第二节 柴油机工作原理
柴油机燃油供给系统
第四章 柴油机燃油供给系统 第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
（1）“ω”型燃烧室 特点：结构简单、紧凑，散热面积小，热效率高，经济性较好， 启动性能好。喷射压力要求高，常采用喷孔小的多孔喷油器，对柴 油的清洁度要求高，工作比较粗暴。 喷油压力18－25KPa，喷孔0.25－0.4mm，4－8个喷孔。 （2）球形燃烧室 特点：与“ω”型燃烧室相比，发动机工作比较柔和，但启动比较 困难。 喷油压力17－22KPa，单孔直径0.5－0.7mm，双孔直径0.3－ 0.5mm。
第四章 柴油机燃油供给系统 第四节 喷油泵
②出油阀偶件 出油阀偶件包括出油阀和出油阀座，它的功用 是出油、断油和断油后迅速降低高压油管的剩余压力，使喷油 器迅速停止供油而不出现滴漏现象。
第四章 柴油机燃油供给系统 第四节 喷油泵
（2）油量调节机构 油量调节机构的功用是根据柴油机工 况的变化来改变喷油泵的拨叉式油量调节机构 ③球销式油量调节机构
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
二、轴针式喷油器
轴针式喷油器通常用于分开式燃 烧室，一般轴针式喷油其只有一个喷 孔，喷孔的直径为1至3 mm。
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
第四章 柴油机燃油供给系统 第三节 喷油器
三、燃油的喷雾
第四章 柴油机燃油供给系统 第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
柴油机燃油供给系的要求： （1） 可燃混合气浓度适中 （2）喷射压力必须足够高 （3）柴油喷射系统的喷油规律应与燃烧过程相对应 （4）在燃烧室内组织较强的空气涡流运动
二、柴油机燃烧室
按结构型式，柴油机燃烧室可分为两大类：统一式燃烧 室和分隔式燃烧室。 1. 统一式燃烧室
柴油机及辅助系统3
柴油机及辅助系统3第一节概述柴油机是内燃机车的动力装置，虽然不同用途机车上装用的柴油机型号不同，如东风5型机车上装用的是8240ZJ型，东风7G型机车上装用的是12V240ZJ型，东风4B型机车上装用的是16V240ZJB型，东风8和东风11型机车上装用的是16V280型，但其基本组成和工作原理是相同的。
一、柴油机的常用术语上止点：也叫上死点、内止点，指活塞在气缸中上行到最高位置，此时活塞距曲轴中心线最远。
下止点：也叫下死点、外止点，指活塞在气缸中下行到最低位置，此时活塞距曲轴中心线最近。
活塞行程：活塞从上止点移动到下止点，或从下止点移动到上止点所行经的距离叫做活塞行程。
工作容积：活塞从上止点移动到下止点，或从下止点移动到上止点所走过的气缸容积，叫做气缸的容积。
燃烧室容积：也叫余隙容积或压缩容积，即活塞位于上止点时，活塞、气缸套及气缸盖所包围的空间容积，叫做燃烧室容积。
气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和叫做气缸总容积。
压缩比：气缸工作容积与燃烧室容积之叫做压缩比。
进（排）气持续角：进（排）气门开启至关闭所转过的曲轴转角称为进（排）气持续角。
16 V 240ZJB型柴油机的进排气持续角是264°40′。
几何供油提前角：当活塞到达上止点前，喷油器开始供油时的曲轴转角称为几何供油提前角。
16V240ZJB型柴油机的供油提前角是21°。
16V280型柴油机的供油提前角是22°。
二、柴油机的工作原理一般情况，四冲程柴油机的工作过程是由进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程这四个冲程组成一个工作循环，在这个循环过程中柴油机曲轴要旋转两圈，四冲程柴油机的实际工作状态与理论上相比是有一定差异的，不同类型的柴油机其进气门和排气门的开启和关闭、喷油器供油的时刻是不同的。
下面以国产16V240ZJB型和16V280型机车用柴油机的工作过程来叙述柴油机的工作原理。
16V240ZJB型和16V280型柴油机是我国自行设计研制的铁路机车用柴油机，它是四冲程、直接喷射、开式燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却式柴油机，其工作过程如下：（一）进气冲程在配气机构的作用下，进气门在活塞处于上止点前某一曲轴转角（16V240ZJB 型柴油机是42°20′，16V280型柴油机是59°）时开启，新鲜空气通过增压并冷却后，经稳压箱、进气支管、气缸盖进气道进入气缸，当活塞运动到下止点前某一曲轴转角（16V240ZJB 型柴油机是42°20′，16V280型柴油机是59°）时，进气门关闭，进气过程结束。
柴油机的工作原理
柴油机的工作原理柴油机是一种内燃机，其工作原理是将燃油喷入燃烧室，由于高压而自燃，产生压力推动活塞运动，从而完成工作循环。
下面将详细介绍柴油机的工作原理。
进入压缩阶段后，进气阀关闭，活塞向上运动，将进气压缩到极高的压力。
在这个过程中，柴油被喷射到气缸中。
柴油燃料的高压和高温使得它自燃，无需使用火花塞进行点火。
因为柴油的自燃温度较高，与汽油不同，所以柴油机内部的压力较高。
这是柴油机与汽油机的一个主要区别。
然后是燃烧阶段。
当柴油自燃时，产生的能量会推动活塞向下运动，这是柴油机的主要输出。
然而，为了保持燃烧的稳定性和完全性，在柴油燃烧过程中还需要一些辅助设备，例如燃油喷嘴和喷油泵。
燃油喷嘴会在适当的时机喷射适量的燃油，而喷油泵则会提供必要的压力来将燃油喷射到气缸中。
通过调整燃油的供应量和喷射时机，可以确保燃烧的稳定和高效。
最后是排放阶段。
在燃烧完成后，废气被排出气缸，并通过排气阀排出柴油机。
与汽油机相比，柴油机产生的废气中含有更多的氮氧化物（NOx）和颗粒物，这是因为柴油燃烧的温度更高，氮和氧更容易结合形成氮氧化物，并且柴油燃料中的杂质也会产生颗粒物。
为了满足排放标准，柴油机通常会配备尾气处理系统，例如颗粒捕捉器和选择性催化还原（SCR）装置，以减少排放物的产生。
总结起来，柴油机的工作原理是通过将燃油喷入气缸中，并借助高压使其自燃，在燃烧过程中产生的能量推动活塞运动，完成工作循环。
柴油机的工作原理相对复杂，但由于其高效、经济和高扭矩的特点，仍然被广泛应用于汽车、重型机械和发电等领域。
柴油机的基础知识
柴油发动机基础知识
2、上、下止点
活塞顶面离 曲轴回转中心最 远处为上止点； 活塞顶面离曲轴 回转中心最近处 为下止点。在上、 下止点处，活塞 的运动速度为零。
图1-11
柴油发动机基础知识
3、活塞行程
上、下止点 间的距离S称为 活塞行程。曲轴 的回转半径R称 为曲轴半径。对 于气缸中心线通 过曲轴回转中心 的内燃机，其 S=2R。
图1-17
柴油发动机基础知识
第三节：柴油机的工作原理
柴油发动机基础知识
一、四冲程柴油机工作原理
• 四冲程柴油机是曲轴旋转两周（即转720度）完成 一个工作循环，它的工作过程可表述为：活塞下行时， 气缸内吸入新鲜空气，以提供燃料燃烧时所需的氧气。 然后活塞上行，对空气压缩，使之压力温度升到柴油 燃点以上，此时喷入气缸的柴油立即着火燃烧产生热 能，高温高压气体推动活塞下行而作功，并通过连杆 曲轴转换为机械能从飞轮输出。最后活塞上行将燃烧 后的废气排出气缸。这样周而复始重复进行上述过程 就形成柴油机连续旋转。因此，柴油机的实际工作过 程是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程组成 的。如果联系到活塞运动规律，可划分为：进气、压 缩、作功、排气四个冲程。
图1-12
柴油发动机基础知识
4、气缸工作容积
上、下止点间所 包容的气缸容积 称为气缸工作容 积。 一般用Vh表示：
式中： D－气缸直径 S－活塞行程 单位：mm
图1-13
柴油发动机基础知识
5、排量
多缸柴油机所有 气缸工作容积的总和 称为柴油机排量。多 缸柴油机各气缸工作 容积的总和，称为柴 油机排量。一般用VL 表示：VL＝Vh×i，式 中：Vh－气缸工作容 积；i － 气缸数目。
柴油发动机基础知识
柴油机工作原理(简单版)PPT课件
Compression ratio
14.05.2020
1 Va VcVs
VS
Vc . Vc
VC
14
ε 压缩比 (Compression ratio)
1.经济性： ε 经济性提高， ε﹥12 对经济性影响
柴油机动力装置 蒸0
螺旋桨
传.动轴系
5
功率： 70000KW L：25M H：13M B：7M
14.05.2020
.
6
14.05.2020
.
7
燃气轮机工作原理
❖ gas turbine engine
14.05.2020
.
8
蒸汽轮机工作原理
❖ Steam turbine engine
最近时的位置。 ❖ 5 冲程(Stroke)：又称行程。活塞在上、下止点间的运行距离。
它等于曲柄回转半径的两倍，即S＝2R。 ❖ 6 压缩室容积Vc：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之
间的气缸容积，又称燃烧室容积。 ❖ 7 气缸工作容积Vs：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：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸
D．存气容积
29期 1． 在内燃机中柴油机的本质特征是：
A ．用柴油做燃 B．外部混合 C．内部燃烧 30期 1.不同机型压缩比的大小,一般地说：
√D．压缩发火
A. 增压度越高,压缩比越大
B. 小型高速机的压缩比较低速机的小
√C. 现代新型低速柴油机的压缩比越来越大
D. 二冲程柴油机比四冲程机压缩比大
14.05.2020
柴油机基本知识
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。
MTU柴油发动机的结构与原理简介.
第一章 MTU柴油发动机的结构与原理简介第一节柴油机功率的标定柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的。
内燃机允许使用的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制,因此,需规定允许连续运转的最大功率,称为标定功率。
内燃机不能超过标定功率使用,否则会缩短其使用寿命,甚至可能造成事故。
柴油机的标定功率国家标准规定,在内燃机铭牌上的标定功率分为下列四类：(1)15分钟功率。
即内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率。
是短时间内可能超负荷运转和要求具有加速性能的标定功率,如汽车、摩托车等内燃机的标定功率。
(2)1小时功率。
即内燃机允许连续运转1小时的最大有效功率。
如轮式拖拉机、机车、船舶等内燃机的标定功率。
(3)12小时功率。
即内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率。
如电站机组、工程机械用的内燃机标定功率。
(4)持续功率。
即内燃机允许长时间连续运转的最大有效功率。
对于一台机组,柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。
根据规定,电站用柴油机的功率标定为12小时功率。
即柴油机在大气压力为101．325kPa,环境气温为20℃,相对湿度为50％标准工况下,柴油机以额定转速连续12小时正常运转时,达到的有效功率,用Ne表示。
一般进口柴油机,其功率分为主用功率和备用功率,两者功率之比为0．91：1,相当于我国12小时功率和1小时功率之分。
柴油机是内燃机的一种类型,是现代广泛应用的发动机之一。
它是将柴油喷射到汽缸内与空气混合燃烧得到热能转变为机械能的热力发动机。
目前,通信和其他国民经济部门的自备电站主要依靠它作动力带动同步交流发电机发电。
当市电停电时,依靠该机组发电,提供交流电源,保证通信设备或其他电器的用电。
本章就MTU 柴油发电机组柴油机的结构和原理分别进行简单的介绍。
第二节MTU柴油机的总体结构与型号命名规则柴油机是实现热能转变为机械能的动力设备,它由下述基本部分组成：总体结构1．首先欲得到热能,这就必须提供一定数量的燃料,送进燃烧室与空气充分混合燃烧产生热量,因此,必须有燃料系统。
柴油机的换向换向装置的基本原理换向方法和要求根椐
第二节柴油机的换向一、换向装置的基本原理、换向方法和要求根椐航行要求。
如果船舶要从前进变为后退（或相反），一般有两种方法：其一是改变螺旋桨的旋转方向（称为直接换向）；其二是保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角，使推力方向改变（称为变距桨换向）。
目前多数船舶使用前者来实现换向。
改变螺旋桨转向的方法，除少数间接传动推进装置采用倒顺车离合器外，一般都是直接改变柴油机的转向。
因此，要求船舶主柴油机应具有换向性能，即能按需要改变柴油机曲轴的旋转方向。
柴油机只有按照规定的进、排气和喷油正时及发火顺序工作，才能够以恒定的方向连续运转。
要使柴油机换向，首先应停车，然后将柴油机反向起动起来，最后喷油使柴油机按反转方向运转起来。
要满足反向起动和反向运转的要求，必须改变起动正时、喷油正时和进、排气正时，使之与正转时有相同的规律。
由于上述正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的换向问题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。
为改变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构称为换向机构。
换向时需改变其与曲轴相对位置的凸轮随机型不同而异。
四冲程柴油机则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、排气凸轮。
所以不同的机型采用不同的换向机构。
换向机构按凸轮数可分成两类：四冲程柴油机是双凸轮换向装置。
对换向机构的基本要求大体相同，主要有以下几点：1.应能准确、迅速地改变各种换向设备的正时关系，保证正、倒车正时相同。
2.换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机运转安全。
3.需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮“正时”机构相对于曲轴上、下止点位置发生变化。
二、双凸轮换向装置的换向原理和图1-8 双凸轮换向原理特点（一）换向原理双凸轮换向的特点是对需要换向的设备均设置正倒车两套凸轮。
正车时正车凸轮处于工作位置，倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置，使柴油机各缸的有关定时和发火次序符合倒车运转的需要。
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17
二台气缸尺寸与转速相同的柴油机，理论上二冲程机是四冲程机的两倍，
实际为1.6～1.8倍。
二冲程柴油机比四冲程机回转均匀，可使用较小的飞轮。 • 二冲程柴油机的换气机构较简单，便于维修保养。 缺点： • 二冲程换气质量差，重叠角大约为80～ 100，四冲程约为25～ 60；热效
率低。 二冲程机热负荷高，喷孔易阻塞。
k 1
1 k 1
k
1
式中： ε ——压缩比 λ ——压力升高比 ρ ——初期膨胀比 ｋ——工质绝热指数
2、柴油机实际循环
1工质的影响
工质的成分变化；工质比热的变化； 工质的高温分解；工质分子数的变化
5
2气缸壁的传热损失 3换气损失 4燃烧损失 5 泄漏损失
三、二冲程柴油机工作原理
12
三、二冲程柴油机工作原理
?什么叫做二冲程柴油机 若柴油机工作循环的五个过程是通过二个 行程（曲轴转360度）来实现，这种柴油机 叫做二冲程柴油机
13
1、换气—压缩行程 换气：d-h-a(0-1-2) 压缩：a-c(2-3) 喷油着火 2、膨胀—换气行程 膨胀：（c-z-b） 换气：（ b-f-d）
8
正时图的分析
？气阀提前开启和延迟关闭 的目的是什么？ 。为了将废气排出干净和增 加空气的吸入量。 ？气阀重叠角有什么好处 。适当的重叠角不仅不会使 废气倒灌，而且有助于的 废气的排出和新气的吸入。 ？对于高速机而言气阀重叠 角应小些还是大些.(思考) ？对于增压柴油机而言的气 阀重叠角应小些还是大些. (思考)
•
增压与非增压的比较
增压柴油机的特点
• 气阀重叠角加大-这是为了利用压力空气来 赶走残存在缸内的废气。加强“燃烧室扫 气”；同时降低燃烧家组件以及其它有关 机件的温度，提高柴油机的工作可靠性。 • 喷油提前角减小，因为增压后．燃油燃烧 滞燃期缩短。减小喷油提前角可防止柴油 机了作粗暴。
1
第二节 柴油机工作原理
一、柴油机理论循环和实际循环
二、四冲程柴油机工作原理 三、二冲程柴油机工作原理
四、 二冲程柴油机的换气形式
五、 柴油机的增压
一、柴油机理论循环和实际循环
1、柴油机理论循环
定容代柴油机循环）
继续膨胀循环
3
理论循环的热效率ηｔ
4
t 1
ｔｃ= 600 ～700 ℃
燃烧和膨胀行程 排气行程 ｐz=5～8MPa 230～260°CA ｔz=1400～1800 ℃
四种程柴油机的正时图
• 气阀正时： 进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻 • 气阀正时圆图： 用曲轴转角表示气阀正时的圆图 • 气阀重迭角： 在上止点前后进气阀和排气阀同时开启 着，对应于这段时间的曲轴转角
其他：
•
(1 s )Vs e 1 Vc
四冲程有几何压缩比表示压缩程度，二冲程用有效压缩比表示；
四、 二冲程柴油机的换气形式
气阀-气口式 直流扫气 (uniflow)
气口-气口式 横流扫气式
弯流扫气 (loop)
回流扫气式 半回流扫气式
气口-气口式二冲程柴油机
• • • • • •
14
三、二冲程柴油机工作原理
15
二冲程柴油机正时圆图
二冲程柴油机的特点
• 1. 2. 3. • 1. 2. 二冲程柴油机的优点 提高了柴油机的作功能力 改善了柴油机的动力性 简化了柴油机的结构 二冲程柴油机的缺点 换气质量差、热效率低 热负荷较高
二冲程与四冲程柴油机的比较
优点： • • • 二冲程柴油机的工作循环比四冲程机多一倍，热负荷高；
40~80 1 40~50 15~30 0~20
10
10~ 3 0 20~4 0
5 35~4 5 40~5
四冲程柴油机小结
11
1）经历“进气—压缩— 膨胀— 排气”四个行程，完成一个工作循环。 2）完成一个工作循环，气缸内完成了换气（排气+进气）、压缩、喷油、 燃烧、膨胀五个过程。 3）柴油机工作性能与各工作过程运行质量和起始、终止点关系密切。 4）四冲程柴油机完成一个工作循环，曲轴回转两转，即720˚；而完成一个 工作循环，进、排气阀和喷油泵只需动作一次，配气凸轮和喷油凸轮在 一个循环中只转一转（360˚曲轴转角）。曲轴与凸轮轴的转速比为2 ：1。 5）四个行程中，只有膨胀行程才对外作功，其余三个行程都要消耗功。 在单缸柴油机中，需有较大的飞轮来供给这三个行程所需的能量；而在 多缸柴油机中，则借助于其他气缸膨胀作功过程来供给，飞轮可小些。 6）柴油机由停车状态进入工作状态，必须借助外力驱动使其起动运转， 直至达到一定转速，使压缩终点压力和温度达到一定值后，喷入气缸的 燃油才能发火燃烧，柴油机才能自行运转。
6其他损失
15
6
二、 四冲程柴油机工作原理
2.1 什么叫做四冲程柴油机
若柴油机工作循环的五个过程是通过进气、压缩、 膨胀和排气四个行程（曲轴转720度）来实现，这种 柴油机叫做四冲程柴油机 。
进气
压缩
膨胀
排气
二、、四冲程柴油机工作原理
7
进气行程
220～２５０℃Ａ
压缩行程 140°～160℃Ａ
ｐｃ=3 ～6 MPa；
半回流式扫气系统
24
• 扫气口位于排气 口的下方及两侧。 • 介于回流与横流 这间的一种扫气 形式 • 各种弯流扫气中 效果最好的一种 型式
25
五、 柴油机的增压
• 用增加进气压力来提高功率的方法称为柴 油机的增压
26
柴油机的增压
二冲程柴油机增压的特点
27
二冲程废气涡轮增压柴油机增压空气是 供入扫气箱中，然后经扫气口进入气 缸。往往设有辅助压气机 (?) 柴油 机的增压多采用废气涡轮增压，即可 增加功率，又可提高经济性。
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两个连杆 两个曲轴 进气和排气能力大 高度大，成本高 结构复杂 燃烧室在气缸套中部， 热负荷高。
直流扫气
20
15
简单的横流扫气系统
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过后排气，充气效率低 结构简单，运转可靠
扫气口装有单向阀的横流扫气系统
有两排扫气口， 其中上排扫气 口安排单向阀
22
回流式扫气系统
23
排气口与扫气口布置在气缸同一侧，便于废气涡轮增压器 的安装。但气口宽度受到一定限制。在扫气口关闭后，也 存在漏气损失(FGEC)。