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。
柴油发动机结构及示功图
弘深土建：王文彬
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
做功
燃油10MPA喷入，燃烧 0.6-1.2MPA温
汽油机：压力：
排气
柴油自然 温度：65 0K
温度提升到：6-9MPA,温 压缩比：11.4 度：2000-2500K
度：600-700K
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+
排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早 开和排气门晚关， 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象，称为气 门叠开。同时开 启的角度，即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ)，称为 气门叠开角。
5、弱弹簧示功图
研究和检查换气过程的情况，则应测取弱弹簧示功图。示 功器应换用1／1标准活塞和软弹簧。
6、p-φ示功图（用电子示功器测取）
– 功用：计算柴油机的指示功率
–评估燃烧与扫气过程 –测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc –计算放热率,测定发火角
一、正常示功图的特征（船舶试航报告提供） （1）工作过程曲线圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状； （2）工作过程各主要特征值，如最高爆发压力pz、压缩 压力pc等符合试航报告的规定值； （3）工作过程曲线无异常波动现象； （4）示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。
内容
各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求: 工作参数 压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
不均匀度
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
二、示功图的计算
1、面积仪法 hi=f/L(mm) Pi=hi/M
无喷油器
有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油 机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
Hale Waihona Puke • 燃油供给系统：– 柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴 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 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高压共轨电控系统、单体泵电控系统。
一、柴油机外壳
一
机 体 作 功 系 统
组 成 1
一、柴油机外壳
一
机 体 作 功 系 统
组 成 2
一、柴油机外壳
一
机 体 作 功 系 统
组 成 3
一、柴油机外壳
一
机 体 作 功 系 统
泵喷嘴 活塞 活塞环
组 成 4
连杆
一、柴油机外壳
正时齿轮 凸轮轴 气门摇臂
一
机 体 作 功 系 统
活塞环 活塞
三、冷却系统
三
冷 却 系 统
示 意 图
冷却水中冷管路图
四、润滑系统
三
润 滑 系 统
示 意 图
润滑系统演示图
组成：由机油 泵、机油滤清 器、机油冷却 器、油底壳、 机油集滤器、 润滑油道和一 些阀门等组成
五、进排气系统
三
进 排 气 系 统
示 意 图
进气增压系统
进气中冷器
三
进 排 气 系 统
3、手拉展开示功图
在 不 能 测 取 p-V 转 角 示
功图的柴油机上， 为了能研究缸内燃 烧过程情况。如发 火时刻等，可测取 手拉展开图。此时 转筒机构的绳索用 手工快速拉动。
4、梳形图
如需较准确的测 取缸内最高爆 发 压 力 （ pz ） 和压缩压力 （ pc ） 可 测 取 梳形图。此时 可慢慢拉动示 功器转筒绳索， 测 出 多 条 pz 线 和 pc 线 （ 单 缸 停油）。
柴油机的基本术语

上、下止点 缸径 行程 工作容积
排量 燃烧室容积 压缩比
柴油机工作原理
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。
二、工作原理
吸入的是纯空气
压缩 进气 工作循环
废气排除
气体压力:3.5-4.5MPA 气体温度：750-1000k 压缩比：16-22
2、十等分法
hi 1 10 ( y0 y10 2 y1 y2 y9 )
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气 电火花点燃混合气 有点火系
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧 无点火系
组 成 5
飞轮
中间齿轮 连杆 曲轴齿轮 曲轴 气门顶杆
一、柴油机外壳
一
机 体 作 功 系 统
组 成 6
二、燃油系统
喷油器 滤清器 油 箱
高压油泵 手摇泵 油水分离器
燃油系统的构成和油路走向
二、燃油系统
二
燃 油 系 统
组 成 1
二、燃油系统
调速器的功用与类型：
功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组 输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要 求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。
配气机构
摇臂轴
摇臂
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮
推杆
挺柱 根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启 和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气 进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气
六、起动系统
24V电瓶 飞轮齿圈 起动 开关
起动机 驱动齿轮
起动机结构
内容
一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较
1. p-V示功图
三、示功图的种类和用途
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
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82˚。 利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动， 以记录气缸内上止点附 近的压力变化，即将上 止点附近缸内压力，曲 线横坐标放宽。 功用：定性分析研究缸内 燃烧过程。但图形已失 去示功图原形。不能作 为计算功率的依据。
上海科泰电源股份有限公司
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二、燃油系统
二
燃 油 系 统
喷 油 泵
二、燃油系统
二
燃 油 系 统
喷 油 器
二、燃油系统
喷油器结构 喷油器工作原理
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柴油机的基本构成
骨架
机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
五大系统
燃料供给系统 冷却系统 润滑系统 进排气系统 起动系统
一、柴油机外壳
缸盖 排烟出口 风扇 预热装置 充电机 空滤
散热器 启动电机 水滤 机滤 增压器 油底壳 废气管 柴滤 ECU 输油泵
– 汽油机：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 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
• 空燃比：
– 柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：α＞1； 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 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点 – 汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1 ； 或α＝1；或α＜1。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。
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， 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 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 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 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 了克服。