第一节 柴油机的结构特点
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
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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°。
柴油机内部结构介绍
燃烧室的主要作用是提供燃料和空气的混合物，并产
2
生高压气体，推动活塞运动
3
燃烧室的设计和质量直接影响着油机的性能和效率
4
第4部分
冷却系统
冷却系统
1
冷却系统是柴油机中必不可少的部分， 它由水泵、散热器、风扇等组成
冷却系统的主要作用是将柴油机运转 过程中产生的热量传递出去，以保持
柴油机的正常运转
2
杆、活塞、活塞销等组成
曲轴是柴油机中的核心部件， 它通过连杆将活塞的往复运动
转化为自身的旋转运动
连杆通过活塞销连接活塞和曲 轴，使活塞在气缸中往复运动
活塞销在连杆和活塞之间传递 力量，并保持活塞与连杆之间
的相对位置
2
第2部分
配气机构
配气机构
1 配气机构是柴油机中的重要组成部分， 它由气门、气门弹簧、气门座等组成
2 配气机构的主要作用是控制气缸的进气 和排气，从而保证柴油机的正常运转
3 气门是配气机构中的关键部件，它控制 着气缸的进气和排气
4 气门弹簧的作用是使气门自动关闭，气 门座则是气门与气缸盖之间的连接部件
3
第3部分
燃烧室
燃烧室
燃烧室是柴油机中最为重要的部分之一，它由气缸盖、
1
气缸套、活塞顶等组成
柴油机内部结构介绍
日期：20xx-xx-xx
2
-
目录
CONTENTS
1
曲柄连杆机构
2
配气机构
3
燃烧室
4
冷却系统
5
润滑系统
6
燃油供给系统
7
控制系统
柴油机内部结构介绍
柴油机是一种复杂的 机械设备，其内部结 构包括许多部件和系 统。下面是对柴油机
柴油机的结构特点燃烧室部件活塞气缸气缸盖
• 筒形活塞： 在筒形活塞中广泛采用的是在曲轴、连杆中钻 孔，滑油由主轴承经此孔道送至连杆小端，再 经过活塞销和活塞销座中的孔道送至活塞头冷 却空间，冷却后的滑油泄回曲轴箱
自由喷射式
蛇形管冷却
振荡式
三 活塞的组成和结构特点
十字头式活塞（cross-head piston): • 活塞头(piston head) • 活塞裙(piston shirt) • 活塞环(piston ring) • 活塞杆(piston rod) • 活塞冷却机构(piston cooling gear)
• ⑥环跳现象：通常随着活塞的往复运动， 活塞环也随之产生上下运动是正常的。但当 柴油机转速增高，或环的张力（弹力）不足 时，就容易因惯性作用而引起气环不应有的、 在环槽中的上下运动，密封环不再紧压在环 槽底面而是上行并悬浮在环槽中，这就是所 谓“环跳”（飘环）现象。
• ⑦泵油现象：装密封环后也带来了坏处，就 是密封环在不断的往复运动中会把气缸壁上 的润滑油不断地泵进燃烧室烧掉，使润滑油 耗量增加，活塞顶积炭。密封环的这种泵油 作用是由气环在缸壁上的刮油作用及气环在 环槽中的挤油作用而引起的，四冲程柴油机 在进、排气冲程中要产生泵油作用。
a:矩形环
b:梯形环
c:倒角环
d:内切槽 扭曲环 e:外切槽 扭曲环
内切槽环切槽朝上，外切槽环切槽朝下
图2-6 气环的断面形状
搭口形状
直搭口：结构简单、加工方便 斜搭口：结构简单、加工方便，气密性较好。 搭口一般为30-45°，45°较多。 重叠搭口：气密性好，但容易折断。 安装活塞环时搭口应错开并且相邻环搭口方 向要彼此相反，这样可减少漏气、防止划痕。
• 2）冷却式筒形活塞：使用冷却介质(如淡水、滑油) 对活塞顶内腔进行强制冷却 • • • • • 常用的冷却方式有四种。（冷却介质滑油） 自由喷射冷却 循环冷却 振荡冷却 喷射-振荡式冷却
柴油发动机结构原理
柴油机的工作原理简述
●压缩行程
活塞从下止点向 上运动，这时，进气 门和排气门均关闭， 吸入气缸内的空气受 到活塞的压缩，压力 提高，温度也随之升 高。
柴油机的工作原理简述
●做功行程
当活塞压缩到上止 点，喷油器向燃烧室喷 入雾状柴油，油雾与压 缩空气充分混合，形成 高温高压的燃气，并开 始自行着火燃烧，混合 汽膨胀做功，推动活塞 向下运动，从而推动曲 轴转动，对外输出功。
气门间隙的调整
气门间隙调整原则——气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙 即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。
气门间隙调整方法——两遍法 生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了 上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周，便可调整其余半 数气门。 首先确定一缸的压缩上止点：
摇臂、摇臂轴组件
摇臂是推杆和气门之间的传动件，它使推杆传来的力 改变方向后作用于气门尾端。 结构多样：整体式、分体式
四气门结构
• 对于双气门桥紧凑结构，喷油器的布置不同
四气门技术的优点
• 单个气门重量减轻，有利于气门有效运动 • 大幅度增加进、排气流通面积，进、排气效率更
高 • 喷油器中置，雾化更均匀，燃烧更充分 • 活塞承受机械负荷和热负荷的能力更强 • 排放降低、更加环保 • 动力强劲、更加省油 • 四气门技术可以有效的改善柴油机的油气混合完
强度和刚度 示意图 都较好，加
工复杂，拆 装不便，散 热不良。
散热良好、冷 却均匀、加工 容易。强度和 刚度不如• YC6112干式缸套结构，缸套内壁加工有 网纹。采用珩磨工艺加工成沟槽与小平台 均匀相间的交叉网纹表面。同时对珩磨网 纹的表面网纹角度、沟槽深度和数量、轮 廓图形的偏斜度、轮廓支承长度率以及表 面层的加工质量等有一定的要求。此种结 构能提高缸孔的耐磨性、可靠性、延长使 用寿命。
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
柴油机基础知识(共65张PPT)精选全文
ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc ＝1＋Ｖh／Ｖc
ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。 一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。 （七）工作循环
（八）四冲程和二冲程
第15页，共65页。
二、柴油机的工作原理
（一）四冲程柴油机的工作原理 １、进气过程：
活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。
进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循 环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～ 120KPa。
当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门 打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当 压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活 塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。
第2页，共65页。
第一章 内燃机车柴油机的基本知识
第一节 柴油机的主要特点 第二节 柴油机的基本知识 第三节 柴油机的分类、型号及转向
第3页，共65页。
第4页，共65页。
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第5页，共65页。
船用中速柴油机
低速柴油机
第6页，共65页。
第一节 柴油机的主要特点
一、概述
发动机：将一种能量转变为机械能的机器。 根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。
实现热能转化为机械能，工作行程。 Ｐz＝10000～14000KPa Ｔ＝1700～2100K
第19页，共65页。
４、排气过程
过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气， 排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
排气门早开晚关。 排气提前角θe，排气滞后角θe′。
柴油机工作原理与构造
柴油机概述一,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，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。
然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。
燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转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年研制成功可供实用的四冲程柴油机。
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喷射装置，逐渐替代了空气喷射。
3)二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。
4)二十世纪50年代，柴油机进入了专业化大量生产阶段。
特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。
三,分类柴油机种类繁多。
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和风冷柴油机。
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按燃烧室可分为直接喷射式、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喷射供油。
⑩按气缸排列方式可分为直列式和V形排列,水平对置排列,W型排列,星型排列等.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气量1820升单杠功率7780马力总功率108920 马力整机重1300吨最佳工况每小时耗油6400升柴油机基本理论1 无论结构简单还是复杂的柴油机，主要都是由下列机构和系统组成的:1、曲柄连杆机构（包括：气缸体、曲轴、连杆、活塞、缸套、缸盖等零部件）。
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1. 长行程和超长行程
S/D对二冲程柴油机的换气品质影响较大,在弯流扫 气的二冲程柴油机上, S/D过大则换气质量恶化, S/D较 小换气质量较好。 目前大型低速二冲程柴油机由于采用长行程或超长行 程(S/D达到4.65)，以改善燃油经济性，直流扫气已成 为唯一可选择的换气形式。
S/D增加，使柴油机高度、宽度、重量都增加。
S-MC-C活塞
钻 孔 冷 却
防磨环(Anti-polish Ring)
船用大端连杆
三、十字头式柴油机的结构特点
特点：活塞的高度一般较小，活塞杆与气缸中心线重合，活塞与 活塞杆相连，活塞杆下端通过十字头上的十字头销与连杆的小端相 连接。十字头的滑块在导板之间滑动。 活塞上下运动时的导向作用主要由十字头承担，侧推力产生在滑 块与导板之间。 活塞不起导向作用，与气缸套壁之间没有侧推力，它们之间间隙
较大，磨损较小，不易擦伤或卡死。
活塞杆只作垂直方向的直线运动，可以在气缸下部设一隔板，把 气缸和曲轴箱空间隔开-填料函，防止气缸中的燃烧产物污染润滑 油。 缺点：柴油机高度和重量增大，结构复杂。 目前大型低速二冲程柴油机都采用十字头式柴油机形式。
结构特点
①采用低置活塞环组，远离燃气区，使 燃烧产物不易漏入摩擦面，改善工作和润 滑条件，大大减轻磨损。 ②提高活塞顶岸高度，使气缸盖与气缸 套接合面降低，缸套热负荷降低，主要热 负荷由强度较高的钢制气缸盖承受。 ③采用短连杆结构，降低柴油机高度， 减轻柴油机重量。 ④轴承采用薄壁轴瓦结构，采用抗疲劳 能力高的高锡铝轴承合金材料。 ⑤曲轴设计上采用加大主轴颈和曲柄销 颈的方法，并减少轴颈长度，提高刚度。 S50MC-C型柴油机的行程/缸径比达到 了4.0，最高燃烧压力达到15MPa。
柴油机拆装检修时可对气缸单元进行整体拆装，便于维
护保养。
二、筒形柴油机的结构
现代筒形活塞式柴油机的主要结构特点是它的活塞通
过活塞销直接与连杆相连，将柴油机的机架和气缸体铸成
一体，采用倒挂主轴承结构。
此结构的 优点是结构简单、紧凑、轻便，发动机高
度小。
中高速机一般都采用此结构。
MAN B&W船用中速柴油机
1: 气缸盖
2：排气阀
2 1 3
3：气缸体和气缸套
4：填料函 5：十字头 6：连杆 7：曲轴、主轴承和推力轴承 8：机架和机座
4 5 6 8 7
1 2 3 4 5
十字头的构造 1-活塞杆； 3-十字头销； 4-滑块； 6-连杆杆身
2-连杆小端轴承盖；
5-连杆小端轴承座；
6பைடு நூலகம்
全支撑十字头组件 1-滑块；2-本体；3-十字头轴承
5.独立的气缸润滑系统 良好的气缸润滑是减少缸套和活塞环磨损的必要条 件。采用气缸注油量随负荷自动调整,精确控制注油定 时的电子注油系统。 6.曲轴上增设轴向减振器 柴油机的长行程化和单缸功率的增加使曲轴轴向刚 度变弱,容易产生轴向振动。因而现代超长行程柴油机 常在曲轴前端增设轴向减振器,以有效地消减曲轴的轴 向振动。 7.焊接结构 固定件(机座、机架和气缸体)普遍采用焊接结构代替 原铸造结构，可大大减轻整机重量，提高柴油机的强度。
结构特点
①机体用球墨铸铁铸造，采用 弹性底座，避免振动传到机外。 ②曲轴整体锻造，主轴承采用 倒挂式主轴承。 ③活塞为组合式活塞(铸钢活塞 头+铸铁活塞裙)，裙部设有润滑装 置，使摩擦损失降低到最小，活塞 装有两道压缩环和一道刮油环。 ④缸套上部加高加厚，强度和刚度 大，采用钻孔冷却，减轻热负荷。 ⑤缸套内部上端设有一个防磨环， 可除去活塞头部积炭，减少缸套磨损。 ⑥采用船用连杆大端，可方便拆装并 Wä rtsilä32型中速机 方便调整压缩比。
2. 采用气口-气阀直流扫气
在缸套下部设扫气口，在缸盖中央设置旋转式排气阀 及液压式气阀传动机构。 旋转式排气阀可使气阀启闭时产生微小的旋转运动， 保证气阀磨损均匀，提高阀的可靠性。 液压式气阀传动机构可大大降低排气阀的开关噪音， 减少阀的撞击磨损，提高使用寿命。
机械式气阀传动机构
液压式气阀传动机构
第二章 柴油机的结构及主要部件
柴油机主要部件指燃烧室
部件(活塞、气缸、气缸盖) 、
曲柄连杆机构(十字头、连杆、 曲轴和轴承) 、机架、机座和
贯穿螺栓等部件。
统计表明，船用柴油机主要部件发 生的故障占柴油机故障总数的90%左右， 其中燃烧室部件故障约占故障总数的
50%。
轮机管理人员若深入了解主要部件
8.采用定压增压 现代柴油机不断向高增压及超高增压方向发展，采 用定压涡轮增压代替脉冲增压系统，使得柴油机的排气 系统不断简化，维护管理也更加容易。
1-进气管；2-涡轮增压器；3排气总管；4-柴油机
等 压 增 压
19
1-进气管；2-涡轮增压器； 3-排气管；4-柴油机
20
筒形活塞柴油机模块化
目前筒形柴油机向模块化方向发展，把柴油机分为
前箱、后箱、机体(机架和气缸体铸成一整体)、气缸单
元、曲轴等几个模块，使柴油机维护管理更方便。
采用倒挂式主轴承结构，以轻便油底壳代替机座，
大大减轻柴油机重量。 将柴油机所有的冷却器、泵等作为插件拆入柴油机 前后箱中，与事先铸造在机体内的管路相连。 气缸单元：由气缸盖、气缸套、活塞和连杆组成。
调整
测量
塞 尺
8
3.燃烧室部件普遍采用钻孔冷却机构
现代超长行程柴油机燃烧室部件的热负荷和机械负
荷已达到相当高的程度，成为限制柴油机提高增压度的 主要因素。 为了合理解决这一技术难题，普遍采用了钻孔冷却
结构，这是一种最佳的“薄壁强背”结构形式。
4.采用全支撑连杆小端结构
现代十字头柴油机爆压已达15MPa，为提高十字头 轴承的可靠性，目前普遍采用全支撑式连杆小端结构， 并广泛使用高锡铝薄壁轴承。
的结构及工作原理，则可大大降低柴油
机故障的发生率。
一、现代柴油机的结构特点
船舶柴油机主要有筒形活塞式和十字头式两种 结构。 十字头式柴油机笨重、但可靠性好、寿命长，适 用于大功率、低转速，是二冲程柴油机的主要结构 形式。 筒形活塞式柴油机结构简单、紧凑、尺寸小、重 量轻，目前中高速强载柴油机普遍采用此结构。