01柴油发动机 - 基础知识
柴油机基本知识
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。
柴油机基本知识PPT课件
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四、四冲程柴油机基本工作原理
柴油机一个工作循环由四个工 作冲程组成，即： ◇进气冲程 ◇压缩冲程 ◇做功冲程 ◇排气冲程 柴油机的连续运转是由无限个 工作循环构成。
在柴油机四个工作冲程中，只有燃烧做功冲程 对外做功，其他三个冲程消耗能量。
气缸总 容积Va
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◇活塞位于上死点时其顶部与气缸盖底部 之间的气缸容积称作压缩容积；
◇活塞从上死点移到下死点所扫过的容积 称作工作容积；
◇活塞位于下死点时其顶部与气缸盖底部 之间的气缸容积称作气缸总容积；
◇所有气缸的工作容积之和称为柴油机的
排量。
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气缸压缩容积、工作容积、气缸总容积和总 排量之间的关系：
= + 气缸总容积Va
压缩容积Vc
工作容积Vs
柴油机排量Va = 气缸数 × 工作容积Vs L
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二、柴油机分类
◇按冲程数分：有四冲程和二冲程。 四冲程：曲轴旋转两周完成一个工作循环 。 二冲程：曲轴旋转一周完成一个工作循环 。
◇按气缸排列方式分：有直列式、V型、W型 和星型排列等。
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◇从万有特性上，可以清晰地了解到内 燃机在各种工况下的性能，很容易找出 最经济的负荷和转速。
◇在万有特性图上，最内层的等燃油消 耗率相当于内燃机运转的最经济区域， 等值曲线越向外，经济性越差。
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WD615T4柴油机万有特性
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等燃油消耗率曲线的形状与位置对 内燃机的实际使用经济性能有重要的影 响。
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柴油机的基础知识
柴油发动机基础知识
1）进气冲程
•
第一冲程——进气，它的任务
是使气缸内充满新鲜空气。当进气
冲程开始时，活塞位于上止点，气
缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上
止点向下止点移动，同时，利用与
曲轴相联的传动机构使进气门打开。
随着活塞的向下运动，气缸内
活塞上面的容积逐渐增大：造成气
缸内的空气压力低于进气管内的压
• 1把电控汽油机喷射技术引用回柴油机，从而让 柴油机的发展和使用进入了一个新纪元。
柴油发动机基础知识
目录：
第一节：柴油机的基本概念 第二节：柴油机的基本术语 第三节：柴油机的工作原理 第四节：柴油机的基本参数 第五节：柴油机的结构 第六节：柴油机新技术
图1-19
柴油发动机基础知识
3）作功冲程
•
第三冲程——燃烧膨胀。当第二
冲程即将结束时喷油器向气缸内喷入
雾化的燃油，在这个冲程开始时，大
部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。
燃烧时放出大量的热量，因此气体的
压力和温度便急剧升高，活塞在高温
高压气体作用下向下运动，并通过连
秆使曲轴转动，对外作功。所以这一
冲程又叫作功或工作冲程。
柴油发动机基础知识
柴油机简史 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注 于开发高效率的内燃机。当时尼古拉斯·奥 托发明的点火式内燃机已较成熟，但那时奥 托发动机的燃料是煤气，储存、携带均不方 便，效率也受到影响。１９世纪末，石油产 品在欧洲极罕见，于是狄塞尔决定选用植物 油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是 花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法 套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉 灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的 高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动 机循环便被称为狄塞尔循环。
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柴油发电机基础知识柴油机概述内燃机是一种殳杂的能量转换机器。
随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。
往复活塞式内燃机的基木构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。
以柴油作燃料，当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。
我国现生产柴油机的功率覆盖面为 2.2—47280KW,柴油机的气缸直径65—900mm,转速5.6—4400r/min。
特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。
第二节柴油机分类按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单任柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、宜列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式分类:自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；第二节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴汕和空气送入气缸，柴汕在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。
四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成；进气过程：活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0。
转到180°（活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0。
）。
在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。
压缩过程:活塞由下止点移动到上止点,即曲柄由180°转到360°o在这个冲程中,气缸内的气体被压缩；燃烧膨胀过程（工作过程）：活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360。
转到540。
在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。
排气过程：活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。
第二讲 柴油发动机基础知识
分布式能源解决方案专家
第二讲 柴油发动机基础知识
电启动系统
电启动系统
电启动系统
考勤管理
祝大家工作愉快！
葛洲坝能源重工有限公司
柴油发动机基本组成 1 机体组件+曲柄连杆机构 — 机体组件：是油机的骨架，包括汽缸体-曲 柄箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫、油底壳等 — 曲柄连杆机构：将热能→机械能，包括： 活塞组 + 连杆组 — 曲轴飞轮组：驱动辅助系统 2 配气系统与进排气系统 按照工作循环和点火顺序，定时启闭各汽缸的进排 气门，确保进气多，排气充分
柴油发动机基本组成
3 供油系统：定时、定量、定压喷油 调速器：根据柴油机负载情况，自动调节供 油量，以保持油机转速稳定 4 冷却系统：冷却活塞、汽缸、汽缸盖、气门等 水冷80-85℃/风冷150-180℃ 5 润滑系统：减磨、冷却、清洁、密封、防锈 6 启动与电气系统：人工/电动机/汽油机/压缩 空气启动 7 柴油机增压系统：提高进气压力→提高功率
发动机机体
曲轴连杆机构
活塞总成与连杆总成
气缸盖与配气机构
润滑油系统
润滑油系统
燃油系统
燃油系统
燃油系统
进、排气系统
冷却系统
冷却系统
节温阀作用
1、常温下石蜡呈固态，水温低于349k（76℃）时，主阀门完 全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的水经旁通管直接进 入水泵，故称为小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动， 不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。 2、当发动机水温达349k（76℃）以上时，石蜡逐渐变成液态， 体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生 向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体 产生当发动机水温升高到359k（86℃），主阀门完 全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循 环。由于此时冷却水流动线路长，流量大，冷却强度强。
柴油发电机组基础知识-发动机
燃油泵
将燃油从油箱抽取并供应给喷油 器。
燃油过滤器
过滤燃油中的杂质。
柴油发动机冷却系统
水箱散热器
通过循环冷却剂将热量带走。
温控阀
控制循环冷却剂流动以保持恰当 的工作温度。
水泵
推动冷却剂的流动。
柴油发动机的维护和保养
1
定期更换机油和滤清器
保持润滑系统的良好工作。
2
清洁燃油喷嘴
防止堵塞和喷射不均匀。
柴油发电机组基础知识发动机
内燃机的工作原理、柴油发动机的分类、柴油发动机的基本构造、柴油发动 机的工作循环、柴油发动机燃油系统、柴油发动机冷却系统、柴油发动机的 维护和保养。
内燃机的工作原理
燃油和空气在气缸内混合并燃烧产生高温高压气体，驱动活塞下行，将化学 能转化为机械能，推动发动机的运转。
柴油发动机的分类
提供新鲜空气供混合燃烧。
柴油发动机的工作循环
1
压缩行程
2
活塞上行，将空气压缩到高压和高温。
3
排气行程
4
活塞上行，废气通过排气门排出气缸。
吸气行程
活塞下行，气缸内产生负压，进气门打 开吸入空气。
爆发行程
燃油喷入气缸，与高温高压空气混合并 燃烧，推动活塞下行。
柴油发动机燃油系统
喷油器
将燃油喷射到气缸内。ຫໍສະໝຸດ 3检查和调整气门间隙
确保气门的正常运转。
1 根据气缸数
单缸、多缸、对称缸等。
3 根据是否使用增压器
自然吸气、涡轮增压。
2 根据冷却方式
水冷、风冷。
4 根据应用领域
车用发动机、工程机械发动机、船舶发动机 等。
柴油发动机的基本构造
缸体和缸盖
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。