柴油機工作原理

1、一、柴油發(fā)動機的基本構(gòu)造一、柴油發(fā)動機的基本構(gòu)造和工作原理和工作原理柴油機的基本構(gòu)造柴油機的基本構(gòu)造柴油發(fā)動機的工作原理柴油發(fā)動機的工作原理多缸四行程柴油機工作順序多缸四行程柴油機工作順序 概述發(fā)動機分類概述發(fā)動機分類發(fā)動機發(fā)動機常用術(shù)語常用術(shù)語 概概 述述 發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器。發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能的機器。1 1、按燃料的使用不同分、按燃料的使用不同分汽油機汽油機柴油機柴油機一、發(fā)動機的定義一、發(fā)動機的定義： 二、發(fā)動機的分類二、發(fā)動機的分類 ： 現(xiàn)代拖拉機大多使用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。它將燃料在發(fā)動機氣現(xiàn)代拖拉機大多使用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。它將燃料在發(fā)動

2、機氣缸內(nèi)部進行燃燒，把產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。缸內(nèi)部進行燃燒，把產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。柴油機與汽油機的主要區(qū)別 1.點火方式汽油機是點燃；柴油機是壓燃。汽油機是點燃；柴油機是壓燃。 2.壓縮比 汽油機一般為汽油機一般為4-6；柴油機為；柴油機為16-22. 3.重量汽油機材料多為鋁合金，塑料，重量輕；柴油機要承受高的壓縮比，材料多汽油機材料多為鋁合金，塑料，重量輕；柴油機要承受高的壓縮比，材料多為鋼板，鐵板。為鋼板，鐵板。 4.用途汽油機體積小，重量輕，噪音小，適用于汽車，飛機等，柴油機功率大載重汽油機體積小，重量輕，噪音小，適用于汽車，飛機等，柴油機功率大載重能力強，適用于重型卡車，機車和

3、船艦等。能力強，適用于重型卡車，機車和船艦等。2 2、按完成一個工作循環(huán)所需行程數(shù)、按完成一個工作循環(huán)所需行程數(shù)四行程發(fā)動機四行程發(fā)動機二行程發(fā)動機二行程發(fā)動機 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類3 3、按冷卻方式不同、按冷卻方式不同水冷發(fā)動機水冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類4 4、按氣缸數(shù)及排列方式、按氣缸數(shù)及排列方式單缸發(fā)動機單缸發(fā)動機多缸發(fā)動機多缸發(fā)動機單列式單列式型型對置式對置式單列式單列式型型對置式對置式 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類三三 柴油機的基本結(jié)構(gòu)柴油機的基本結(jié)構(gòu)汽缸頂部由汽缸蓋密封汽缸頂部由汽缸蓋密封,通過汽缸蓋上通過汽缸蓋上的進氣門吸進新鮮空氣、排氣門排出工的進

4、氣門吸進新鮮空氣、排氣門排出工作廢氣。柴油的燃燒和作功是由活塞、作廢氣。柴油的燃燒和作功是由活塞、汽缸、汽缸蓋組成的封閉空間內(nèi)進行的。汽缸、汽缸蓋組成的封閉空間內(nèi)進行的?；钊ㄟ^連桿與曲軸聯(lián)接，曲軸上固定活塞通過連桿與曲軸聯(lián)接，曲軸上固定有飛輪?；钊谄變?nèi)作直線往復(fù)運動，有飛輪?；钊谄變?nèi)作直線往復(fù)運動，通過連桿變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動?；钊贤ㄟ^連桿變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。活塞上下往復(fù)一次，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈。下往復(fù)一次，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈。1.進氣門 2.排氣門 3.汽缸蓋 4.噴油咀 5.汽缸 6.活塞 7.活塞銷 8.連桿 9.曲軸 11.飛輪1 1 氣門室蓋氣門室蓋3 3 噴油嘴噴油嘴2 2 高壓油管

5、高壓油管4 4 導(dǎo)流罩導(dǎo)流罩5 5 柴油濾清器柴油濾清器6 6 機油濾清機油濾清器器7 7 曲軸箱曲軸箱8 8 地腳地腳11 11 高壓油泵高壓油泵9 9 機油底殼機油底殼10 10 機油尺機油尺12 12 輸油泵輸油泵13 13 機油添加口機油添加口14 14 冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇15 15 溢流回油管溢流回油管16 16 進氣支管進氣支管17 17 風(fēng)扇皮帶風(fēng)扇皮帶18 18 風(fēng)扇皮帶張緊輪風(fēng)扇皮帶張緊輪19 19 皮帶輪皮帶輪20 20 發(fā)電機皮帶發(fā)電機皮帶22 22 空氣濾清器空氣濾清器21 21 斷帶報警開關(guān)斷帶報警開關(guān)23 23 機油散熱器機油散熱器24 24 發(fā)電機發(fā)電機25 25

6、呼吸管呼吸管26 26 起動機起動機27 27 排氣支管排氣支管28 28 飛輪飛輪柴油機的系統(tǒng) 曲軸連桿機構(gòu)： 包括活塞、曲軸、飛輪等。是柴油機的主要運動部件。配氣機構(gòu)于進排氣系統(tǒng)： 包括進排氣組建、挺柱、推桿、凸輪軸、傳動系統(tǒng)、進氣管、空氣濾清器、排氣管、消音滅火器等。它的作用是定時的排出廢氣、吸入新鮮空氣，提供燃料燃燒需要的充足氧氣。燃料共給和調(diào)節(jié)系統(tǒng)： 包括噴油泵、噴油器、輸油泵、燃油泵、燃油濾清器和調(diào)速器等。它的作用是定時、定量的向燃燒室內(nèi)噴入燃油，并創(chuàng)造良好地燃燒條件，滿足燃燒過程的需要。潤滑系統(tǒng)： 包括及油泵、機油濾清器、機油離心濾清器、壓力調(diào)節(jié)和安全裝置等。它的作用是將機油送到

7、運動部件的摩擦表面，以減少運動件的磨損和摩擦阻力。冷卻系統(tǒng)： 包括水泵、風(fēng)扇、散熱水箱、機油散熱器、空氣中間冷卻器、和節(jié)溫裝置等。它的作用是利用冷卻介質(zhì)（水或空氣）將受熱零件所吸收的熱量及時地傳送出去，保證柴油機各部件在高溫環(huán)境下正常的工作。起動系統(tǒng) 壓縮空氣起動系統(tǒng)是由空氣分配器、貯氣瓶、控制閥等組成。電機啟動系統(tǒng)是由起動電機、繼電器、蓄電池、起動按鈕等組成。輔助發(fā)動機起動系統(tǒng)是由啟動發(fā)動機、傳動裝置等組成。它們的作用是借助于外部能源帶著柴油機轉(zhuǎn)動，使柴油機實現(xiàn)第一次著火。增壓系統(tǒng)： 增壓器-是進氣壓力增高，提高柴油機的有效功率。四四 四行程發(fā)動機工作原理四行程發(fā)動機工作原理 上止點上止點

8、下止點下止點 活塞行程活塞行程( (S) S) 氣缸工作容積氣缸工作容積( (V h ) V h ) 燃燒室容積燃燒室容積( (Vc ) Vc ) 氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘e( (Va ) Va ) 一、發(fā)動機基本術(shù)語一、發(fā)動機基本術(shù)語 壓縮比壓縮比上止點：上止點： 活塞頂離曲軸中心活塞頂離曲軸中心線最遠的位置線最遠的位置下止點：下止點： 活塞頂離曲軸中心活塞頂離曲軸中心線最近的位置線最近的位置活塞行程（活塞行程（ S ）： 上下止點間的距離上下止點間的距離 S=2R活塞處于上止點活塞處于上止點 活塞處于下止點活塞處于下止點活塞處于下止點燃燒室容積（燃燒室容積（Vc）： 活塞在上止點時其上活塞在上止

9、點時其上方的容積方的容積汽缸工作容（汽缸工作容（Vh）： 活塞由上止點到下止活塞由上止點到下止點運動掃過的容積點運動掃過的容積氣缸總?cè)莘e（氣缸總?cè)莘e（Va）： 活塞在下止點時其上活塞在下止點時其上方的全部容積方的全部容積 Va=Vc+Vh 發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語 發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語v 壓縮比壓縮比: : 氣缸總?cè)莘e與燃燒氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮室容積之比稱為壓縮比比. 柴油機壓縮比一般柴油機壓縮比一般 為為1622。n壓縮比是柴油機主要性能參數(shù)之一，表示缸內(nèi)氣體被壓縮程度。壓縮比愈大，被壓縮終點的壓力、溫度愈高，柴油機易起運，熱效率也高；但壓縮比過高將使柴油機工作粗暴

10、，機械負(fù)荷過大，磨損加劇，消耗壓縮功增大，機械效率降低，輸出功率減小。n壓縮比可通過改變?nèi)紵胰莘e來調(diào)節(jié)。發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語 動態(tài)演示動態(tài)演示 四行程柴油機各沖程示意圖四行程柴油機各沖程示意圖新鮮空氣新鮮空氣進氣行程進氣行程壓縮行程壓縮行程作功行程作功行程排氣行程排氣行程柴油燃燒柴油燃燒壓縮氣體壓縮氣體廢氣排出廢氣排出 作用：作用： 吸入新鮮空氣吸入新鮮空氣 活塞運動活塞運動: 從上止點向下止點從上止點向下止點 曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 0o180 o 氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進氣門打開排氣門關(guān)閉進氣門打開排氣門關(guān)閉 終了壓力終了壓力: 0.080.095MPa 終了溫度終了溫度: 30034

11、0K 作用：作用： 壓縮空氣，為燃燒創(chuàng)造條件壓縮空氣，為燃燒創(chuàng)造條件 活塞運動活塞運動: 從下止點向上止點從下止點向上止點 曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 180o360 o 氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進、排氣門均關(guān)閉進、排氣門均關(guān)閉 終了壓力終了壓力: 35 MPa 終了溫度終了溫度: 750950K 作用：作用： 燃燒高溫高壓氣體膨脹做功燃燒高溫高壓氣體膨脹做功 活塞運動活塞運動: 從上止點向下止點從上止點向下止點 曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 360o540 o 氣門狀態(tài)氣門狀態(tài):進、排氣門均關(guān)閉進、排氣門均關(guān)閉 最高壓力最高壓力: 6 9 Mpa 最高溫度最高溫度:18002200K 至排氣門打開時壓力至排氣門打

12、開時壓力: 0.5MPa 至排氣門打開時溫度至排氣門打開時溫度: 10001200K 終了壓力終了壓力: 0.3 Mpa 作用：作用： 排出膨脹做功后的廢氣排出膨脹做功后的廢氣 活塞運動活塞運動: 從下止點向上止點從下止點向上止點 曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 540o720 o 氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進氣門關(guān)閉、排氣門打開進氣門關(guān)閉、排氣門打開 終了壓力終了壓力: 0.1050.12MPa 終了溫度終了溫度: 700900 K四行程柴油機工作特點四行程柴油機工作特點1 1）四沖程柴油機的工作過程，包括進氣、壓縮、作功）四沖程柴油機的工作過程，包括進氣、壓縮、作功和排氣四個行程；和排氣四個行程；2 2）

13、每個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周每個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周 （720720），進），進、排氣門各開閉一次。每個行程，活塞在上、下止點間、排氣門各開閉一次。每個行程，活塞在上、下止點間移動一次，曲軸旋轉(zhuǎn)半周（移動一次，曲軸旋轉(zhuǎn)半周（180180）；）；3 3）四個行程中，只有作功行程對外做功，其余都是消）四個行程中，只有作功行程對外做功，其余都是消耗功的輔助行程；耗功的輔助行程；4 4）柴油是利用壓縮后的高溫高壓氣體來壓燃的；）柴油是利用壓縮后的高溫高壓氣體來壓燃的；5 5）發(fā)動機啟動時，必須借助外力使曲軸轉(zhuǎn)動，氣缸進）發(fā)動機啟動時，必須借助外力使曲軸轉(zhuǎn)動，氣缸進氣、壓縮、作功后，依靠曲軸和飛輪儲

14、存的能量，使以氣、壓縮、作功后，依靠曲軸和飛輪儲存的能量，使以后的行程繼續(xù)進行。后的行程繼續(xù)進行。 綜上所述：綜上所述： 活塞經(jīng)歷進氣行程、排氣行程、作功行程和活塞經(jīng)歷進氣行程、排氣行程、作功行程和排氣行程，曲軸旋轉(zhuǎn)排氣行程，曲軸旋轉(zhuǎn)二周（二周（720720）后，完成后，完成了柴油機的一個工作循環(huán)。由于飛輪的慣性了柴油機的一個工作循環(huán)。由于飛輪的慣性作用，使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，因而帶動活塞再次作用，使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，因而帶動活塞再次從上止點向下止點移動，此時則開始進行下從上止點向下止點移動，此時則開始進行下一個工作循環(huán)。這樣一個工作循環(huán)。這樣周而復(fù)始周而復(fù)始，使柴油機，使柴油機不不停運轉(zhuǎn)停運轉(zhuǎn)，同時驅(qū)

15、動工作機械作功。，同時驅(qū)動工作機械作功。 四行程柴油機工作原理四行程柴油機工作原理 多缸柴油機構(gòu)造圖多缸柴油機構(gòu)造圖 多缸柴油機工作多缸柴油機工作多缸柴油機各缸的工作原理和單缸柴油機的多缸柴油機各缸的工作原理和單缸柴油機的一樣一樣.為保證轉(zhuǎn)速均勻為保證轉(zhuǎn)速均勻,各缸作功行程應(yīng)均勻分布各缸作功行程應(yīng)均勻分布于一個工作循環(huán)中于一個工作循環(huán)中,因此多缸機各汽缸是按照因此多缸機各汽缸是按照一定順序工作的一定順序工作的,其工作順序與汽缸排列和各其工作順序與汽缸排列和各曲柄的相互位置有關(guān)曲柄的相互位置有關(guān). 發(fā)火順序的選擇要考慮以下發(fā)火順序的選擇要考慮以下2 2點：點： 1.1.曲軸曲拐（軸頸及它兩端的曲

16、柄）要盡可能對稱均勻曲軸曲拐（軸頸及它兩端的曲柄）要盡可能對稱均勻2.2.連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些v多多缸缸機機工工作作順順序序曲拐曲拐 為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)均勻性和平衡性的要為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)均勻性和平衡性的要求，對四行程柴油機曲軸轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)（求，對四行程柴油機曲軸轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)（720720 ）內(nèi)，每個氣缸都必須完成一個循環(huán)。因此各缸內(nèi)，每個氣缸都必須完成一個循環(huán)。因此各缸應(yīng)相隔一定的轉(zhuǎn)角而均勻的發(fā)火。應(yīng)相隔一定的轉(zhuǎn)角而均勻的發(fā)火。 若對缸數(shù)為若對缸數(shù)為i i的四行程發(fā)動機而言，則發(fā)的四行程發(fā)動機而言，則發(fā)火間隔角為火間隔角為720720/ /i i 四缸四行程發(fā)動機的發(fā)

17、火順序和曲拐布置四缸四行程發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置v 四缸機工作順序四缸機工作順序點火順序：點火順序：各缸完成同名行程的次序。各缸完成同名行程的次序。1342或或1243曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角（度（度） 一一 缸缸二二 缸缸三三 缸缸四四 缸缸0180180360360540540720功功功功功功功功排排進進壓壓排排進進壓壓排排進進壓壓排排進進壓壓1 13 34 42 2六缸四行程發(fā)動機六缸四行程發(fā)動機點火順序點火順序一定要清楚，此時每兩組活塞之間一定要清楚，此時每兩組活塞之間的運動，是通過曲軸曲柄之間的運動，是通過曲軸曲柄之間120120夾角完成的。也就是說，當(dāng)夾角完成的。也就是說，當(dāng)1 1，6 6缸缸在上止點時，在上止點時，2 2，5 5缸缸3636和和3 3，4 4缸是缸是處于中間位置的。順著曲軸推理再處于中間位置的。順著曲軸推理再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)120120，1，6缸下移至中間置，缸下移至中間置，2，5缸上移至上止點，缸上移至上止點，3，4缸向下移經(jīng)缸向下移經(jīng)過下止點再回到中間位置，以此類過下止點再回到中間位置，以此類推。推。直列四沖程六缸發(fā)動機發(fā)火順序直列四沖程六缸發(fā)動機發(fā)火順序曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角（度）（度）60120180240