min）同時，渦輪帶動離心式壓氣機提高進氣壓力，并通過中冷器冷卻，增大空氣的密度后進入氣缸，使每個工作循環(huán)進入氣缸的新鮮空氣量增加，從而噴入更多的燃油。高壓空氣流經進氣管進入氣缸與噴入氣缸的更多柴油混合燃燒，顯著改善了柴油機的燃燒過程，可提高柴油機功率30％～50％，降低油耗8％左右。渦輪增壓器結構渦輪增壓器主要由渦輪機、中間體和壓氣渦輪增壓器結構圖1-28渦輪增壓器結構圖1-28渦輪增壓系統概述

渦輪增壓有許多好處。非增壓柴油機通過曲軸的運動直接從大氣中吸進空氣，而渦輪增壓器向柴油機提供壓縮空氣。由于進入氣缸的空氣增多，所以允許噴入較多的燃油，使柴油機產生較多的功率并具有較高的燃燒效率。這意味著一臺尺寸和重量相同的柴油機經增壓后可以產生較多的功率，或者說，一臺小排量柴油機經增壓后可產生與較大柴油機相同的功率。其它還有節(jié)約燃油和降低排放等優(yōu)點。由于渦輪增壓器為柴油機提供了更多的空氣，燃油在柴油機氣缸里燃燒時會燃燒得更充分、更徹底。柴油機進氣管的空氣保持正壓力（大于大氣壓的壓力）對柴油機機有多方面的好處。當柴油機進排氣門重疊開啟時，新鮮空氣吹入燃燒室，清除所有殘留在燃燒室里的廢氣，同時冷卻氣缸頭、活塞和氣門。渦輪增壓器可使非增壓柴油機在高原上工作時得到氧氣補償（使其達到標準大氣條件）。柴油機和渦輪增壓器相匹配，使進氣管壓力保持海平面大氣壓。而一臺自然吸氣的柴油機，隨著海拔高度的增加，其功率將下降。裝有增壓器的柴油機稱為增壓柴油機，而直接從大氣中吸入空氣的柴油機稱為非增壓柴油機。由于增壓柴油機具有動力性能、經濟性能及排氣污染等都優(yōu)于非增壓柴油機，因此，增壓柴油機正獲得越來越廣泛的應用。渦輪增壓系統概述渦輪增壓有許多好處增壓柴油機的性能

（1）升功率提高、燃料消耗降低柴油機增壓能夠有效提高其升功率和降低燃料消耗，并擴大了柴油機的轉速范圍。這對于經常處于不同負荷、不同轉速下變工況工作的柴油機而言，是極為有利的，可以獲得良好的動力性的經濟性。

增壓柴油機的性能（1）升功率提高、燃料消耗降低柴油機增壓能（2）加速性與起動性變差

渦輪增壓柴油機由于增壓器本身慣性和低速時（小于200r.p.m）輸出功率較低。在加速過程中增壓壓力上升緩慢，使柴油機轉速及平均有效壓力增長過程時間拖長，因此增壓柴油機的加速性比非增壓的差。柴油機起動時因無高溫排氣，渦輪無法工作，壓氣機也不能供氣。而且增壓柴油機的壓縮比較小，使起動壓縮終了的溫度降低，造成柴油機著火的起動困難。（2）加速性與起動性變差渦輪增壓柴油機由于增壓器本（3）減低了排氣污染及噪聲

低污染、低噪聲是對汽車柴油機提出的另一個要求。由于增壓柴油機是在較充裕的過量空氣下工作，混合氣較稀，燃燒完全，使高負荷冒煙、排出CO及HC等有害物質顯著減少。增壓柴油機的有害氣體排放量一般為非增壓的1/3-1/2。如果措施得（例如采用高噴射率并延遲噴射），NO排放量也明顯降低，尤其在采用增壓及中冷以后，對減少有害排放更為有利。柴油機噪聲主要來源是燃燒噪聲和機械噪聲，此外還有進、排氣、冷卻風扇等發(fā)出的噪聲。增壓柴油機由于增壓比減小和噴油提前角減小，燃燒壓力升高率降低，使燃燒噪聲減小。另外由于壓氣機和渦輪機的阻力作用，也使進、排氣噪聲減小。所以柴油機增壓后，整機總的噪聲有明顯下降，一般增壓比非增壓柴油機噪聲可降低3～5dB(A)。（3）減低了排氣污染及噪聲低污染、低四、多缸柴油機的工作順序概述四沖程柴油機每個工作循環(huán)中，只有燃燒膨脹沖程才做功，而進氣、壓縮和排氣三個輔助沖程不但不做功，而且還消耗一部分功，用來壓縮氣體和克服進、排氣時的阻力。因此，在柴油機運行時，由于各沖程中有的獲得能量而有的消耗能量，造成轉速不均勻，有時加速有時減速。柴油機運轉不均勻性，既達不到勻速運轉的要求，又使各運動零件在工作過程中到沖擊，引起零件的嚴重磨損，有時會造成損壞。因此，提高運轉的均勻性是柴油機結構上的一個重要問題。

四、多缸柴油機的工作順序概述多缸柴油機的工作順序

提高柴油機運轉均勻性，通常采用兩種方法：①在曲軸上安裝飛輪；②采用多缸結構型式。

多缸柴油機的工作順序提高柴油機運轉均勻性，通常采用兩種多缸柴油機的工作順序

飛輪是一個具有較大轉動慣量的圓盤，安裝在柴油機的曲軸后端。當柴油機在燃燒膨脹沖程中氣體壓力通過活塞連桿推動曲軸時，也帶動飛輪一起轉動。此時飛輪將獲得的一部分能量“儲存”起來。當柴油機運轉到其它三個輔助沖程時，飛輪便放出所“儲存”的能量，使曲軸仍然保持原有的轉速，從而大大提高柴油機運轉的均勻性。因此，單缸柴油機上必須安裝一個尺寸與質量相當大的飛輪，以保證它的正常運轉。多缸柴油機的工作順序

飛輪是一個具有較大轉動慣量的圓

在多缸柴油機中，對每個氣缸來講，它是按照前述的單缸柴油機的工作過程進行工作的。但在同一時刻每缸所進行的工作過程卻不相同。它們是根據氣缸數目和曲柄排列方式的不同、按照一定的工作順序而工作的。為了保證柴油機運轉均勻性和平衡性的要求，對四沖程柴油機，曲軸轉動兩轉（即720o）內，每個氣缸都必須完成一個循環(huán)。因此，各缸應相隔一定的轉角而均勻的著火。若多缸柴油機有i個氣缸，則著火間隔角應為：θ=720/i多缸柴油機的工作順序在多缸柴油機中，對每個氣缸來講，它是按照前述的單1．四缸柴油機的工作順序著火間隔：θ=720/i可知：四缸機的著火間隔角為180°。各缸的著火順序可為：1-3-4-2，即表示第一缸著火以后，依次為第3、4、2缸的順序相繼著火。

圖1-331．四缸柴油機的工作順序著火間隔：θ=720/i可知：四四缸柴油機的工作順序

上圖為四缸柴油機示意圖和著火順序，四缸柴油機的曲軸由四個曲拐構成，各曲拐平面之間的相互夾角為180°；若第1、4缸內的活塞運行到上止點位置時，第一缸進行做功沖程，則第四缸進行吸氣沖程，而第三缸和第二缸分別開始進行壓縮沖程和排氣沖程。在曲軸轉過180°后，則第二缸和第三缸的活塞處于上止點位置，第三缸開始進入做功沖程，第二缸為進氣沖程。此時一、四缸分別力排氣和壓縮沖程。如此循環(huán)，使四個氣缸每隔180°曲軸轉角，交替進入做功沖程推動活塞運動。4DF型和4DL型柴油機即按此著火順序工作。根據四缸機曲拐排列的特點，也可按1-2-4-3的著火順序工作。四缸柴油機的工作順序上圖為四缸柴油機示意圖和著火順序四缸柴油機的工作順序（1-3-4-2）表1-1四缸柴油機的工作順序（1-3-4-2）表1-1四缸柴油機的工作順序（1-2-4-3）表1-2四缸柴油機的工作順序（1-2-4-3）表1-22、六缸柴油機的著火順序

根據公式對于六缸柴油機的著火間隔角應為120°曲軸轉角（見下圖），各曲拐平面之間的相互夾角也為120°，各缸順序一般力1-5-3-6-2-4。這種工作次序既能保證柴油機有較好的運轉均勻性和平衡性，又不使相鄰的氣缸連續(xù)著火，對曲軸主軸承的工作有利。由表可見六缸柴油機的運轉均勻性比四缸柴油機更好。不僅如此，直列六缸柴油機由于其曲軸布置的特點，曲柄連桿機構的運轉平穩(wěn)性最好，震動小。因此，六缸直列柴油機的結構布置是最為常見的柴油機結構布置方式之一。2、六缸柴油機的著火順序

根據公式對于六缸柴油機的六缸柴油機的著火順序

圖1-34六缸柴油機的著火順序

圖1-34六缸柴油機的著火順序（1-5-3-6-2-4

）

表1-3六缸柴油機的著火順序（1-5-3-6-2-4）

表

柴油機可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內進行的。當活塞接近壓縮上止點時，柴油噴入氣缸，與高壓高溫的空氣接觸、混合，經過一系列的物理、化學變化才開始燃燒。之后便是邊噴射，邊燃燒。其混合氣的形成和燃燒是一個非常復雜的物理化學變化過程，其主要特點是：①燃料的混合和燃燒是在氣缸內進行的。

②混合與燃燒的時間很短0.0017～0.004秒（氣缸內）。

③柴油粘度大，不易揮發(fā)，必須以霧狀噴入。

④可燃混合氣的形成和燃燒過程是同時且連續(xù)而重疊地進行的，即邊噴射，邊混合，邊燃燒。

五、柴油機的燃燒過程柴油機可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內進行的柴油機的燃燒室

燃燒室的優(yōu)劣對柴油機的性能有決定性的作用，因此是柴油機設計制造的關鍵。

燃燒室按組織燃燒過程的特點和結構不同分為開式、半開式、預燃室式和渦流室式四類。前兩類屬于直接噴射式燃燒室；后兩類屬于分隔式燃燒室。柴油機的燃燒室燃燒室的優(yōu)劣對柴油機的第四節(jié)：柴油機的基本參數

柴油機常用的基本參數，主要有：轉速、功率、扭矩、油耗等。

柴油機在日常使用中的調整參數有：噴油提前角、氣門間隙、循環(huán)噴油量和噴油壓力等。第四節(jié)：柴油機的基本參數柴油機常用的基本參數，主1.柴油機輸的出轉速

柴油機要實現連續(xù)不斷的工作循環(huán)，必須有一個在單位時間內做功次數的指標。一般使用每分鐘內曲軸旋轉的圈數來表示，稱為轉速。此數值越大，表示單位時間內柴油機做功的次數越多，柴油機的輸出功率就越大。轉速用字母n表示，其單位是：r/min。大型柴油機的轉速每分鐘僅數百轉。柴油機可以根據功率標定情況適時運轉。1.柴油機輸的出轉速柴油機要實現連續(xù)不斷的工作（1）額定轉速

額定轉速或標定轉速：最大油門時，允許柴油機全負荷工作的最高轉速。（1）額定轉速額定轉速或標定轉速：最大油門時，允（2）最高空轉轉速

最高空轉轉速：最大油門時，柴油機不帶負荷時的最高轉速。一般高出額定轉速5～10%而中型柴油機的轉速一般在2500r/min以下。小型柴油機的轉速可達3000r/min以上。（2）最高空轉轉速最高空轉轉速：最大油門時，柴油（3）怠速

最低穩(wěn)定轉速，即怠速：柴油機不帶負荷時可以穩(wěn)定運轉的最低轉速。在此轉速以下，柴油機運轉不平穩(wěn)且容易熄火。（3）怠速最低穩(wěn)定轉速，即怠速：柴油機不帶負荷時（4）工作轉速

柴油機的工作轉速：同型號的柴油機用途不同，其工作轉速也不同車用一般為高速，工程機械用一般中高速，固定用途一般為中低速。如錫柴6DL車用柴油機，車用轉速一般為1500～2000r/min；工程機械用轉速一般為1800～2300r/min；發(fā)電機組用轉速為1500（50HZ）1800r/min（60HZ）。柴油機轉速越高，柴油機各零部件受到的力矩也越大，對零部件材質的要求也越高。因此，為了保證柴油機有一定的使用壽命，柴油機的轉速不能無限制的提高。（4）工作轉速柴油機的工作轉速：同型號的柴油機用2.柴油機的輸出功率

柴油機的輸出功率，是直接反映柴油機動力性能的指標，是柴油機的主要參數之一。我們通常所說的柴油機功率是指柴油機在額定工況（標定工況）下的試驗室功率，它表示柴油機最大可能的對外做功的能力，一般用字母Pe表示。功率的單位是：kw（千瓦）（1公制馬力=0.735千瓦）。

2.柴油機的輸出功率柴油機的輸出功3.柴油機的輸出扭矩

反應柴油機克服外界阻力變化的能力的指標之一是柴油機的輸出扭矩，一般用字母Te表示。單位是：N.m（牛頓.米），扭矩是柴油機的重要指標。在實際使用過程中，它直接表示柴油機的爬坡能力和工作是否有勁等直觀感覺。功率不變時，扭矩值隨柴油機轉速降低而升高。

3.柴油機的輸出扭矩反應柴油機克服外界阻力變化扭矩（Te）的基本定義

扭矩（Te）的基本定義是：（垂直）作用力（F）乘以作用力到支點之間的距離（力臂L），即：Te＝9.8F×L（N.m）；式中：Te－扭矩（N.m）；F－作用力（kgf）；L－力臂（m）；對于柴油機而言，扭矩等于：Te＝K.（Pe/n）（N.m）；式中：K－系數（K＝9545.50）；Pe－有效功率（KW）；ｎ－轉速（r/min）。

柴油機最大扭矩值與額定工況時的扭矩值之比稱為柴油機的扭矩系數。即：Ke＝Mmax/Te；式中：Ke－扭矩系數；Mmax－最大扭矩（N.m）；Te－標定扭矩（N.m）

扭矩表示柴油機克服外界阻力的能力。扭矩大，柴油機克服外界阻力的能力就大，爬坡能力就強。反之，就差。扭矩（Te）的基本定義扭矩（Te）的基本定義是4.柴油機的燃油消耗

柴油機的燃油消耗率（be或ge）是一個反映柴油機經濟性能的重要指標，它反應的是單位時間內每千瓦功率所消耗的燃油量，是一個在試驗室里測量計算的相對指標。

4.柴油機的燃油消耗柴油機的燃油消耗率（be或燃油消耗率

在實際使用中，衡量柴油機是否省油的通用方法是看該車輛（或設備）的100km（或小時）耗油量。即車輛（或設備）行駛100km（或工作1h）所消耗的燃油量。百千米耗油量只能通過實際測量計算獲得。

100km油耗（L/100km）＝車輛實際的燃油消耗量（L）/車輛行駛的距離（km）；實際耗油量與車輛的使用條件、載重噸位、駕駛習慣等均有關系。在同等的行駛條件下，100km油耗越低，說明該柴油機越省油。燃油消耗率在實際使用中，衡量柴油機是否5.柴油機的使用調整參數

柴油機的供油提前角是柴油機燃燒規(guī)程中的一個重要參數。其基本含義是：在柴油機壓縮沖程即將結束前，也即在活塞即將達到壓縮沖程上止點前的某個角度（比如為5～30°曲軸轉角，具體視柴油機轉速和噴油方式而定，電控高壓共軌或單體泵柴油機噴油提前角相對較小，機械泵柴油機噴油提前角較大），來自噴油泵的高壓燃油經過噴油器噴入氣缸，使燃油與燃燒室內的空氣充分混合，在活塞達到上死點時，燃燒已經全面開始。這樣可以獲得最大的燃燒爆發(fā)力和良好燃燒效果，進而獲得良好的動力。

如果噴油提前角過大和過小，都將對燃燒效果產生不良的影響。噴油提前角過大，此時氣缸內的壓縮壓力和溫度都較低，不利于燃油與空氣的混合和燃燒，而且還將導致柴油機工作粗暴，排氣冒黑煙、功率不足等問題。但是，如果噴油提前角過小，也會導致柴油機后燃嚴重，柴油機整體溫度高、排氣管燒紅、排氣冒黑煙、功率不足等嚴重問題。

隨著柴油機電控技術的發(fā)展，噴油提前角的機械調整方法已被電子自動控制取代，因此，電控柴油機的噴油提前角已不可能人工現場調整，只能通過改變ECU(電子控制單元）參數獲取。

（1）噴油提前角5.柴油機的使用調整參數柴油機的供油提前角是（2）氣門間隙

氣門間隙是柴油機配氣正時的重要參數，它是柴油機運行過程中經常需要檢查調整的參數。氣門間隙不正確，可能導致柴油機動力不足、冒黑煙等故障。因此，必須定期對氣門間隙進行檢查和調整。不同的柴油機，由于設計理念和制造精度等的不同，其氣門間隙也是不一樣的。因此，在檢查調整氣門間隙時，一定要參照該機的具體數據進行調整，不能憑經驗辦事。否則，可能導致柴油機無法正常工作或氣門系統噪聲很大。

圖1-46（2）氣門間隙氣門間隙是柴油機配氣正時的重要功率、扭矩與轉速之間的關系

柴油機的功率、轉速和扭矩之間的計算公式如下：Pe＝n.Te/9550或：Te=9550.Pe/n

式中：Pe－輸出功率，kw；Te－輸出扭矩，N.m；n－柴油機轉速，r/min。功率、扭矩與轉速之間的關系柴油機的功率、轉速和柴油機的特性曲線

由三者的關系式可知，柴油機的功率與扭矩成正比。功率一定時，柴油機的扭矩與轉速成反比。也即柴油機功率一定時，轉速越高，曲軸受到的扭矩越小，克服外界阻力變化的能力就小。反之，曲軸受到的扭矩就大，克服外界阻力變化的能力就強；但也容易造成機械故障。這就是柴油機慢速爬坡時容易造成損壞的原因之一。柴油機轉速升高，柴油機的功率就會增大、扭矩在一定轉速范圍內會增加，表現為車輛的動力性能好、加速性能好、起步快。擔當轉速升高到某個數值后，柴油機的功率將繼續(xù)增大，但扭矩可能會減小。也就是說：柴油機的最大功率轉速不是該機的最大扭矩轉速。柴油機在最大油門狀態(tài)下，最大扭矩轉速要比最大功率轉速低30-50%（參考）。柴油機功率、轉速和扭矩曲線如圖所示。Pe－功率曲線；Te－扭矩曲線；be－油耗曲線柴油機的特性曲線由三者的關系式可知，第五節(jié)：柴油機的基本結構

內燃機是一種由許多機構和系統組成的復雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程柴油機，還是二行程柴油機；無論是單缸柴油機，還是多缸柴油機，要完成能量轉換，實現工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，就必須具備一些機構和系統。柴油機主要由以下三大機構和五大系統組成，即由曲柄連桿機構、配氣機構、傳動機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、增壓系統（或進排氣系統）和起動系組成，隨著柴油機電控技術的發(fā)展，柴油機還增加了電控系統由這些機構和系統的協調動作和周而復始的運動，為設備源源不斷的提供動力，具體介紹如下。燃油供給系統配氣機構傳動機構曲柄連桿機構潤滑系統冷卻系統啟動系統增壓系統電控系統第五節(jié)：柴油機的基本結構內燃機是一種由許多機一、柴油機的曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是柴油機實現工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在做功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動，通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。曲柄連桿機構是柴油機實現能量轉換的關鍵部件。

一、柴油機的曲柄連桿機構曲柄連桿機1．活塞連桿組構成與功用

如圖所示，活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及連桿瓦等組成。圖1-481．活塞連桿組構成與功用如圖所示，活塞連（1）活塞的功用及工作條件

活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉。此外活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。

活塞是柴油機中工作條件最嚴酷的零件。作用在活塞上的有氣體力和往復慣性力?；钊斉c高溫燃氣直接接觸，使活塞頂的溫度很高?；钊趥葔毫Φ淖饔孟卵貧飧妆诿娓咚倩瑒?，由于潤滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴重。

圖1-49（1）活塞的功用及工作條件活塞的主要功用是承受（2）活塞環(huán)的功用及工作條件

活塞環(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種如圖所示：

氣環(huán)的主要功用是密封和傳熱。保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸內的可燃混合氣和高溫燃氣漏入曲軸箱，并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁，避免活塞過熱。油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜?；钊h(huán)工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用，并在潤滑不良的條件下在氣缸內高速滑動。由于氣缸壁面的形狀誤差，使活塞環(huán)在上下滑動的同時還在環(huán)槽內產生徑向移動。這不僅加重了環(huán)與環(huán)槽的磨損，還使活塞環(huán)受到交變彎曲應力的作用而容易折斷。

圖1-50（2）活塞環(huán)的功用及工作條件活塞環(huán)分氣環(huán)和油（3）活塞銷功用、工作條件1.功用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。2.工作條件：高溫、很大的周期性沖擊載荷、潤滑條件較差。圖1-51（3）活塞銷功用、工作條件1.功用：連接活塞和連桿小頭，并把（4）連桿組的功用及工作條件

連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復運動；連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉運動，因此在柴油機工作時連桿作復雜的平面運動。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲等交變負荷。最大壓縮載荷出現在做功行程上止點附近，最大拉伸載荷出現在進氣行程上止點附近。在壓縮載荷和連桿組作平面運動時產生的橫向慣性力的共同作用下，連桿體可能發(fā)生彎曲變形。連桿包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等零件。（4）連桿組的功用及工作條件連桿的功用是將活塞承受圖1-52圖1-522．曲軸飛輪組的構成與功用

圖1-532．曲軸飛輪組的構成與功用圖1-53（1）曲軸的功用及工作條件

曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉變?yōu)檗D矩，用以驅動汽車的傳動系統和柴油機的配氣機構以及其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉交變載荷。因此，曲軸應有足夠的抗彎曲、抗扭轉的疲勞強度和剛度；軸頸應有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質量應盡量??；對各軸頸的潤滑應該充分。

（1）曲軸的功用及工作條件曲軸的功用是（2）飛輪的功用

對于四沖程柴油機來說，每四個活塞行程做功一次，即只有做功行程做功，而排氣、進氣和壓縮三個行程都要消耗功。因此，曲軸對外輸出的轉矩呈周期性變化，曲軸轉速也不穩(wěn)定。為了改善這種狀況，在曲軸后端裝置飛輪。

飛輪是轉動慣量很大的盤形零件，其作用如同一個能量存儲器。在做功行程中柴油機傳輸給曲軸的能量，除對外輸出外，還有部分能量被飛輪吸收，從而使曲軸的轉速不會升高很多。在排氣、進氣和壓縮三個行程中，飛輪將其儲存的能量放出來補償這三個行程所消耗的功，從而使曲軸轉速不致降低太甚。除此之外，飛輪還有下列功用：飛輪是摩擦式離合器的主動件；在飛輪輪緣上鑲嵌有供起動柴油機用的飛輪齒圈2；在飛輪上還刻有上止點記號，用來校準點火定時或噴油定時以及調整氣門間隙。

（2）飛輪的功用對于四沖程柴油機來說二、柴油機的配氣機構

配氣機構的功用是根據柴油機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現換氣過程。

配氣機構由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。圖1-57二、柴油機的配氣機構配氣機構的功用是根據柴油機的凸輪軸的布置

配氣機構的氣門布置方式有頂置氣門式、側置氣門式等，凸輪軸的布置方式有上中下三種布置方式，具體見圖所示按曲軸和凸輪軸的傳動方式分：齒輪傳動式、鏈條傳動式和齒形皮帶傳動式。圖1-58凸輪軸的布置配氣機構的氣門布置方式有頂置氣門式、三、柴油機的傳動機構

傳動機構的作用是將一部分曲軸動力傳遞給維持柴油機正常工作所必需的附件，如驅動配氣機構、噴油泵、風扇、機油泵、輸油泵等以及其它輔助部件—如空壓機、液壓泵等。三、柴油機的傳動機構傳動機構的作用是將一部分齒輪傳動方式

齒輪傳動方式皮帶或鏈條傳動方式

普通皮帶——驅動輔助部件，如充電柴油機、風扇、（皮帶輪式的）輸油泵、空壓機等；

時規(guī)皮帶或鏈條——驅動（現代小型柴油機的）凸輪軸、噴油泵等。皮帶或鏈條傳動方式

普通皮帶——驅動四、柴油機的燃料供給系統四、柴油機的燃料供給系統1.柴油機供油系統的功用

1)在適當的時刻將一定數量的潔凈柴油增壓后以適當的規(guī)律噴入燃燒室。噴油定時和噴油量各缸相同且與柴油機運行工相適應。噴油壓力、噴注霧化質量及其在燃燒室內的分布與燃燒室類型相適應。

2)在每一個工作循環(huán)內，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致。

3)根據柴油機負荷的變化自動調節(jié)循環(huán)供油量，以保證柴油機穩(wěn)定運轉，尤其要穩(wěn)定怠速，限制超速。

4)儲存一定數量的柴油，保證汽車的最大續(xù)駛里程。1.柴油機供油系統的功用1)在適當的時刻將一定數量的潔2.柴油機供油系統的組成

柴油機燃油系統包括噴油泵、噴油器和調速器等主要部件及柴油箱、輸油泵、油水分離器、柴油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置。

2.柴油機供油系統的組成柴油機燃油系統包括噴油柴油發(fā)動機的基礎知識-課件噴油泵的作用

噴油泵是柴油供給系中最重要的零件，它的性能和質量對柴油機影響極大，被稱為柴油機的"心臟"。1）噴油泵的功用：提高柴油壓力，按照發(fā)動機的工作順序，負荷大小，定時定量地向噴油器輸送高壓柴油。目前使用的主要有柱塞式噴油泵和分配式噴油泵。①提高油壓（定壓）：將噴油壓力提高到10MPa～30MPa；②控制噴油時間（定時）：按規(guī)定的時間噴油和停止噴油③控制噴油量（定量）：根據柴油機的工作情況，改變噴油量的多少，以調節(jié)柴油機的轉速和功率。噴油泵的作用噴油泵是柴油供給系中最重要的零件，它A型泵結構圖1-66A型泵結構圖1-66柱塞式噴油泵

柱塞式噴油泵利用柱塞在柱塞套內的往復運動吸油和壓油，每一副柱塞與柱塞套只向一個氣缸供油。對于單缸柴油機，由一套柱塞偶件組成單體泵；對于多缸柴油機，則由多套泵油機構分別向各缸供油。中、小功率柴油機大多將各缸的泵油機構組裝在同一殼體中，稱為多缸泵，而其中每組泵油機構則稱為分泵。

圖1-67柱塞式噴油泵柱塞式噴油泵利用柱塞在柱塞套內的泵油原理

工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復運動，從而完成泵油任務。泵油原理工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈供油量調節(jié)機構

功用：根據柴油機負荷的變化，通過轉動柱塞來改變循環(huán)供油量。供油量調節(jié)機構或由駕駛員直接操縱，或由調速器自動控制圖1-74供油量調節(jié)機構功用：根據柴油機負荷的變化，通過轉動柱齒條式油量調節(jié)機構

不供油：拉動調節(jié)齒桿，通過調節(jié)齒圈、控制套筒帶動柱塞相對于柱塞旋轉，當柱塞上直槽對準柱塞套上油孔時，柱塞腔不能建立高壓（下左圖）供油最大：當柱塞上斜槽最底端對準柱塞套上油孔時，柱塞腔建立高壓的供油行程最大（下右圖）圖1-75齒條式油量調節(jié)機構不供油：拉動調節(jié)齒撥叉式油量調節(jié)機構

圖1-76撥叉式油量調節(jié)機構圖1-76

最佳噴油提前角

最佳噴油提前角是在轉速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率及最小燃油消耗率的噴油提前角。應當指出，對任何一臺柴油仉，最佳噴油提前角都不是常數，而是隨供油量和曲軸轉速變化的。供油量愈大，轉速愈高，則最佳噴油提前角也愈大

最佳噴油提前角

最佳噴油提前角是在供油提前角自動調節(jié)器

現代汽車柴油機都裝有噴油提前器。這樣，當柴油機工況發(fā)生變化時，才能自動地進行調節(jié)，使噴油泵始終保持最佳供油時刻。目前廣為應用的機械離心式自動噴油提前器，只能響應柴油機轉速的變化進行供油提前角的自動調節(jié)。其結構形式雖有多種，但工作原理卻基本相同。噴油提前器的調節(jié)范圍為0°～10°。供油提前角自動調節(jié)器

現代汽車柴油機都裝有噴油提調速器

柴油機工作進外界負荷經常變化，而實際使用則希望外界變化時，能自動地維持比較穩(wěn)定的轉速，也就是說，要用變化的供油量來適應變化的外界負荷，達到穩(wěn)定轉速的效果。調速器就是柴油機上根據外界負荷信號來改變供應量，最終穩(wěn)定柴油機轉速這一要求的部件。調速器柴油機工作進外界負荷經常變化，而實際使用則

調速器具備以下功能：1）保證穩(wěn)定的怠速。2）正常轉速范圍內由操縱桿控制齒桿運動，以便得到需要的轉速。3）特定的轉速區(qū)間能夠提供校正油量，以增大輸出扭矩。4）限制最高轉速，防止飛車。5）提供手工停車裝置。調速器調速器具備以下功能：調速器噴油器

噴油器的功能是將噴油泵供給的高壓油以一定的壓力，速度的方向噴入氣缸，噴油結束時能迅速切斷燃油供給，不發(fā)生燃油滴漏現象，以利于燃燒效果。噴油器總成主要由油咀偶件，調整彈簧，調節(jié)螺釘，噴油器體組成，油咀是精密偶件，柴油機工作時，噴油質量好壞，將直接影響柴油機的工作，因此，對油咀應經常檢查，校驗和保養(yǎng)，偶件需更換時必須成對調換。

噴油器噴油器的功能是將噴油泵供給的高壓油以一定的壓力噴油器結構噴油器結構五、柴油機的潤滑系統

柴油機潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損，并對零件表面進行清洗和冷卻。五、柴油機的潤滑系統柴油機潤滑系的功用是向作相1．柴油機潤滑系統的組成

潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成；如圖所示。1-機油限壓閥2-集濾器3-機油泵4-機油散熱器5-機油散熱器限壓閥

6-曲軸7-活塞8-凸輪軸9-搖臂軸10-挺柱11-噴油泵12-空壓機

13-增壓器14-主油道15-限壓閥16-機油濾清器17-濾清器旁通閥1．柴油機潤滑系統的組成潤滑系通常由潤滑油2．潤滑系統的功用

2．潤滑系統的功用圖1-82圖1-82（1）潤滑作用

對運動零部件進行潤滑，在運動件摩擦表面形成油膜，避免金屬直接接觸，從而減少了零部件之間的摩擦和磨損，提高了零部件的使用壽命，同時也減少了摩擦損失，提高了機械效率。（1）潤滑作用對運動零部件進行潤滑，在運動件摩（2）凈化作用

利用潤滑油沖洗零件表面，帶走摩擦時產生的金屬細沫和雜質，從而避免它們對零部件表面的進一步磨削作用。

（2）凈化作用利用潤滑油沖洗零件表面，（3）密封作用

利用潤滑油的粘性附著于運動件表面，提高零件的密封效果。例如：活塞和缸套壁之間保持一層油膜，可以防止燃氣侵蝕，增強活塞的密封作用?；钊h(huán)上的油膜也可以起密封作用。

（3）密封作用利用潤滑油的粘性附著于（4）冷卻作用

由于運動件相互之間的摩擦，會產生大量的熱。不斷循環(huán)的潤滑油可以帶走大量的摩擦熱量，從而保證了運動部件的正常溫度。滿負荷工作時，潤滑油的放熱總量可占冷卻系統然熱量的20～25％。對于強化柴油機，還需要對活塞底部進行噴機油冷卻。

（4）冷卻作用由于運動件相互之間的摩擦，會產生（5）防銹作用

潤滑油附著于零部件表面，可防止零件與空氣或燃氣接觸而產生銹蝕。（5）防銹作用潤滑油附著于零部件表面，可防止零3．潤滑系統的基本形式

3．潤滑系統的基本形式（1）壓力潤滑

利用機油泵，將具有一定壓力的潤滑油源源不斷地送往摩擦表面。例如，曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸軸承等處承受的載荷及相對運動速度較大，需要以一定壓力將機油輸送到摩擦面的間隙中，方能形成油膜以保證潤滑。這種潤滑方式稱為壓力潤滑。（1）壓力潤滑利用機油泵，將具有一定壓力的潤（2）飛濺潤滑

利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式稱為飛濺潤滑。這種潤滑方式可使裸露在外面承受載荷較輕的氣缸壁，相對滑動速度較小的活塞銷，以及配氣機構的凸輪表面、挺柱等得到潤滑。（2）飛濺潤滑利用發(fā)動機工作時運動零件（3）潤滑脂潤滑

發(fā)動機輔助系統中有些零件則只需定期加注潤滑脂（黃油）進行潤滑，例如水泵及發(fā)電機軸承就是采用這種方式定期潤滑。近年來在發(fā)動機上采用含有耐磨潤滑材料（如尼龍、二硫化鉬等）的軸承來代替加注潤滑脂的軸承。（3）潤滑脂潤滑發(fā)動機輔助系統中有些零（4）混合潤滑

壓力潤滑和飛濺潤滑的結合。（4）混合潤滑壓力潤滑和飛濺潤滑的結合。4、潤滑系的組成

潤滑系一般由機油泵，油底殼，機油濾清器，機油散熱器，各種閥，機油壓力、溫度傳感器等組成4、潤滑系的組成潤滑系一般由機油泵，油底殼，機油濾

功用：提高機油壓力，保證機油在潤滑系統內不斷循環(huán)，6DL柴油機潤滑系中采用的是外嚙合齒輪式機油泵機油泵功用：提高機油壓力，保證機油在潤滑系統內不斷循環(huán)，6D

工作時，主動齒輪帶動從動齒輪反向旋轉。兩齒輪旋轉時，充滿在齒輪齒槽間的機油沿油泵殼壁由進油腔帶到出油腔，在進油腔一側由于齒輪脫開嚙合以及機油被不斷帶出而產生真空，使油底殼內的機油在大氣壓力作用下經集濾器進入進油腔，而在出油腔一側由于齒輪進入嚙合和機油被不斷帶入而產生擠壓作用，機油以一定壓力被泵出。齒輪式機油泵工作原理圖1-84工作時，主動齒輪帶動從動齒輪反向旋轉。兩齒輪旋轉時，

機體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于柴油機的總體布置和機油的容量。油底殼內裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。油底殼圖1-85機體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸

集濾器是具有金屬網的濾清器，安裝于機油泵進油管上，其作用是防止較大的機械雜質進入機油泵。

集濾器圖1-86集濾器圖1-86

發(fā)動機工作時，金屬磨屑和大氣中的塵埃以及燃料燃燒不完全所產生的炭粒會滲入機油中，機油本身也因受熱氧化而產生膠狀沉淀物，機油中含有這些雜質。如果把這樣的臟機油直接送到運動零件表面，機油中的機械雜質就會成為磨料，加速零件的磨損，并且引起油道堵塞及活塞環(huán)、氣門等零件膠結。因此必須在潤滑系中設有機油濾清器，使循環(huán)流動的機油在送往運動零件表面之前得到凈化處理。保證摩擦表面的良好潤滑，延長其使用壽命。機油濾清器發(fā)動機工作時，金屬磨屑和大氣中的塵埃以及燃料燃燒不完

發(fā)動機運轉時，由于機油粘度隨溫度的升高而變稀，降低了潤滑能力。因此，有些發(fā)動機裝用了機機油冷卻器。其作用是降低機油溫度，保持潤滑油一定的粘度。機油冷卻器布置在潤滑系循環(huán)油路中，機油冷卻器和散熱器的工作原理相同。機油冷卻器發(fā)動機運轉時，由于機油粘度隨溫度的升高而變稀，降低

在潤滑系中都設有幾個限壓閥和旁通閥，以確保潤滑系正常工作。限壓閥限壓閥用以限制潤滑系中機油的最高壓力。發(fā)動機工作時，機油泵的泵油壓力是隨發(fā)動機轉速增加而增高的，并且當潤滑系中油路淤塞、軸承間隙過小或使用的機油粘度過大時，也將使供油壓力增高。因此，在潤滑系機油泵和主油道中設有限壓閥，限制機油最高壓力，以確保安全。當機油泵和主油道上機油壓力超過預定的壓力時，克服限壓閥彈簧作用力，頂開閥門，一部分機油從側面通道流入油底殼內，使油道內的油壓下降至設定的正常值后，閥門關閉。旁通閥旁通閥用以保證潤滑系內油路暢通，當機油濾清器堵塞時，機油通過并聯在其上的旁通閥直接進入潤滑系的主油道，防止主油道斷油。旁通閥與限壓閥的結構基本相同，只是其安裝位置、控制壓力，溢流方向不同，通常旁通閥彈簧剛度要比限壓閥彈簧剛度小得多。閥門在潤滑系中都設有幾個限壓閥和旁通閥，以確保潤滑系正常

柴油機工作時，一部分可燃混合氣和廢氣經活塞環(huán)泄漏到曲軸箱內。泄漏到曲軸箱內的汽油蒸汽凝結后，將使?jié)櫥妥兿?。同時，廢氣的高溫和廢氣中的酸性物質及水蒸汽將侵蝕零件，并使?jié)櫥托阅茏儔?。另外，由于混合氣和廢氣進入曲軸箱，使曲軸箱內的壓力增大，溫度升高，易使機油從油封、襯墊等處向外滲漏。為此，一般汽車發(fā)動機都有曲軸箱通風裝置，以便及時將進入曲軸箱內的混合氣和廢氣抽出，使新鮮氣體進入曲軸箱，形成不斷地對流。

曲軸箱的通風圖1-88柴油機工作時，一部分可燃混合氣和廢氣經活塞環(huán)泄漏到曲六、柴油機的冷卻系統

柴油機冷卻系統（coolingsystem）的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證柴油機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系統有風冷系統和水冷系統之分。

六、柴油機的冷卻系統柴油機冷卻系統1．水冷系統

柴油機需要冷卻的主要部件，包括：缸套、缸蓋、潤滑油等的散熱介質由水直接進行冷卻的，稱為水冷柴油機。水冷柴油機需要一套非常復雜的冷卻水循環(huán)系統（如：水箱、水管、風扇、散熱器、水泵和溫度控制器等）。

1-百葉窗2-散熱器3-散熱器蓋4-風扇5-水泵6-節(jié)溫器

7-氣缸蓋水套8-水溫表9-機體水套10-分水管11-放水閥1．水冷系統柴油機需要冷卻的主要部件，包括柴油機冷卻系統功用燃氣在燃燒過程中，氣缸內氣體溫度高達2000°左右，發(fā)動機零部件與高溫氣體接觸，將會造成氣缸和進氣管溫度過高，使進入氣缸的空氣因受熱而膨脹，充氣量下降，使得：充氣效率下降，發(fā)動機功率下降；機油因溫度過高，粘度下降，嚴重時，機油變質，影響潤滑效果，機件磨損加劇；各機件因高溫而膨脹，破壞了正常的嚙合間隙，產生卡死現象；因此發(fā)動機應及時冷卻。而把熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉噪音小，目前車用柴油機上廣泛采用的是水冷系。柴油機的冷卻系統柴油機冷卻系統功用柴油機的冷卻系統6DL柴油機冷卻系統水泵總成水泵張緊輪機構水濾器節(jié)溫器體節(jié)溫器蓋機油冷卻器體連接水管缸體內水道圖1-916DL柴油機冷卻系統水泵總成水泵張緊輪機構水濾器節(jié)溫器體節(jié)溫圖1-91圖1-91

功用：提高通過散熱器芯的空氣流速，增加散熱效果，加速水的冷卻。風扇通常安排在散熱器后面，并與水泵同軸。當風扇旋轉時，對空氣產生吸力，使之沿軸向流動。空氣流由前向后通過散熱器芯，使流經散熱器芯的冷卻水加速冷卻。風扇圖1-92功用：提高通過風扇圖1-92水泵功用：對冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。車用發(fā)動機上多采用離心式水泵，離心式水泵具有結構簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點。

圖1-93水泵圖1-93

蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石蠟，為提高導熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。常溫時，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上。這時閥門關閉了通往散熱器的水路，來自發(fā)動機缸蓋出水口的冷卻水，經水泵又流回氣缸體水套中，進行小循環(huán)。當發(fā)動機水溫升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對反推桿上端頭產生向上的推力。由于反推桿上端固定，故反推桿對橡膠管、感應體產生向下反推力，閥門開啟，當發(fā)動機水溫達到86℃以上時，閥門全開，來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，而進行大循環(huán)。蠟式節(jié)溫器圖1-94蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石蠟，為提

當發(fā)動機在正常熱狀態(tài)下工作時，即水溫高于86℃，冷卻水應全部流經散熱器，形成大循環(huán)。此時節(jié)溫器的主閥門完全開啟，而側閥門將旁通孔完全關閉；當冷卻水溫低于76℃時，膨脹筒內的蒸汽壓力很小，使圓筒收縮到最小高度。主閥門壓在閥座上，即主閥門關閉，同時側閥門打開，此時切斷了由發(fā)動機水套通向散熱器的水路，水套內的水只能由旁通孔流出經旁通管進入水泵，又被水泵壓入發(fā)動機水套，此時冷卻水并不流經散熱器，只在水套與水泵之間進行小循環(huán)，從而防止發(fā)動機過冷，并使發(fā)動機迅速而均勻地熱起來；當發(fā)動機的冷卻水溫在76～86℃范圍內，主閥門和側閥門處于半開閉狀態(tài)，此時一部分水進行大循環(huán)，而另一部分水進行小循環(huán)。冷卻系的大循環(huán)，小循環(huán)當發(fā)動機在正常熱狀態(tài)下工作時，即水溫高于86℃，冷卻

節(jié)溫器是冷卻系中用來調節(jié)冷卻溫度的重要機件，它的工作是否正常，對發(fā)動機工作溫度影響很大，間接地影響了發(fā)動機的動力性能和耗油量，因此，節(jié)溫器不可隨便拆除。節(jié)溫器圖1-95節(jié)溫器是冷卻系中用來調節(jié)冷卻溫度的重要機件，它的工作關閉半開

全開（小循環(huán)）（大循環(huán)）節(jié)溫器圖1-96關閉半開全開（小循環(huán)）（大循環(huán)）節(jié)溫器圖1-962、風冷系統

風冷卻系是利用高速空氣流直接吹過氣缸蓋和氣缸體的外表面，把從氣缸內部傳出的熱量散發(fā)到大氣中去，以保證柴油機在最有利的溫度范圍內工作。柴油機氣缸和氣缸蓋采用傳熱較好的鋁合金鑄成，為了增大散熱面積各缸一般都分開制造，在氣缸和氣缸蓋表面分布許多均勻排列的散熱片，以增大散熱面積，利用車輛行駛時的高速空氣流，把熱量吹散到大氣中去。由于汽車柴油機功率較大，需要冷卻的熱量較多，多采用功率、流量較大的軸流式風扇以加強柴油機的冷卻。為了有效地利用空氣流和保證各缸冷卻均勻，在柴油機上裝有導流罩、分流板和缸套導流板。雖然風冷卻系與水冷卻系比較，具有結構簡單、重量輕、故障少，無需特殊保養(yǎng)等優(yōu)點，但是由于材料質量要求高，冷卻不夠均勻，工作噪音大等缺點，目前在汽車上很少使用，但在工程機械上應用廣泛。2、風冷系統風冷卻系是利用高速空氣流直接吹過氣七、柴油機的起動系統

要使柴油機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉動柴油機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹做功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。柴油機才能自行運轉，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到柴油機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為柴油機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為柴油機的起動系。七、柴油機的起動系統要使柴油機由靜止狀起動系統完成起動過程所需的裝置，稱為柴油機的起動系如圖所示。圖1-98起動系統完成起動過程所需的裝置，稱為柴油機的起動系如圖所常用的起動方法

柴油機工作后可以對外輸出功率，但柴油機如果沒有外力作用，絕對不能自行起動工作。因此，要使柴油機開始工作，必須使用外力強制起動柴油機。目前常用的起動方法有下列四種形式：（1）手搖起動-主要用于小型單缸柴油機。（2）起動電機起動-使用廣泛、大、中、小項柴油機都可以使用。（3）起動汽油機起動－大功率柴油機的（拖拉機或工程機械）起動裝置。（4）空氣起動－高壓空氣起動?？諝鈮毫_1.5～3.0MPa。通過空氣分配器在各缸膨脹沖程開始點噴入氣缸，壓縮活塞向下運動而起動柴油機，特種用途或大型柴油機使用。汽油機的起動轉速約100r/min。柴油機的起動轉速為100～250r/min。常用的起動方法柴油機工作后可以對外輸出功率，八、柴油機的增壓系統

提高柴油機動力的有效方法是增加進入氣缸的空氣量和燃料。要使燃料達到完全地燃燒，空氣質量和燃料的質量要有一定的比例。1kg輕柴油完全燃燒，理論上需要14.22kg的空氣，但實際供入氣缸的空氣量還多，否則達不到良好的燃燒。增加噴入氣缸的燃料只要燃油系統的主要部件設計得合理是容易做到的，要增加充入氣缸的空氣量則必須在柴油機上安裝增壓器。八、柴油機的增壓系統提高柴油機動力的有效方法是常用的柴油機的增壓系統1．機械增壓系統（Supercharger）增壓器安裝在柴油機上并由皮帶或齒輪與柴油機曲軸相連接，從柴油機輸出軸獲得動力來驅動增壓器的轉子旋轉，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。

優(yōu)點：轉子的速度與柴油機轉速是相對應的，所以沒有滯后或超前，動力輸出更為流暢；

缺點：由于它要消耗部分引擎動力，會導致增壓效率不高。常用的柴油機的增壓系統1．機械增壓系統（Superchar圖1-99圖1-992．廢氣渦輪增壓系統（Tubrochanger）

廢氣渦輪增壓系統（圖1-100）利用柴油機排出的廢氣達到增壓目的。增壓器與柴油機無任何機械聯系，壓氣機由內燃機廢氣驅動的渦輪來帶動。一般增壓壓力可達0.18～0.20MPa，高增壓機的增壓壓力可達0.3MPa左右如此高的增壓壓力也將使氣體溫度大大升高，因此，較高增壓柴油機需要增設空氣中間冷卻器來給高溫壓縮空氣進行冷卻。2．廢氣渦輪增壓系統（Tubrochanger）廢圖1-100圖1-100渦輪增壓

渦輪增壓器實際上就是一個空氣壓縮機。它是利用柴油機排出的廢氣作為動力來推動渦輪室內的渦輪（位于排氣道內），渦輪又帶動同軸的葉輪（位于進氣道內），葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當柴油機轉速加快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，柴油機的進氣量就相應地得到增加，就可以增加柴油機的輸出功率了。渦輪增壓渦輪增壓器實際上就是一個空氣壓縮機。它是第六節(jié)：現代柴油機新技術

柴油機的優(yōu)點是：省油、環(huán)保、動力強、經濟、維修方便，只要解決缺點就具有更大的市場前景，而實現電控柴油機的方案現在看來是一個很好的解決措施。隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識的不斷加強，對柴油機的技術要求也越來越高。這些要求是：提高動力性能的同時降低燃油消耗、降低排氣污染。這些目標的實現，對柴油機燃油噴射系統的準確性和精確性提出了更高的要求。第六節(jié)：現