柴油机的基础知识

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。

柴油机的物理知识点总结一、柴油机的工作原理柴油机的工作原理主要包括四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。

这些过程也称为柴油机的四冲程，分别对应柴油机的一次循环。

下面我们来逐一介绍这四个过程。

1. 进气：首先是进气过程。

柴油机进气门打开，活塞向下运动，气缸内的压力降低，空气被吸入气缸内。

这时燃油喷射器喷射一定量的柴油，与进入气缸内的空气混合。

2. 压缩：接着是压缩过程。

活塞向上运动，将混合气体压缩至高压。

在高压下，混合气体的温度也会升高，使混合气体更容易燃烧。

3. 燃烧：压缩结束后，喷油嘴向气缸内喷射高压柴油，柴油遇到高温高压气体瞬间着火，产生爆炸。

爆炸产生的高压气体推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转，从而传递动力。

4. 排气：最后是排气过程。

气缸内的废气通过排气门排出，为下一个循环的进气过程做准备。

以上四个过程构成了柴油机的一个完整工作循环，也称为柴油机的四冲程。

二、柴油机的原理结构柴油机包括外部部分和内部部分。

外部部分包括机壳、缸盖、气门、进气管、排气管等，主要起到保护和连接的作用。

内部部分主要包括曲轴、连杆、活塞、气缸、燃油喷射器等。

以下我们逐一介绍柴油机的主要部件。

1. 气缸：气缸是柴油机中存放燃气的空间，根据气缸数量不同，柴油机可以分为单缸、多缸等类型。

气缸通常由高强度金属材料制成，具有耐高温、耐磨损的特点。

2. 活塞：活塞是气缸内的活动部件，负责压缩混合气体和转换爆炸能量。

活塞通常由铝合金或铸铁制成，具有良好的导热性能和耐磨损性能。

3. 曲轴：曲轴是柴油机的主要旋转部件，是由几节连杆构成的转轴。

曲轴可将活塞的上下往复运动转换为旋转运动，驱动柴油机的输出轴。

4. 连杆：连杆连接活塞和曲轴，起到传递动力的作用。

连杆承受着来自活塞的冲击力和扭矩，需要具有足够的强度和刚度。

5. 燃油喷射器：燃油喷射器是柴油机的关键部件，负责在适当的时机将高压柴油喷射到气缸内与空气混合。

燃油喷射器的喷油量和喷油时间由电控系统控制，从而控制燃烧的时机和效果。

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。

1. 什么叫柴油机？柴油机是以柴油为燃料，当空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自燃，燃气因膨胀而做工的内燃机。

2. 柴油机主要有哪些机构和系统组成？柴油机主要由机体组件、曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃料供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、增压系统构成。

3. 柴油机完成一个工作循环需依次经过四个行程是什么？柴油机完成一个工作循环需依次经过进气行程、压缩行程、燃烧做功行程、排气行程。

4. 柴油机能够运转的三个要素是什么？空气、柴油和压力。

5. 四冲程六缸柴油机各缸的工作次序是什么？1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-56. 八缸直列型柴油机各缸的工作次序是什么？1-6-2-4-8-3-7-57. 柴油机的润滑方式主要有哪几种？压力润滑（主轴承、连杆轴承、凸轮轴承）、飞溅润滑（凸轮、挺住、摇臂等）、润滑脂润滑（水泵）。

8. WD615柴油机按用途分为哪几种？车用、工程机械用、船用、发电用。

9. 柴油机的启动方式有哪些？电力启动、人力启动、压缩机启动、辅助汽油机启动。

10. WD615柴油机五大主要螺栓是指那些螺栓？连杆螺栓、汽缸盖螺栓（主、副）、飞轮螺栓、飞轮壳螺栓、主轴承螺栓。

11. WD615柴油机曲轴前段装减震器的目的是什么？如果柴油机共振振幅超过允许值，则要消减扭振，减振器增大系统阻尼，使它即使在主共振工况下也不致产生过大振幅。

12. 同一台柴油机对活塞和连杆的要求是什么？质量互差是多少？为何如此要求？同一台柴油机活塞、连杆质量互差尽可能小，连杆盖与连杆配对使用。

小的质量互差使得发动机运转平稳，往复惯性力均匀，振动小。

13. 柴油机按进气方式分为哪几种？非增压（自然吸气）、增压、增压中冷14. 常见的柴油机增压方式有哪些？机械增压、涡轮增压、气波增压、复合增压15. 请解释WD615的含义？Water diesel 6缸单缸排量1.5升16. 根据柴油机用途的不同，有哪四种功率？15min功率、1h功率、12h功率、持续功率四种17. WD615柴油机装配时常用的密封胶有哪几种？242、262、271、277、51018. WD615柴油机的气门间隙时多少？为何排气门间隙比进气门的大？进气门0.3mm，排气门0.4mm，排气门比进气门间隙大是因为：排气温度比进气温度高，膨胀更显著19. WD615柴油机的行程、缸径、总排量各是多少？行程130mm，缸径126mm，总排量9.726L20.柴油机调速器按其调整范围可分为哪几种？单级调速器、两级调速器、全程调速器、全程两级复合式调速器21. 柴油机窜气大，排除其他原因，仅考虑活塞环，你认为有哪些原因？工作一段时间后，如何判断活塞环的优劣？原因：1.活塞环转动，活塞环开口重叠；2.活塞环磨损过大；3.活塞环弹力不足判断方法：1.活塞环断面磨损的程度；2.活塞环上积碳的多少；3.活塞环外表面磨损情况（点或面接触）22. 6160柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？1.油底壳内机油面过低；2.从机油箱到机油泵，吸油管有漏气现象；3.机油中混入柴油或水，使机油粘度过低；4.调压阀弹簧断裂或弹簧变形，机油滤清器太脏，阻力增大；5.柴油机内机油管破裂。

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。