第一章柴油机基本知识第一节

柴油机基本知识第⼀章柴油机基本知识第⼀节柴油机总论⼀、柴油机及其在船舶动⼒装置中的地位1．柴油机与动⼒机械机械设备通常可分为动⼒机械和⼯作机械两⼤类。

动⼒机械是将其它形式的能量，如热能、电能、风能等转化为机械能，⽽⼯作机械则是利⽤机械能来完成所需的⼯作。

把热能转换成机械能的动⼒机械称之为热机。

热机是最重要的动⼒机械，蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等都是热机中较典型的机型。

热机在⼯作过程中需要完成两次能量转化过程。

第⼀次能量转化过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能，第⼆次能量转化过程是将热能通过⼯质膨胀转化为机械能。

如果两次能量转化过程是在同⼀机械设备的内部完成的，则称之为内燃机，汽油机、柴油机以及燃⽓轮机都属于内燃机。

由于在内燃机中，两次能量转换均发⽣在⽓缸内部，从能量转换观点，此类机械能量损失⼩，具有较⾼的热效率。

另外，在尺⼨和重量等⽅⾯也具有明显优势(例如，燃⽓轮机在热机中的单位重量功率最⼤)。

如果两次能量转化过程分别在两个不同的机械设备内部完成，则称之为外燃机。

在该类机械中，化学能转变成热能的过程（燃烧）发⽣在锅炉中，热能转变成机械能发⽣在汽缸内部。

此种机械由于热能需经某中间⼯质(⽔蒸⽓)传递，必然存在热损失，所以它的热效率不⾼，整个动⼒装置也⼗分笨重。

内燃机在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。

动⼒机械的运动机构基本上有两种运动形式，⼀种为往复式，⼀种为回转式。

在往复式发动机中，⼯质的膨胀作功是通过活塞的往复运动实现的；⽽回转式发动机则是利⽤⾼速流动的⼯质在⼯作叶轮内膨胀，推动叶轮转动⽽⼯作的。

往复式发动机是间歇⼯作的，其⼯质的最⾼温度较⾼，⽽回转式发动机是连续⼯作的，由于受材料热强度的限制，其⼯质的最⾼温度不能太⾼，这就限制了其热效率的进⼀步提⾼。

柴油机和汽油机同属往复式内燃机，但⼜都具有各⾃的⼯作特点。

汽油机使⽤挥发性好的汽油做燃料，采⽤外部混合法(汽油与空⽓在⽓缸外部进⽓管中的汽化器进⾏混合)形成可燃混合⽓。

第一章柴油机的基本知识第一节柴油机的工作原理在各种动力机械中柴油机由于热效率最高，功率范围宽广，起动迅速，维修方便，运行安全，使用寿命长，因而得到广泛应用，在国民经济和国防建设中处于重要地位。

特别在船舶方面，柴油机作为主机和辅机更是占统治地位。

柴油机是目前世界上船舶使用最为普遍的动力装置，在一般大中型民用船舶中，有90%以上使用柴油机作为主推进装置，只有在一些军用船、特种船舶和个别货船（比如一些液化汽船和运煤船等）使用燃气轮机、蒸汽机等。

一、柴油机的基本概念1．热机热机是把热能转换成机械能的动力机械，它的基本工作原理是：燃料在一个特设的装置中燃烧，将化学能转变为热能以加热工质，然后将这种具有热能的工质导入发动机，把工质的热能转变为机械能。

显然在热机的工作过程中进行着两次的能量转换，即将燃料的化学能转变为热能再将热能转变为机械能。

根据燃料燃烧场所的不同，热机又可分为外燃机和内燃机两大类。

柴油机、汽油机、蒸汽轮机及蒸汽机是热机中较典型的机型。

2．外燃机与内燃机在外燃机中（如蒸汽机），燃料的燃烧发生在机器外部特设的锅炉中，燃料燃烧时产生的化学能转变为燃烧产物的热能，并将此热能通过锅炉壁传给水，使水变成蒸汽，再将蒸汽引入蒸汽机内，膨胀作功，使水蒸汽的热能转变为机械能推动机械运动。

在蒸汽机中推动机械做功的工质为水蒸汽，在燃气和水的热传递过程中存在着较大能量损失，因此外燃机的热效率相对较低。

往复式蒸汽机和蒸汽轮机属于外燃机。

在内燃机中燃料的燃烧是在机器内部进行的，燃烧产生的化学能转变为燃烧产物的热能，燃烧产物膨胀直接推动机械运动做功，燃烧产物（燃气）就是做功的工质。

显然在内燃机中两次能量的转换过程均发生在机器内部。

由于采用内部燃烧，从能量转换角度看，内燃机能量损失小，具有较高的热效率，另外，由于内燃机不需要庞大的外围锅炉设备，在尺寸和重量等方面比外燃机具有优越性，因而在与外燃机的竞争中处于有利地位。

内燃机按运转方式和使用燃料的不同可分为柴油机、汽油机、煤气机和燃气轮机等。

柴油机的定义与分类定义柴油机是一种内燃机，通过压缩空气使其温度升高，再喷入柴油进行自燃，从而驱动活塞运动产生动力。

分类根据工作循环、气缸排列、冷却方式等不同特点，柴油机可分为二冲程和四冲程、单缸和多缸、水冷和风冷等多种类型。

0319世纪末至20世纪初，柴油机诞生并初步应用于船舶和固定动力领域。

初期阶段20世纪中期，随着技术进步和工业化进程的加速，柴油机逐渐应用于汽车、工程机械等领域。

发展阶段20世纪末至今，随着电子控制、高压共轨等技术的应用，柴油机性能得到显著提升，应用领域不断拓展。

现代化阶段柴油机的发展历程柴油机是重型卡车、客车、船舶等交通工具的主要动力来源。

交通运输在建筑、采矿、农业等领域，柴油机为挖掘机、装载机、拖拉机等设备提供动力。

工程机械作为发电机组的动力源，柴油机在备用电源、移动电源以及分布式能源等领域发挥重要作用。

发电领域在坦克、装甲车、舰艇等军事装备中，柴油机是重要的动力来源。

军事装备柴油机的应用领域01机体组气缸体、气缸盖、气缸垫、油底壳02活塞连杆组活塞、活塞环、活塞销、连杆03曲轴飞轮组曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴曲柄连杆机构0102气门、气门座、气门导管、气门弹簧凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴气门组气门传动组配气机构燃油箱燃油滤清器输油泵喷油泵燃油供给系统储存燃油将燃油从油箱输送到喷油泵过滤燃油中的杂质将燃油压力提高，并按照发动机的工作顺序和负荷大小，定时、定量地向喷油器输送高压燃油将机油从油底壳吸出，并加压后输送到各个需要润滑的部件机油泵降低机油温度，保证机油的润滑性能机油冷却器过滤机油中的杂质和金属磨屑，保持机油的清洁机油滤清器调节主油道的机油压力，保证各部件得到良好的润滑油压调节阀润滑系统水泵驱动冷却液循环流动，保证发动机得到良好的冷却散热器将冷却液中的热量散发到大气中，降低冷却液温度风扇提高散热器的散热效率，保证发动机得到良好的冷却效果节温器控制冷却液的循环路线，使发动机在适宜的温度下工作冷却系统01020304活塞下行，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

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。