柴油机的基本概念
第一章第1节 柴油机的工作原理
缺点：
汽油机：245~350g/KWh
1）振动及噪音较大；2）部件工作条件恶劣，燃烧室 部件承受较大热负荷和曲柄连杆机构承受较大的机 械负荷等缺点。
7
1.2柴油机的基本结构参数
压缩发火的往复式内燃 机
五个过程：进气、压缩、 燃烧、膨胀和排气。
四个行程：进气﹑压缩 ﹑燃烧和膨胀﹑排气行 程。
特点：活塞上下运动四 次，曲轴转两转，凸轮 轴转一转。
热负荷
二冲程柴油机较高(作功频繁),喷油嘴喷孔易因热
负荷过高而引起结炭堵塞。
各自优越性
提高功率方面，二冲程机优越；
换气质量方面，四冲程机优越。
42
1.增压的目的与定义
目的：提高柴油机的单缸功率。
定义：提高柴油机的进气压力，增加进气密度，从而达到 在同样的气缸容积中充进更多的空气量，以便喷入更多的燃 油，提高柴油机的平均指示压力和平均有效压力。
二冲程柴油机的工作过程包括第一行程(压 缩行程)、第二行程(膨胀冲程)和换气过程 (进、排气过程)。压缩行程指活塞从下止点上 行遮住排气口开始(图中点4)，当活塞到达上 止点时，压缩过程结束(图中的点C)。膨胀行 程是指从上止点燃油发火燃烧开始到活塞下行打 开排气口结束(图中的点1)，z点表示缸内的最 大爆发压力点，d2点表示工作循环的最高温度 点，在此过程中燃气膨胀推动活塞下移向外输出 有效功。换气过程是指从膨胀行程终止后开始， 随着活塞的移动，活塞依次打开排气口(点1) 、 打开扫气口(点2)、到达下止点(点0)、关闭扫气 口(点3)、关闭排气口(点4)，到压缩行程开 始前结束。废气排出气缸，新鲜空气进入气缸进 行清扫的过程，不占有单独的行程，因而又称为 “扫气过程”。
汽油机(点燃式)
燃气轮机 蒸汽轮机
柴油发动机构造与维修教学课件
contents
目录
• 柴油机概述 • 柴油机构造 • 柴油机维修工具与技术 • 柴油机常见故障与排除 • 柴油机维护与保养 • 柴油机案例分析
01
柴油机概述
柴油机的定义和分类
柴油机的定义
柴油机是一种内燃机，利用柴油 作为燃料，将柴油燃烧产生的热 能转化为机械能。
柴油机的分类
通畅。
冷却系统故障与排除
冷却液不足
冷却液不足会导致柴油机过热，影响其正常运转。应定期检查冷 却液液位，并及时添加。
冷却系统泄漏
冷却系统泄漏会导致冷却液流失和环境污染。应定期检查冷却系统 是否有泄漏现象，并及时修复。
散热器故障
散热器是冷却系统的重要组成部分，如果散热器出现故障，将影响 冷却效果。应定期清洗散热器，保持其通畅。
扳手
包括开口扳手、梅花扳手、套 筒扳手等，用于紧固和拆卸柴 油机零件。
锤子
用于敲打和矫正柴油机零件。
诊断工具
包括万用表、示波器、解码器 等，用于检测和识别柴油机故 障。
螺丝刀
用于拆卸和安装柴油机上的螺 丝。
钳子
包括尖嘴钳、老虎钳等，用于 夹持和固定柴油机零件。
柴油机维修的基本步骤
诊断
首先使用诊断工具对柴油 机进行故障诊断，确定故
案例二：柴油机冷却系统故障排除
总结词
冷却系统是保持柴油机正常运转的重要系统之一，故障排除需要检查冷却液、散热器、水泵等部件。
详细描述
柴油机冷却系统故障可能导致发动机过热，严重时可能损坏发动机。在排除故障时，需要检查冷却液 、散热器、水泵等部件，确保它们正常工作。如果发现部件损坏或堵塞，需要及时更换或清洗。同时 ，需要定期更换冷却液，保持冷却系统清洁。
第二章 船舶柴油机概述
第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。
第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。
热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。
柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。
柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。
柴油机如图1-1所示。
图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。
2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。
三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。
对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。
2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。
图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。
主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。
图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。
图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。
柴油机基本知识
WD615T4柴油机万有特性
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。 ----如果该曲线的形状在横向上较长，则表 示内燃机在负荷变化不大而转速变化较大 的情况下工作时，燃油消耗率变化较小。 ----如果曲线形状在纵向较长，则表示内燃 机在负荷变化较大而转速变化不大的情况 下工作时，油耗率变化较小。
以上指标是发动机在台架试验中测量考 核的指标，与用户的实际情况存在差异， 影响的因素也较复杂。
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。
WD615柴油机配气机构（一）
凸轮轴齿轮
喷油泵齿轮 中间齿轮 曲轴齿轮
机油泵齿轮
WD615柴油机配气机构（二）
凸轮轴
挺柱
挺杆
WD615柴油机配气机构（三）
排气门
进气门摇臂
排气门摇臂
进气门 挺柱 气门调解螺钉
（四）燃油供给系统 【功能】按照柴油机工作循环所规定的时 间及柴油机负荷情况，向柴油机气缸内 喷入适量的柴油。 【组成】柴油箱、低压油管、输油泵、滤 清器、高压油泵、高压油管及喷油器等 零部件。
动力性能指标是满足用户的配套需求。
经济性 能指标
有效热效率
燃油消耗率
机油消耗率
经济性能指标表征柴油机 的工作使用成本。
◇有效热效率：燃料燃烧所产生的热量转换成有 效功的百分数。 ◇燃油消耗率：柴油机单位时间、单位功率所消 耗的燃油量，单位为g/(kW·h)。 ◇机油消耗率：柴油机单位时间、单位功率所消 耗的机油量，单位为g/(kW·h)。
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。
第2讲四、二冲程工作原理
力和温度随之升高，到达压缩终点时， 压力增高到 3～6MPa，温度升至 600～ 700℃（柴油的自燃温度为270℃左右）， 通常压缩终点的气体压力和温度分别用 Pc和tc表示。 四冲程机压缩过程所占的总角度约为 140～160°CA。
第三冲程──燃烧和膨胀冲程 （combustion and expansion stroke）
1）横流换气（cross scavenging）
横流换气式二冲程柴油机的结构特点是
气缸盖上没有排气阀机构，进、排气都 是经过气缸下部的扫、排气口进行的。 扫、排气口相对地布置在气缸下部圆周 的两侧，排气口高于扫气口。
横 流 换 气
1）横流换气
这种换气型式结构简单，管理方便。但因
气体在气缸内流动路线长且需要转向，所 以换气质量较差；气缸下部扫排口侧受热 不均匀，容易变形；气口的相对且高低的 布置，造成换气时损失部分新鲜空气，并 对采用废气涡轮增压时使增压系统布置困 难。
工质比热的变化
工质的高温分解
工质分子数的变化
－－ 理论循环中工质是理想气体，而实际循环 中的工质是空气和燃烧产物的混合物 。
工质成分的变化 工 质 变 化
－－空气和燃气的比热都 随温度上升而增大，而多 原子气体(C02、H20、 SO2）的比热值又比双原 子气体（ 02、H2 、空气 ） 大，实际循环中，三原子 气体增加，再加上最高燃 烧温度很高，实际循环中 工质的比热必然随温度升 高而增大。这意味着在同 样的加热量下，实际循环 所引起的压力和温度的增 长要比理论循环时低得多， 其结果是实际循环的热效 率低，作功能力下降，工 质比热的变化对循环的热 效率影响显著。
四、二冲程柴油机与四冲程 柴油机的比较
柴油机 基本概念 发展历程
柴油机基本概念发展历程
柴油机是一种内燃机，以德国工程师鲁道夫·迪兹尔命名。
它的燃烧方式是先将空气压缩至很高的温度和压力，使其自燃发生爆炸，使活塞转动，驱动机器运转。
柴油机的发展历程可以追溯到19世纪初。
1826年，法国工程师永塞恩·香农利用压缩空气点燃煤气实现了内燃机的基本原理。
1876年，德国工程师尼古拉斯·奥托发明了四冲程汽油发动机，奠定了内燃机的基础。
1892年，鲁道夫·迪兹尔发明了柴油机，采用压缩点火式燃烧技术，燃油经高压喷射后在高温高压下爆炸，实现了内燃机的革命性改进。
20世纪初，随着柴油机的广泛应用，它的效率逐渐提高，噪音和排放也逐渐得到控制。
20世纪中叶以后，随着科技的不断进步，柴油机的效率、可靠性和环保性能更加出色，广泛用于汽车、船舶、发电机以及农业、采矿和建筑等领域。
同时，油价飙升、环保要求日益严格，柴油机的节能和减排技术也在不断创新发展，成为推动能源发展的关键技术之一。
柴油机基本知识
柴油机基础知识第一章柴油机基础知识第一节柴油机概述内燃机是一种复杂的能量转换机器。
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本构造，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：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、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；第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸内着火燃烧，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°。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Koukiepin
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[3]
练习题
柴油机是热机的一种，它是（ ）。
A．在气缸内进行一次能量转换的热机 B．在气缸内进行二次能量转换的点火式内燃机 C．在气缸内进行二次能量转换的往复式压缩发火的内燃机 D．在气缸内进行二次能量转换的回转式内燃机 答案：C
答案：C
Koukiepin
D．可燃混合气
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[4]
练习题
在内燃机中柴油机的本质特征是（ ）。 A．内部燃烧 B．压缩发火 C．使用柴油做燃料 D．用途不同 答案：B
柴油机与汽油机同属内燃机，它们在结构上的主要差异是（ ）。 A．燃烧工质不同 B．压缩比不同 C．燃烧室形状不同 D．供油系统不同 答案：D
[6]
练习题
作为船舶主推进装置，在功率相同情况下，重量最轻的是（ ）。 A．蒸汽机 B．蒸汽轮机 C．柴油机 D．燃气轮机 答案：D
在下列装置中，属于外燃机的是（ ）。 Ⅰ.锅炉 Ⅱ.空气压缩机 Ⅲ.蒸汽机 Ⅳ.煤气机 Ⅴ.蒸汽轮机 Ⅵ.电动机 A．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅵ B．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ C．Ⅲ＋Ⅴ D．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ＋Ⅵ 答案：C
内燃机是热机的一种，它是（ ）。
A．在气缸内燃烧并利用某中间工质对外做功的动力机械 B．在气缸内进行二次能量转换并利用某中间工质对外做功的动力机械 C．在气缸内燃烧并利用燃烧产物对外做功的动力机械 D．在气缸内燃烧并利用燃烧产物对外做功的往复式动力机械 答案：C
在柴油机中对外做功的工质是（ ）。
A．燃油 B．空气 C．燃烧产物
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[2]
3、柴油机
柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。工作时，空气在 气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自行着火燃烧，产生 高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，将热能转变为机 械功。
柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀作 功和排气等过程组成。这些过程可以由四冲程柴油机来实现， 也可由二冲程柴油机来实现。
内燃机是热机的一种，它是在气缸内燃烧并利用燃烧产物对外做功的动 力机械。如：柴油机 、汽油机 、燃气轮机等。
3、柴油机 柴油机是热机的一种，它是在气缸内进行二次能量转换的往复式压缩发
火的内燃机 ；在内燃机中柴油机的本质特征是压缩发火 ；柴油机与汽油机 同属内燃机，它们在结构上的主要差异是供油系统不同。
在下列装置中，属于内燃机的是（ ）。
Ⅰ.燃气轮机 Ⅱ.蒸汽轮机 Ⅲ.煤气机 Ⅳ.汽油机 Ⅴ.柴油机 Ⅵ.蒸汽机
A．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅲ ＋Ⅴ＋Ⅵ
答案：B
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[7]
二、柴油机的分类 P.4 P.251
在内燃机中柴油机的本质特征是（ ）。 A．用柴油做燃料 B．外部混合 C．内部燃烧 D．压缩发火 答案：D
柴油机与汽油机在工作原理上的最大区别在于（ ）。 A．燃料不同 B．用途不同 C．发火方式不同 D．内部燃烧 答案：C
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
筒状活塞式柴油机的活 塞直接与连杆连接，活塞往 复运动的导向作用和工作过 程中所产生的侧压【推】力 都是由活塞本身承担。
十字头式柴油机的活塞 是通过活塞杆和十字头与连 杆连接，活塞的导向作用和 侧压力由十字头滑块与导板 承担。
Koukiepin
主推进动力装置
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[1]
柴油机的基本概念
一、柴油机的定义 P.1 P.248
把热能转换成机械能的动力机械称为热机。 1、外燃机
外燃机是热机的一种，燃料的燃烧是在机器外部的锅炉进行，燃料燃烧 时放出的热量加热水，使水变成蒸汽，再将蒸汽引入蒸汽机内膨胀作功，推 动机器作功。如：蒸汽机 、蒸汽轮机等。 2、内燃机
在柴油机实际工作循环中缸内的工质是（ ）。 A．可燃混合气 B．燃气 C．空气 D．B＋C 答案：D
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[5]
练习题
根据柴油机的基本工作原理，下列哪一种定义最准确（ ）。 A．柴油机是一种往复式内燃机 B．柴油机是一种在气缸中进行二次能量转换的内燃机 C．柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机 D．柴油机是和种压缩发火的回转式内燃机 答案：C
1、按工作循环分类 有四冲程柴油机和二冲程柴油机。
2、按进气方式分类 有增压柴油机和非增压柴油机。P.357 题8
3、按曲轴转速及活塞平均速度分类 有高速、中速和低速柴油机。 高速柴油机：n>1000r/min（ νm≥9m/s ）；中速柴油机：n=300～
1000r/min（ νm=6～9m/s ）；低速柴油机：n<300r/min（νm<6m/s）。 4、按结构特点分类
[8]
二、柴油机的分类 P.4 P.251
6、按柴油机排气管的位置分类 有右或左单列柴油机。 由飞轮端向自由端看，排气管位于气缸中心线所在平面右侧的单列柴油机
称为右单列柴油机； 排气管位于气缸中心线所在平面左侧的单列柴油机称为左单列柴油机。
7、按柴油机的转向分类 由飞轮端（功率输出端）向自由端看，有顺时针方向和逆时针方向旋转的
有筒状活塞式和十字头式柴油机； 有直列式 （单列式 ）柴油机和V型（多列式）柴油机。 5、按行程缸径比s/D分类 有短行程柴油机：s/D≤2.5 ；长行程柴油机：2.5＜s/D≤3.0 ；超长行 程柴油机：s/D＞3.0 。
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
柴油机。前者称右旋柴油机，后者称左旋柴油机。
8、按柴油机可否逆转分类 曲轴仅能按同一方向旋转的柴油机称不可逆转柴油机；可由操纵机构改变
其曲轴转向的称可逆转柴油机。
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[9]
筒状活塞式和十字头式柴油机
筒状活塞和十字头式柴 油机的构造示意图。