柴油机基本知识

什么是柴油机：以柴油为燃料，利用空气在气缸内被压缩产生的高温高压，使喷入气缸的柴油自燃，并且膨胀作功的内燃机。

常用术语•上止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最远的位置。

•下止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最近的位置。

•活塞行程：活塞由一个止点到另一个止点所移动的距离，常用S表示，S=2R。

•气缸的工作容积：在一个气缸里活塞从上止点到下止点所扫过的容积。

•燃烧室：活塞处于上止点时，活塞顶面与气缸盖底面和气缸套壁所围成的空间。

•燃烧室容积：活塞处于上止点时，活塞顶部以上的空间叫做燃烧室容积。

•气缸总容积：活塞处于下止点时，活塞顶部以上的全部空间，也就是气缸的工作容积与燃烧室容积之和。

活塞位于下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。

一般用Va表示。

显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即：Va＝Vc＋Vh• 压缩比：气缸的总容积与燃烧室容积的比值。

压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度。

它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。

一般用ε表示。

式中：Va －气缸总容积；Vh －气缸工作容积；Vc －燃烧室容积。

• 排量：指发动机全部气缸工作容积的总和。

所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，记作VL 。

式中：Vh－气缸工作容积；i －气缸数目。

排放：发动机排出废气中有害物质的含量指标。

目前主要限制一氧化碳（CO）、各种碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、以及除水以外的任何液体或固体微粒。

噪音：对人的健康造成不良影响及对学习、工作和休息等正常活动发生干扰的声音。

额定功率（标定转速）：发动机长期稳定运转时所能发出的最大功率。

额定转速：发动机发出额定功率时的转速。

怠速：发动机飞轮不对外输出功率时，所能维持的最低稳定转速。

工况：发动机负荷、转速的大小。

升功率：单位发动机排量所能发出的最大功率。

燃油消耗率：发动机每发出1kw.h的功，所消耗的燃油量。

1 柴油机的基本知识考纲要求：2.1.2 柴油机的性能指标2.1.2.1柴油机的指示指标（指示指标的定义、平均指示压力和指示功率、指示效率和指示耗油率）2.1.2.2柴油机的有效指标（有效指标定义、机械损失功率和机械效率、有效功率和平均有效压力、有效效率和有效耗油率）2.1.2.3柴油机的工作参数：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数）2.1.3 现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径一、关于柴油机的指标1、柴油机的指示指标：以示功图为基础，考虑缸内不完全燃烧及传热等方面的热损失，不考虑摩擦及轴带损失，用于评定缸内工作循环的完善程度。

2、柴油机的有效指标：以输出轴功为基础，考虑机械损失，评定工作性能的最终指标。

3、指示及有效压力：单位气缸容积的做功能力，代表循环的完善程度，体现动力性。

4、效率：注意效率的基本定义及效率与油耗率的关系。

典型题目：1.能够有效提高柴油机平均指示压力的措施是A.增大供油量B.提高进气压力C.提高喷油压力D.增大过量空气系数b2.目前，船用柴油机的机械效率为----%A.50~70B.60~80C.70~87D.70~92d3.平均指示压力的大小主要取决于A.转速的高低B.负荷的大小C.燃烧的早晚D.燃烧压力的高低b二、柴油机的工作参数1、工作参数包括：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数），对这些参数的一般性范围要了解。

2、增压机与自然吸气发动机排温测点不同。

3、强化系数代表机械和热负荷两方面。

4、压缩比影响经济性、燃烧、启动和机械负荷。

典型题目：1.通常，船用柴油机的排气温度最高值应为A.小于550B.600~700C.800~900D.大于1000a2.各种柴油机中强化系数最高的是A.低速机B.二冲程中速机C.四冲程中速机D.高速机d三、现代船用柴油机提高功率和经济性的主要途径 提高功率的途径：60000i n V p Ne s e τ=1、主机采用定压涡轮增压系统和高压比高效率废气涡轮增压器：当代增压器综合效率已达68~76%，显著降低油耗率。

第一章柴油机的基本知识第一节柴油机的基本结构一、柴油机的基本工作原理柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。

它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。

柴油机中燃油的化学能要经过燃烧才能转变成热能。

要燃烧就必须有空气。

为此，在喷入燃油之前必须先使空气进入气缸。

但光有空气和燃油若无点火源（热源）还是不能燃烧。

柴油机是压缩发火的，为此，要将从大气中吸入柴油机气缸内的室温空气，先依靠活塞上行压缩，使之达到足够高的温度和压力。

此时再将燃油以雾化状态喷入，即可在高温高压的空气中自然。

燃油燃烧后放出大量的热能，使燃气的压力、温度急剧增高，在气缸内膨胀，推动活塞作功。

膨胀终了时，气体失去了作功能力，变成废气，排出气缸，以便新气再次进入。

综上所述，柴油机每作一次功，必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实行，进行了这五个过程就完成了一个工作循环。

然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。

二、柴油机的基本结构柴油机的基本结构如图l-1所示，柴油机要按前述工作原理工作，必须包括以下部件、系统和装置。

（一）固定部件主要由气缸盖1、气缸套3、机体10、机座8、主轴承9等构成柴油机本体和运动件的支承，并和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。

（二）运动部件主要由活塞2、活塞销4、连杆5、连杆螺栓6、曲轴7等组成。

它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能的转换。

（三）配气系统它包括进气系统和排气系统。

进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀16、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。

排气系统主要由排气阀19、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。

用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。

柴油机知识重点1、什么是柴油机：以柴油为燃料，利用空气在气缸内被压缩产生的高温高压，使喷入气缸的柴油自燃，并且膨胀作功的内燃机。

2、柴油机的工作过程？就是按照一定的规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动着活塞做功，将热能转化为机械能。

3、上止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最远的位置。

4、下止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最近的位置。

5、活塞行程：活塞由一个止点到另一个止点所移动的距离，常用S表示，S=2R。

6、气缸的工作容积：在一个气缸里活塞从上止点到下止点所扫过的容积。

Vh = л/4 D2 S×10-6 ( L )式中：D－气缸直径mm；S－活塞行程mm。

7、压缩比：气缸的总容积与燃烧室容积的比值8、排量：指发动机全部气缸工作容积的总和。

9、排放：发动机排出废气中有害物质的含量指标10、四冲程柴油机的一个工作循环。

进气冲程：活塞由上止点向下止点移动，进气门打开，排起门关闭。

压缩冲程:活塞由下死点向上死点移动，进、排气门全部关闭做功冲程：活塞由上止点向下止点移动，进、排气门全部关闭排气冲程：活塞由下死点向上死点移动，进气门关闭，排起门打开。

11四冲程柴油机完成一个工作循环凸轮轴需要转一周，（360º）。

12、完成一个工作循环曲轴需要转两周（720º）的柴油机叫做四冲程柴油机完成一个工作循环曲轴需要转一周（360º）的柴油机叫做二冲程柴油机。

（一个工作循环也经过进气、压缩、作功、排气四个过程）13、机体组件（固定件）包括：机体、气缸盖、曲轴箱（机座、框架）、油底壳、气缸套、气缸垫等。

机体组件的作用：这些零件构成了柴油机的骨架，所有运动件和辅助系统都支承在它上面。

14、曲柄连杆机构是内燃机主要运动件：活塞连杆组和曲轴飞轮组。

活塞连杆组：活塞、活塞销、活塞环、连杆、连杆螺栓等。

曲轴飞轮组：曲轴、飞轮曲柄连杆机构的作用是：A、将作用在活塞上的燃气压力转变成扭矩，通过曲轴输送出去。

柴油机基础知识第一章柴油机基础知识第一节柴油机概述内燃机是一种复杂的能量转换机器。

随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。

往复活塞式内燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。

以柴油作燃料,当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。

我国现生产柴油机的功率覆盖面为2.2—47280KW，柴油机的气缸直径65—900mm，转速5.6—4400r/min。

特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。

第二节柴油机分类按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。

四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成;进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。

在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

压缩过程: 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。

在这个冲程中，气缸内的气体被压缩;燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。

在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。

柴油机知识点总结一、柴油机的基本原理柴油机是一种内燃机，利用柴油作为燃料，通过压缩空气使柴油自燃来产生动力。

其工作原理主要包括进气、压缩、喷油、燃烧和排气等步骤。

1. 进气：气缸活塞向下运动，使气缸容积增大，在此时进气门打开，使空气进入气缸中。

2. 压缩：气缸活塞向上运动，使得进入气缸中的空气被压缩，温度和压力随之升高。

3. 喷油：在压缩阶段，喷油泵将高压柴油喷射到气缸中，形成细小的柴油雾滴。

4. 燃烧：柴油雾滴在高压和高温的条件下，迅速燃烧，产生大量热能，推动活塞向下运动。

5. 排气：活塞运动到底死点时，排气门打开，排出燃烧后的废气。

二、柴油机的分类根据燃料供给方式、气缸排列方式和冷却方式等不同，柴油机主要可以分为以下几类：1. 柴油机根据燃料供给方式可分为常凸轴燃油喷射机、共轨式直喷柴油机等。

2. 根据气缸排列方式，可以分为直列式、V型柴油机等。

3. 根据冷却方式，可以分为水冷式和空冷式柴油机。

另外，根据用途的不同，柴油机还可以分为工业柴油机、船用柴油机和汽车柴油机等。

三、柴油机的结构和工作原理1. 柴油机的结构柴油机主要由气缸、活塞、进气系统、喷油系统、燃烧室、排气系统、曲轴连杆机构和冷却系统等部件组成。

2. 进气系统进气系统的主要作用是将外界空气引入气缸内进行压缩。

其主要部件包括进气管、进气门、进气歧管、增压器等。

3. 喷油系统喷油系统主要由高压油泵、喷油器和喷油管路等部件组成，其作用是对柴油进行高压喷射。

4. 燃烧室燃烧室是喷油器喷射柴油并燃烧产生动力的地方，其结构和燃烧室形式会影响到柴油发动机燃烧工作的效率和性能。

5. 排气系统排气系统主要由排气管、排气门、涡轮增压器等部件组成，其作用是将燃烧后的废气排出气缸。

6. 曲轴连杆机构曲轴连杆机构将气缸活塞的来回直线运动转换成曲轴的旋转运动，最终驱动车辆或机械设备。

7. 冷却系统冷却系统通过流体循环将柴油发动机产生的热量散发出去，以维持发动机正常工作温度。

第一章柴油机的基本知识第一节柴油机概述一、热机、内燃机、柴油机1、柴油机是热机的一种2、热机是将燃料的化学能通过燃烧转变为热能，再通过燃烧产物（亦称工质）的膨胀做功把热能转变为机械能的机械3、能量的转化：化学能————热能————机械能4、根据燃料燃烧的部位，热机可分为内燃机和外燃机5、内燃机的特点：①效率高、质量轻6、汽油机特点：①燃油采用外部混合法②电火花塞点火方式燃烧③经济性差④燃油易挥发，火灾危险性大⑤工作柔和、噪音低、比质量轻7、柴油机①柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机②燃油为气缸内部混合③发火方式为压缩发火④优点：①热效率高，经济性好②功率范围广③尺寸小布置方便④机动性好，启动方便，加速性好，能直接反转，便于使用和管理⑤缺点：①振动和噪音大②零部件工作条件差二、柴油机的基本结构1、固定部件：气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承2、运动部件：①组成：活塞组件、连杆组件、曲轴飞轮组件（“曲柄——连杆”组件）②作用：a、将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动b、实现热能到机械能的转化3、主要系统：①配气系统②燃油系统③冷却系统④润滑系统⑤操纵系统三、柴油机常见几何术语1、上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置2、下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置3、冲程（S）：又称行程，是活塞在上下止点间的直线距离4、气缸直径（D）：气缸的名义内径5、压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖之间的气缸室容积，又称燃烧室容积6、余隙高度（顶隙）：活塞位于上上止点时，活塞与气缸盖底面之间的垂直距离7、气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积8、气缸总容积（Va）：活塞位于上止点时，活塞顶以上的全部气缸容积9、压缩比ξ①气缸总容积与压缩室容积的比值，亦称为几何压缩比②压缩比表明压缩过程中进入气缸内的空气被压缩的程度，它是柴油机的主要性能参数之一，压缩比越大，压缩终点的温度和压力就超高，对光滑的发火，柴油机的启动有利，而且热效率也超高。

柴油机基础知识第一章柴油机基础知识第一节柴油机概述内燃机是一种复杂的能量转换机器。

随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。

往复活塞式内燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。

以柴油作燃料,当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。

我国现生产柴油机的功率覆盖面为2.2—47280KW，柴油机的气缸直径65—900mm，转速5.6—4400r/min。

特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。

第二节柴油机分类按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。

四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成;进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。

在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

压缩过程: 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。

在这个冲程中，气缸内的气体被压缩;燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。

在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。