1、柴油发动机结构及示功图 弘深土建：王文彬 柴油机是内燃机的一种，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，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。内容柴油机的基本构成两两大机构构l 曲柄连杆机构l 配气机构 五大系统五大系统l燃料供给系统燃料供给系统l冷却系统冷却系统l润滑系统润滑系统l进排气系统进排气系统l起动系统起动系统骨架骨架l 机体机体l 气缸套气缸套l 曲轴箱曲轴箱l 气缸盖气缸盖l 油底壳油底壳 一、柴油机外壳空滤增压器机滤水滤启动电机充电机缸盖输油泵柴滤ECU油底壳排烟出口散热器风扇废气管预热装置一、柴油
2、机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成1一、柴油机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成2一、柴油机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成3一、柴油机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成4活塞活塞环连杆泵喷嘴一、柴油机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成5飞轮活塞活塞环连杆曲轴凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮一、柴油机外壳一一机机体体作作功功系系统统组成6二、燃油系统喷油器 油水分离器手摇泵高压油泵滤清器油 箱燃油系统的构成和油路走向燃油系统的构成和油路走向二、燃油系统二二燃燃油油系系统统组成1二、燃油系统调调速器的功用与类与类型：功用：柴油发电发电机组组工作时时，其负载负载是变变化
3、的，这这就要求发电发电机组组输输出的功率也要有相应应的增加或减减少。此外，供电电的频频率是要求稳稳定，这这就需要柴油机工作时时的转转速保持稳稳定。因此一般柴油机都装有调调速器。类类型：调调速器按其工作原理可分为为：离心式、气动气动式、液压压式。常见见的是离心式。二、燃油系统二二燃燃油油系系统统喷油泵二、燃油系统二二燃燃油油系系统统喷油器二、燃油系统喷喷油器结构结构 喷喷油器工作原理 三、冷却系统三三冷冷却却系系统统示意图冷却水中冷管路图四、润滑系统三三润润滑滑系系统统示意图润滑系统演示图组成：由机油组成：由机油泵、机油滤清泵、机油滤清器、机油冷却器、机油冷却器、油底壳、器、油底壳、机油集滤器、
4、机油集滤器、润滑油道和一润滑油道和一些阀门等组成些阀门等组成五、进排气系统三三进进排排气气系系统统示意图进气增压系统进气中冷器三三进进排排气气系系统统凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴配气机构一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。六、起动系统24V电瓶电瓶起动起动开关开关飞轮齿圈飞轮齿圈驱动齿轮驱动齿轮起动机起动机起动机结构内容柴油机的基本术语柴油机的基本术语l 上、下止点上、下止点l 缸径缸径l 行程行程l 工作容积工作容积l排量排量l燃烧室容积燃烧室容积l压缩比压缩比柴油机工作原理燃料与空气混合后在机器
5、内部燃烧而产生热能，然后再燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。转变为机械能。压缩进气排气做功二、工作原理工作循环工作循环吸入的是纯空气气体压力:3.5-4.5MPA气体温度：750-1000k汽油机：压力：0.6-1.2MPA温度：600-700K压缩比：11.4压缩比：16-22燃油10MPA喷入，燃烧温度提升到：6-9MPA,温度：2000-2500K柴油自然温度：650K废气排除配气相位演示图进气持续角为：+180+排气持续角为+180+由于进气门早开由于进气门早开和排气门晚关，和排气门晚关，就出现了一段进就出现了一段进排气门同时开启排气门同时开启的现象，称为气
6、的现象，称为气门叠开。同时开门叠开。同时开启的角度，即进启的角度，即进气门早开角与排气门早开角与排气门晚关角的和气门晚关角的和(+)(+)，称为，称为气门叠开角。气门叠开角。三、示功图的种类和用途 1.p-V示功图 计算柴油机的功率调整各缸负荷的均匀性量取最高爆炸压力判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等2、p-V转角示功图转角示功图传动机构传动机构的的小曲柄超前所小曲柄超前所测气缸曲柄测气缸曲柄82。利用小活塞的最大运动速利用小活塞的最大运动速度带动转筒快速转动，度带动转筒快速转动，以记录气缸内以记录气缸内上止点附上止点附近的压力变化近的压力变化，即将，即将上上止点附近缸内压力，止点附近缸内
7、压力，曲曲线横坐标放宽。线横坐标放宽。功用：功用：定性分析定性分析研究缸内研究缸内燃烧过程燃烧过程。但图形已失。但图形已失去示功图原形。去示功图原形。不能作不能作为计算功率的依据。为计算功率的依据。3、手拉展开示功图手拉展开示功图在不能测取在不能测取p-V转角示转角示功图的柴油机上，功图的柴油机上，为了能为了能研究缸内燃研究缸内燃烧过程情况烧过程情况。如。如发发火时刻火时刻等，可测取等，可测取手拉展开图。此时手拉展开图。此时转筒机构的绳索用转筒机构的绳索用手工快速拉动。手工快速拉动。4、梳形图、梳形图 如需较准确的测如需较准确的测取缸内取缸内最高爆最高爆发压力（发压力（pz）和 压 缩 压 力
8、和 压 缩 压 力（pc）可测取可测取梳形图。此时梳形图。此时可可慢慢拉动示慢慢拉动示功器转筒绳索功器转筒绳索，测出多条测出多条pz线线和和pc线（单缸线（单缸停油）。停油）。5、弱弹簧示功图弱弹簧示功图研究和检查研究和检查换气过程换气过程的情况，则应测取弱弹簧示功图。示的情况，则应测取弱弹簧示功图。示功器应功器应换用换用11标准活塞和软弹簧标准活塞和软弹簧。6、p-示功图（用电子示功器测取）示功图（用电子示功器测取）功用：功用：计算柴油机的指示功率计算柴油机的指示功率 评估燃烧与扫气过程评估燃烧与扫气过程 测取缸内最高爆发压力测取缸内最高爆发压力p pz z和压缩压力和压缩压力p pc c
9、计算放热率计算放热率,测定发火角测定发火角一、正常示功图的一、正常示功图的特征特征（船舶试航报告提供）船舶试航报告提供）（1）工作过程）工作过程曲线圆滑曲线圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状；，曲线过渡处无锐角或突变形状；（2）工作过程各主要）工作过程各主要特征值特征值，如，如最高爆发压力最高爆发压力pz、压缩、压缩压力压力pc等符合试航报告的规定值等符合试航报告的规定值；（3）工作过程）工作过程曲线无异常波动曲线无异常波动现象；现象；（4）示功图）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求:工作参数 不均匀度(%)压
10、缩压力pc 5最高爆发压力pz 5平均指示压力pi 5排气温度Tr 5(中、高速增压机为8%)其中%100)(各缸平均值各缸平均值值最小最大不均匀度二、示功图的计算1、面积仪法 hi=f/L(mm)Pi=hi/M)2(101921100yyyyyhi 2、十等分法内容内容柴油机和汽油机区别柴油机和汽油机区别 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，进汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器燃料的理化性能决定了汽油机
11、是点燃，柴油燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。机是压燃。柴油机和汽油机区别柴油机和汽油机区别 燃料特性：燃料特性：柴油柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好：粘度大、挥发性差、自燃性好 汽油汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高 燃油供给系统：燃油供给系统：柴油机柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵：传统的为燃油喷射系统，又称为泵管管嘴嘴系统。系统。柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。近代柴油机很多应用了
12、高压共轨电控系统、单体泵电控系统。近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。汽油机汽油机：汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近：汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。柴油机和汽油机区别柴油机和汽油机区别 空燃比：空燃比：柴油机柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：柴油机空燃比只有一种情况：1；柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃机易实现
13、。因而具有升功率高、动力强劲、燃烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优点点 汽油机汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：汽油机空气燃料比有三种状态：1；或；或1；或；或1。汽油机动力和经济性相。汽油机动力和经济性相对较低，废气排放控制技术要求更高、更难。对较低，废气排放控制技术要求更高、更难。柴油机和汽油机区别柴油机和汽油机区别 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到了克服。了克服。内容内容
