柴油机结构、原理及发展简介
柴油机工作原理与构造
柴油机工作原理与构造柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油来产生动力。
相对于汽油机，柴油机的工作原理和构造有所不同。
柴油机的工作原理：柴油机利用高压和温度来点燃柴油并产生动力。
在柴油机中，燃烧室内的空气被压缩，使得空气的温度升高。
当柴油喷入燃烧室时，由于燃高温和高压的作用，柴油迅速氧化并燃烧。
这种燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，进而驱动发动机的工作。
柴油机的构造：柴油机主要由燃烧室、气门、活塞、连杆、曲轴和燃油供应系统等部分组成。
1.燃烧室：燃烧室是柴油机进行燃烧的空间。
它通常位于活塞的上部，与气缸形成密闭的空间。
燃烧室的形状和设计会影响燃烧过程的效率和排放。
2.气门：柴油机通过气门来控制空气和废气的进出。
在进气冲程时，进气门打开，使空气进入气缸；在排气冲程时，排气门打开，将废气排出。
3.活塞：活塞是柴油机内活动部件之一，位于气缸内。
活塞会随着气缸内压力的变化而上下运动，带动连杆和曲轴工作。
4.连杆：连杆将活塞的上下运动转换成曲轴的旋转运动。
它连接活塞和曲轴，通过连杆小头与活塞销连接，在曲轴衬套上的大头与曲轴销连接。
5.曲轴：曲轴是柴油机的主要动力输出部分。
它通过连杆的连接，将活塞产生的线性运动转换成旋转运动。
曲轴上的曲轴箱通过凸轮和连杆分别驱动活塞运动和气门开闭。
6.燃油供应系统：燃油供应系统的主要功能是将柴油喷入燃烧室。
它包括燃油箱、燃油过滤器、燃油泵、喷油嘴等部分。
燃油泵将柴油加压后喷入喷油嘴，喷油嘴将高压柴油雾化成微小颗粒并喷入燃烧室。
柴油机的工作原理和构造相对较复杂，但其燃油效率和扭矩输出较高，适合用于大型车辆和工业机械。
通过不断的技术改进和优化设计，柴油机在环境污染和燃油消耗方面也在不断改善。
柴油机的物理知识点总结
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。
柴油机工作原理及结构
柴油机工作原理及结构柴油机是一种利用柴油作为燃料的内燃机，具有高效、经济、耐用等特点，在工业和农业领域中广泛应用。
柴油机的工作原理及结构可以总结为以下几个方面。
1.工作原理柴油机采用压燃式燃烧，即通过在气缸内放入高压燃油、高温空气和压缩空气，使燃油在高压下燃烧形成高温高压的气体推动活塞做功。
具体过程如下：（1）进气过程：活塞在下行过程中，气缸上部的进气门打开，使活塞通过吸气工作行程吸入新鲜空气。
（2）压缩过程：活塞在上行过程中，进气门关闭，将气缸内的空气压缩，增加压力和温度。
（3）燃烧过程：活塞接近行程上限时，柴油喷油器喷射燃油进入气缸，燃油与高温高压的压缩空气混合，在压力下燃烧产生高温高压的气体。
（4）工作过程：燃烧产生的高温高压气体将活塞推向下行行程，传递动力给曲轴。
同时，曲轴带动连杆，使输出轴旋转，从而传递动力。
2.结构组成柴油机的主要结构组成包括缸体、活塞、连杆、曲轴、气门机构、喷油器等几个关键部位。
（1）缸体：柴油机的气缸由铸铁或铝合金制成，用于容纳活塞和产生燃气压力。
（2）活塞：活塞是柴油机中的可动部件，具有套筒、活塞环等组成，能够和气缸形成密封空间，使燃气能够向活塞施加压力。
（3）连杆：连杆用于连接活塞和曲轴，在活塞的上下运动中将线性运动转化为旋转运动，输出动力给曲轴。
（4）曲轴：曲轴是柴油机的主要输出部件，由多个曲柄连杆构成，能够将活塞运动的直线运动转化为可旋转的运动。
（5）气门机构：柴油机的气门机构控制气门的开闭，包括进气门和排气门，通过准确控制气门的开启和关闭时间，保证燃气进出气缸的顺序和时间，以实现正常的工作循环。
（6）喷油器：喷油器是柴油机中的一个重要部件，用于将燃油喷射到气缸中形成高压燃烧气体。
喷油器通过锥型喷嘴和喷孔等构造，以及精确控制的燃油供给系统，可实现高压细密的燃油喷射。
柴油机的工作原理和结构使其能够高效地将燃油转化为机械能，在各个应用领域中广泛使用。
随着技术的发展，柴油机的功率、效率和环保性能也不断提升，为工农业生产和交通运输提供了可靠的动力支持。
柴油机工作原理及构造
柴油机概括一, 定义:柴油机是用柴油作燃料的内燃机。
柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。
柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而遇到较高程度的压缩，达到 500～700℃的高温。
而后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混淆形成可燃混淆气，自动着火焚烧。
焚烧中开释的能量作用在活塞顶面上，推进活塞并经过连杆和曲轴变换为旋转的机械功二:历史法国出生的德裔工程师鲁道夫, 狄塞尔，在 1897 年研制成功可供适用的四冲程柴油机。
1)1905 年制成第一台船用二冲程柴油机。
2)1922 年，德国的博世发明机械发射装置，渐渐代替了空气发射。
3)二十世纪 20 年月后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。
4)二十世纪 50 年月，柴油机进入了专业化大批生产阶段。
特别是在采纳了废气涡轮增压技术此后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。
三, 分类柴油机种类众多。
1!按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。
②按冷却方式可分为水冷微风冷柴油机。
③按进气方式可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。
④按转速可分为高速 ( 大于 1000 转／分 ) 、中速（ 300～1000 转／分）和低速（小于300 转／分）柴油机。
⑤按焚烧室可分为直接发射式、涡流室式和预燃室式柴油机。
⑥按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。
⑦按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。
⑧按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、车用柴油机、农业机械用柴油机、工程机械用柴油机、发电用柴油机、固定动力用柴油机。
⑨按供油方式可分为机械高压油泵供油和高压共轨电子控制发射供油。
⑩按气缸摆列方式可分为直列式和V形摆列 , 水平对置摆列 ,W 型摆列 , 星型摆列等 .11 按功率大少可分为小型（200）中型（200-1000）大型（1000-3000）特大（3000以上）四 , 世界最大柴油机瓦锡兰苏尔寿 Wartsila-sulzer 14RT-flex96-C配4台ABB TPL85增压器两冲程 4 涡轮增压 14 缸柴油共轨电喷发动机单缸排肚量1820升单杠功率7780马力总功率108920马力整机重 1300 吨最正确工况每小时耗油6400升柴油机基本理论1不论结构简单仍是复杂的柴油机，主要都是由以下机构和系统构成的:1、曲柄连杆机构（包含：气缸体、曲轴、连杆、活塞、缸套、缸盖等零零件）。
柴油机的结构和原理
柴油机的结构和原理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。
它是将柴油喷射到气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。
一．柴油机的总体结构1．首先欲得到热能，这就必须提供一定数量的燃料，送进燃烧室与空气混合燃烧产生热量，因此，必须有燃料系统。
它包括柴油箱，输油泵，滤油器，高压喷油泵和喷油嘴等零配件。
2．为了将得到的热能转变为机械能，需要通过曲轴连杆机构来完成。
此机构主要由汽缸体，曲轴箱，汽缸盖，活塞，活塞销，连杆，曲轴和飞轮等零件构成。
当燃料在燃烧室内着火燃烧时，由于燃气的膨胀作用在活塞顶部产生压力，推动活塞作直线的往复运动，借助连杆转变曲轴旋转力矩，使曲轴带动工作机械（负荷）作功。
3．对于一台设备要连续实现热能转变为机械能，还必须配备一套配气机构来保证定期吸入新鲜空气，排出燃烧后的废气。
此机构由进气门，排气门，凸轮轴及驱动零件等组成。
4．为了减少柴油机的摩擦损失，保证各零配件的正常温度，柴油机必须有润滑系统和冷却系统。
润滑系统应由机油泵，机油滤清器和润滑油道组成。
冷却系统应由水泵，散热器，节温器，风扇和水套等部件组成。
5．为了使柴油机能迅速启动，还需配置启动装置，对柴油机启动进行控制。
启动装置采用电动马达启动。
二．柴油机的工作原理在热力过程中，只有在膨胀过程才具有做功能力，而我们要求发动机能连续不断地产生机械功，就必须反复进行膨胀。
因此，必须设法重新恢复到初始状态，然后，再进行膨胀。
因此，柴油机必须经过进气，压缩，膨胀，排气四个热力过程之后，才能恢复到起始状态，使柴油机连续地产生机械功，故上述四个热力过程称为一个工作循环。
1. 进气冲程进气冲程的目的是吸入新鲜空气，为燃料燃烧作好准备。
2.压缩冲程压缩冲程的目的是提高气缸内空气的压力和温度，为燃料燃烧创造条件。
3．膨胀（作功）冲程就是喷油器将柴油喷入气缸，与空气混合成可燃混合气，并立即自燃，在高温，高压气体的推力作用下，活塞运动并带动曲轴旋转而作功。
柴油发电机的工作原理及构造
组成部分
描述
Байду номын сангаас柴油机
- 汽缸：由汽缸盖、汽缸体、曲轴箱等组成，是柴油机的主体和骨架。- 曲轴连杆机构：包括活塞、连杆、曲轴和飞轮等，将燃料燃烧产生的热能转化为机械能。- 配气机构：由进气门、排气门、凸轮轴等部件组成，保证进气充分、排气干净。- 供油系统：负责将燃油输送到喷油器中。- 润滑系统：通过机油在柴油机内部形成油膜，减少摩擦和磨损。- 冷却系统：通常采用水循环方式，对高温部件进行冷却。
发电机
- 通常为三相交流无刷同步发电机，与柴油机刚性连接。- 利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
控制屏（箱）
- 配电及控制系统，用于监测和控制柴油发电机的运行状态。- 可实现手动或自动控制，具有多种保护和报警功能。
散热水箱
- 实现对流经机体后的高温冷却水进行降温的部件。
联轴器
- 连接柴油机和发电机的部件，确保两者同步旋转。
日用油箱
- 存储供柴油机使用的燃油。
消声器
- 降低柴油发电机运行时产生的噪音。
公共底座
- 为柴油发电机组提供支撑和稳定作用，通常装有减震装置以减少震动。
柴油机原理及结构介绍
1.1 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42º 20’曲轴转角时开启，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内，当活塞运动到下止点后 42º 20’曲轴转角时，进气门关闭。 1.2 压缩冲程：当气门完全关闭时，活塞继续上行，压缩过程 开始，随着活塞上行，气缸内的空气不断被压缩，其压力和温度 不断升高，为柴油自燃创造了必要的条件。当活塞到达上止点前 21º 时，柴油以雾状喷入燃烧室，与气缸内的高压高温的空气混合 。 1.3 燃烧膨胀冲程：当喷入气缸内的柴油与高温高压空气混合后 迅速燃烧，开始了燃烧过程，燃烧压力急骤上升，燃气最高温度 可达1500℃。燃烧分四个阶段。 1.4 排气冲程：当活塞到达下止点前42º 20’曲轴转角，排气门开启 ，开始了排气过程，这时气缸内经过膨胀做功的燃气开始排出， 活塞经过下止点继续上行，直到活塞再次达到上止点后42º 20’曲轴 转角，排气门完全关闭为止。
a 柴油机部分工况负载能力高。与同等强化程度的定压增压柴油机 比部分工况功率提高10-15%。 b 柴油机部分工况排温低。由于部分工况扫气压比高，平均在1.11.2，进、排气压差大，柴油机扫气彻底。而定压柴油机部分工况扫气 压比接近1，甚至低于1。柴油机部分工况排温高，往往在750-850r/min 时的排温要高于标定工况。 c 柴油机部分工况燃油消耗率低。因部分工况压气机效率高，压比 、爆发压力均比定压增压柴油机高。燃油消耗率平均低5-7g/k.wh。 d 部分工况增压器跟随性好。由于脉冲增压不但能利用等压能量， 还能有效利用脉冲能量。在设计合理的情况下，脉冲能量中有40-50%可 以得到利用。所以增压器工作能力大，这在部分工况尤为突出。因此， 在同等增压器转子惯量的条件下，柴油机变工况时，脉冲增压，增压器 转子获得的能量多，过渡时间相对较短。
柴油机的构造和工作原理
柴油机的构造和工作原理
柴油机的构造和工作原理
1、内燃机的概念：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机。
2、内燃机的类型：分为汽油机和柴油机。
3、内燃机的特点：让燃料在汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。
4、冲程的概念：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
5、柴油机的工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。
四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周。
四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
6、柴油机的构造：汽缸顶部有喷油嘴，燃料是柴油。
7、柴油机的点火方式：只吸入空气，压缩冲程结束时，喷油嘴向汽缸内喷出的雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气便立刻燃烧，称为压燃式。
8、柴油机的效率：较高，一般为30%~45%。
9、柴油机的应用：主要用于载重汽车、火车、轮船等。
1。
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1 2020/4/26
前言
热机是将燃料中的化学能转变为机械功 的热力发动机。区别于外燃机，内燃机是燃 料在机器内部燃烧而将能量释放做功的，它的 工质在燃烧前是燃油与空气的混合气，在燃 烧后则是燃烧产物。由于内燃机的热效率高 （是当今热效率最高的热力发动机）且结构 简单、比质量轻、移动方便，因而被广泛应 用于交通运输、农业机械、工程机械和发电 时作为动力。
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四、二冲程内燃机的换气
1.自由排气阶段 2.扫气与强制排气阶段 3.过后排气或过后充气阶段
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内燃机混合气的形成和燃烧
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一、内燃机缸内的气体流动
1.涡流 在进气过程中形成的，绕气缸轴线有组织的 气流运动，称为进气涡流。在柴油机上，主 要用于增强喷油油束与空气的混合，提高燃 油空气混合速率，有助于柴油机的快速燃烧。
本讲座将就内燃机（主要是柴油机）的结 构、原理及发展方向进行介绍。
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内燃机分类
按所用燃料分：汽油机、柴油机、天然气发动 机、液化石油气发动机、酒精发动机、双燃料 发动机、灵活燃料发动机 按缸内着火方式分：压燃式、点燃式 按冲程数分：四冲程、二冲程 按活塞运动方式分 ：往复活塞式、旋转活塞式 按气缸冷却方式分：液体冷却、空气冷却 按气缸数目分：单缸、多缸（2，3，4，5,…) 按转速分：低速（<300r/min)、中速
1.等容加热循环 2.等压加热循环 3.混合加热循环
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二、内燃机的实际循环
内燃机的实际循环与理论循环相比，
存在着许多不可逆损失，往往达不到理论
循环的热效率和循环平均压力值，两者之
间的差异和损失主要有：
1.
工质不同带来的影响
2.
换气损失
3.
传热损失
4.
燃烧损失
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（300~1000r/min) 高速（>1000r/min)
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按增压程度分：非增压（自然吸气） 低增压（πb<1.8) 中增压（πb：1.8~2.5) 高增压（πb：2.5~3.6) 超高增压（πb>3.6)
按气缸排列分：立式、卧式、直列式、V形、W 形、对置气缸或对置活塞式、H形、王字形、X 形、星形 按混合气准备方式分：化油器式、进气管或进 气道喷射、缸内直接喷射、分层充量 按燃烧室设计分：开式燃烧室（如浴盆形、楔 形、半圆形、碗形、ω形等）、分隔式燃烧室 （如涡流室，预燃室等）
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9 2020/4/26
10 2020/4/26
内燃机的工作指标
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一、指示性能指标
1. 指示功和平均指示压力 2. 指示功率 3. 指示热效率和指示燃油消耗率
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二、有效性能指标
1. 机械效率和有效功率 2. 平均有效压力、有效功率和升功率 3. 有效热效率和有效燃油消耗率
提高充量系数的措施有： （一）降低进气系统的流动阻力
1.降低进气门处的流动损失 （1）加大进气门直径 （2）增加进气门数目 （3）合理设计进气道及气门的结构
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2.采用可变进气系统技术 （1）可变凸轮机构 （2）可变气门定时 3.减少进气管和空气滤清器的阻力 （二）降低排气系统的流动阻力 （三）减少对进气充量的加热
进气涡流产生方法有： 1) 采用带导气屏的进气门 2) 切向气道 3) 螺旋气道
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2.挤流 在压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气缸 盖彼此靠近时所产生的径向或横向气流运动称 为挤流。挤流在汽油机上得到广泛应用。 3.滚流 在进气过程中形成的，绕垂直于气缸轴线的有 组织的空气旋流，称为滚流或横轴涡流。滚流 较适于在四气门汽油机上使用，在缸内直喷汽 油机上具有十分重要的地位。 4.湍流 在气缸中形成的无规则的气流运动称为湍流。 湍流在汽油机上主要用于提高火焰传播速度， 在柴油机上组织适当的湍流可以改善燃油与空 气的混合。
内燃机的充量更换
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一、四冲程内燃机的换气过程
1.自由排气阶段 2.强制排气阶段 3.进气过程 4.气门叠开和燃烧室扫气过程
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二、换气损失
1.排气损失 2.进气损失 3.泵气损失
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三、提高充量系数的措施
衡量内燃机充气性能的一个重要指标是充 量系数，定义为：内燃机每循环实际进入气缸 的新鲜充量与以进气管内状态充满气缸的工作 容积的理论充量之比。
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经过超过一个世纪的发展之后，内燃机的 发展远远没有达到其顶点，在动力性、经济性 以及排污控制方面还在不断改进。新材料的出 现导致内燃机可以进一步减轻质量、降低成本 和热损失，新型的综合了汽油机和柴油机的特 点，可以使用多种燃料的分层充量发动机会有 很好的应用前景。这些都对内燃机工作者提出 了新的挑战。
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按进排气门、凸轮轴设计和布置分：二气门、 四气门（或多气门）、顶置或侧置气门、顶置 或侧置凸轮轴 按用途分：农用、船用、汽车用、工程机械用、 拖拉机用、发电用、内燃机车用
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内燃机结构
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一、内燃机总体构造
1. 机体与气缸盖 2. 曲柄连杆机构 3. 供给系（包括燃油供给系，进排气系统） 4. 配气机构 5. 点火系（汽油机、煤气机特有） 6. 冷却系 7. 润滑系 8. 起动装置
四、提高内燃机动力性能与经济 性能的途径
1.采用增压技术 2.合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit 3.改善换气过程，提高气缸的充量系数φc 4.提高发动机的转速 5.提高内燃机的机械效率 6.采用二冲程提高升功率
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内燃机的工作循环
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一、内燃机的理论循环
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三、机械损失与机械效率
1.机械损失的组成部分
活塞与活塞环的摩擦损失 轴承与气门机构的摩擦损失 驱动附属机构的功率消耗 流体摩擦损失 驱动扫气泵及增压器的损失
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2. 机械损失的测定
1) 示功图法 2) 倒拖法 3) 灭缸法 4) 油耗线法
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